KR20030065317A

KR20030065317A - 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료, 및 수지 성형품의성형 방법, 및 수지 성형품

Info

Publication number: KR20030065317A
Application number: KR10-2003-0000552A
Authority: KR
Inventors: 다나카치카라; 도치오카다카히로
Original assignee: 마츠다 가부시키가이샤
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2003-08-06
Also published as: US20030148083A1; EP1333056B1; CN1435313A; DE60304238T8; EP1333056A1; US7045202B2; DE60304238D1; JP2003221454A; CN1248844C; JP3757875B2; DE60304238T2

Abstract

성형 가공시에 있어서의 유리 장섬유의 파손을 억제할 수 있고, 높은 굽힘 탄성률과 높은 충격 강도를 구비한 수지 성형품을 성형할 수 있고, 게다가, 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있고, 따라서, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품이어도 성형할 수 있는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료를 제공한다.

PP 성분을 가지는 매트릭스 수지와 유리 장섬유의 복합체를 마스터배치로 하고, 이것을 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 희석 수지로 희석해서 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료로 한다. 마스터배치의 매트릭스 수지를 PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한, 멜트 플로우 레이트가 100∼500g/10min임과 더불어 희석 수지의 멜트 플로우 레이트의 6배 이상인 것으로 한다. 유리 장섬유를 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30∼50% 포함되도록 한다.

Description

성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료, 및 수지 성형품의 성형 방법, 및 수지 성형품{Long glass fiber filler reinforced resin material for molding, molding method of resin molded article, and resin molded article}

본 발명은 폴리프로필렌(이하 「PP」로 생략) 성분을 가지는 매트릭스 수지와 유리 장섬유의 복합체를 마스터배치(masterbatch)하고, 이것을 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 희석 수지로 희석하여 이루어지는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료, 및 수지 성형품의 성형 방법, 및 수지 성형품에 관한 것이다.

자동차용 부품 등의 각종 공업 용품의 재료로서, 기계적 특성, 성형 가공성 등이 지극히 뛰어난 점에서, 길이 10㎜ 정도의 수지와 유리 장섬유의 복합체를 이용한 수지 재료가 널리 사용되어 있다.

그리고, 이러한 수지 재료로서, 일본국 특개평 7-232324호 공보에는, 멜트 플로우 레이트(이후 「MFR」로 칭함)가 70∼300g/10min인 변성 PP 수지를 용융시켜, 그것을 유리 섬유속에 함침시킨 후, 길이 2∼50㎜로 절단하여 얻어지는 펠렛을 마스터배치로 하고, 이것을 PP 수지로 희석한 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 드로잉법(drawing method)으로 제조되는 마스터배치 중의 유리 장섬유의 분산성 향상 등을 도모하고, 마스터배치를 PP 수지로 희석하는 것에 의한 성형품의 강도 저하를 방지할 수 있다는 내용이 기재되어 있다.

일본국 특공평 3-25340호 공보에는, 저분자량의 열가소성 폴리머와 체적 백분율로 30% 이상의 강화용 유리 필라멘트를 포함하는 유리 장섬유 강화 펠렛과, 이 펠렛을 구성하는 열가소성 폴리머보다도 고분자량의 열가소성 폴리머를 블렌드한 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 유리 장섬유 수지에 의한 습윤성 향상을 도모하고, 성형품의 굽힘 탄성률을 향상시킬 수 있다는 내용이 기재되어 있다.

일본국 특개평 11-152062호 공보에는, 열가소성 수지(PP, 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체 등)를 매트릭스로 하고, 서로 평행으로 배열된 유리 섬유를 20∼80질량% 함유하는 전체 길이 2∼100㎜의 유리 섬유 함유 열가소성 수지 펠렛을 원재료에 포함하고, 그 원재료를 사출 성형하여 이루어지는 자동차용 프론트 엔드에 있어서, 유리 섬유의 함유율이 15∼50질량%이며 또한 그 중량 평균 섬유 길이가 1∼20㎜인 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 뛰어난 내진동 피로 특성 및 내충격성이 확보됨과 더불어, 휨 변형이 억제된다는 내용이 기재되어 있다.

일본국 제2721702호 특허 공보에는, 중합품 프로필렌 중합체(프로필렌호모폴리머 등)와 보강재(유리 섬유 등)를 블렌드한 조성물에 있어서, 중합품 프로필렌중합체는 약 55∼430g/10분의 MFR을 가지고, 보강재는 중합품 프로필렌 중합체 재료 및 보강재의 전체 질량을 기초로 해서 약 20∼65% 포함되는 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 저MFR의 중합품 중합체로 만들어진 섬유 강화 조성물보다 양호한 유동 특성을 가지고, 동시에, 성형품의 강도 및 강인함에 관해서, 그들 특성의 저하가 억제된다는 내용이 기재되어 있다.

일본국 특개평 6-340784호 공보에는, 실질적으로 모두가 적어도 3㎜ 이상의 길이를 가지고, 직경이 20㎛ 이하의 강화용 유리 섬유 20∼80질량부와, 적어도 일부가 불포화 카르복실산 또는 그 유도체로 변성되고, 또한 중합체 전체의 MFR이 50g/10분 이상의 결정성 프로필렌계 중합체(프로필렌 단독중합체, 에틸렌 ·프로필렌 공중합체 등) 80∼20 질량부로 이루어지고, 강화용 유리 섬유가 중합체 성분 중에 서로 대략 평행한 상태로 배열해서 존재하고 있는 유리 섬유 결속 구조물을 3∼97질량%와, MFR이 50g/10분 이상의 결정성 프로필렌계 중합체(프로필렌 단독중합체, 에틸렌 ·프로필렌 공중합체 등)를 97∼3%로 구성된 프로필렌계 내열 수지 성형 재료가 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 사출 성형 등에 의해 얻어지는 성형품은 내열성, 성형성, 내성형 휨이 뛰어나고, 또한 경량이기 때문에, 예를 들면, 경량으로 고도의 내열성, 성형 치수 안정성이 요구되는 자동차 부품에 적용하는 할 수 있다는 내용이 기재되어 있다. 또, 에틸렌계 엘라스토머(에틸렌 ·프로필렌 이원 공중합 고무(EPM), 에틸렌 ·프로필렌 ·비공액 디엔 삼원 공중합 고무(EPDM) 등) 및 스티렌계 엘라스토머(수소 첨가 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 등)로 선택된 적어도 일종의 엘라스토머를 또한 첨가함으로써, 성형품의 충격 강도나 성형 휨 억제성을 향상시킬 수 있다는 내용도 기재되어 있다.

일본국 특개평 11-228759호 공보에는 MFR이 1∼1000g/10분이며, 프로필렌 단독중합체 부분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한 크로스 분별 크로마토그래프에 의한 40℃ 이하의 용출량이 2.0질량% 이하인 프로필렌계 수지(프로필렌 단독중합체, 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체 등) 90∼30질량%와, MFR이 0.1∼100g/10분인 엘라스토머(에틸렌 ·프로필렌 공중합체 고무(EPR), 에틸렌 ·프로필렌 ·디엔 공중합 고무(EPDM) 등) 10∼70질량%와, 그 프로필렌계 수지 및 엘라스토머의 총질량에 대하여 5∼75질량%의 무기 필러(유리 섬유 등)가 반죽되어 이루어지는 프로필렌계 수지 조성물이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 사출 성형 등에 의해 성형된 성형품은 상처 방지성 및 굽힘 탄성률이 현저하게 개량되게 된다는 내용이 기재되어 있다.

WO01/72511호 공보에는, 매트릭스 폴리머와, 유리 장섬유와, 그들 사이에 친화성을 부여하는 친화성 부여 성분을 구비하고, 적어도 매트릭스 폴리머와 유리 장섬유가 복합체를 형성하여 이루어지는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료에 있어서, 매트릭스 폴리머는 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상인 PP 성분을 가지고, 또한, MFR이 100∼300g/10min이며, 유리 장섬유가 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30∼50% 포함되어 있는 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 매트릭스 폴리머의 MFR이 적당히 높은 수준에 있기 때문에(분자량이 낮다), 유리 장섬유의 파손이 유효하게 억지되게 되어 충격 강도가 높은 성형품을 성형하는 할 수 있다는 내용이 기재되어 있다. 또, 동일 공보에는, 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상인PP 성분을 포함하는 매트릭스 폴리머와, 유리 장섬유와, 그들 사이에 친화성을 부여하는 친화성 부여 성분을 가지고, 적어도 매트릭스 폴리머와 유리 장섬유가 복합체를 형성하여 이루어지는 마스터배치와, 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상인 PP 성분을 가져서 이루어지는 희석 폴리머를 구비한 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료에 있어서, 마스터배치의 매트릭스 폴리머의 MFR이 희석 폴리머의 MFR의 2배보다도 크고, 유리 장섬유가 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30∼50% 포함되어 있는 것이 개시되어 있으며, 이러한 구성에 따르면, 마스터배치의 매트릭스 폴리머와 희석 폴리머가 큰 점도차를 가지고, 게다가, 전자가 후자보다도 점도가 낮으므로 전자 쪽이 유리 장섬유에 대한 습윤성이 보다 높으므로, 유리 장섬유가 매트릭스 폴리머로 피복 보호된 상태가 유지되게 되어 그 파손이 유효하게 억지되게 되고, 충격 강도가 높은 성형품을 성형하는 할 수 있다는 내용이 기재되어 있다.

그런데, 수지 성형품의 성형 방법으로서, 프레스 성형법과 사출 성형법을 들 수 있다. 이들을 비교해 보면, 프레스 성형법에서는 복잡한 형상을 성형하는 것이 곤란한 것에 대해, 복잡한 형상도 용이하게 성형할 수 있는 사출 성형법에서는 성형의 자유도가 높다. 또, 프레스 성형법에서는 개구부 등은 스탬핑(stamping) 등에 의해 후가공할 필요가 있는 것에 대해, 이러한 후가공이 불필요한 사출 성형법에서는 가공성이 양호하다. 또한, 프레스 성형법에서는 수지판(블랭크)의 금형으로의 세트, 가열 및 압축이라는 공정을 경유할 필요가 있는 것에 대해, 용융 수지 재료를 금형에 사출하여 연속적으로 성형을 행할 수 있는 사출 성형법에서는 생산성이 높다. 따라서, 이상의 각 관점으로부터는, 사출 성형법 쪽이 프레스 성형법에 비해서 뛰어나다고 말할 수 있다.

그렇지만, 동일한 유리 장섬유 강화 수지 재료를 이용해서 성형을 행한 경우, 사출 성형법에서 성형된 성형품과 프레스 성형법으로 성형된 성형품에서는 동등 레벨의 굽힘 강도를 가지지만, 전자는 후자와 비교해서 충격 강도(아이조드 충격치)가 현저하게 낮다는 문제가 있다. 수지 성형품의 굽힘 강도는 함유하는 유리 장섬유량에 의존하는 것에 대해, 충격 강도는 함유하는 유리 장섬유의 섬유 길이에 의존하는 것이 알려져 있지만, 상기 현상은 사출 성형법에 있어서의 재료 투입에서 성형에 이르기까지의 사이에 유리 장섬유가 파손되어서 짧아져 있는 것을 의미하는 것이다. 사실, 프레스 성형법에서는, 섬유 길이 10㎜ 남짓의 유리 장섬유를 가지는 수지 재료를 이용해서 성형한 경우, 수지 성형품으로부터 추출한 유리 장섬유의 길이가 약 10㎜인 것에 대해, 사출 성형법에서는 섬유 길이 10㎜의 장섬유를 가지는 수지 재료를 이용해서 성형한 경우, 수지 성형품으로부터 추출한 유리 장섬유의 길이가 약 0.9㎜로 되어 있다는 실험 결과가 얻어지고 있다. 그리고, 이러한 유리 장섬유의 파손은 도 9에 도시하는 바와 같이, 사출 성형기의 실린더 내에 수지의 고상(7)과 용융상(8)이 형성되며, 그 고상(7)과 용융상(8)의 계면에서의 수지상 간의 전단에 의해 유리 장섬유가 접혀지기 때문에 일어나고, 또는, 용융상(8)에 있어서의 수지의 전단 유동 중의 버클링(buckling)에 의해 유리 장섬유가 접혀지기 때문에 일어난다고 추정된다.

이러한 문제에 대하여, 상기 일본국 특개평 7-232324호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 유리 장섬유의 분산성 및 접착성을 향상시킴으로써 충격 강도의 향상을 도모할 수 있지만, 프레스 성형품 수준의 것을 성형할 수는 없다. 또, PP 엘라스토머나 폴리에틸렌 엘라스토머를 첨가함으로써 더욱 충격 강도의 향상을 도모할 수도 있지만, 이러한 수단에서는 굽힘 강도가 저하한다는 문제가 발생한다.

또, 두께가 수 ㎜ 정도의 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품을 사출 성형 또는 사출 압축 성형하는 경우, 용융 수지 재료를 성형용 금형 내의 공동 전체에 널리 퍼지게 하기 위해서는, 금형 내 압력이 통상보다도 높아지도록 성형용 금형의 형체력(型締力)도 높일 필요가 있다. 그렇지만, 이렇게 높은 형체력으로 금형 내 압력을 높여서 성형하면, 성형된 수지 성형품에 내부 변형이 잔류하기 쉽고, 그것이 해방됨으로써 휨 등의 변형이 발생하는 일이 있다는 문제가 있다. 또한, 1개의 수지 성형품의 성형을 위해 할당되는 형체력이 높아지므로, 1회의 용융 수지 재료의 공급으로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수가 적고, 그 때문에 생산성이 낮다는 문제도 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 행하여진 것이고, 그 목적하는 바는 성형 가공시에 있어서의 유리 장섬유의 파손을 억제할 수 있고, 높은 충격 강도와 높은 굽힘 강도를 구비한 수지 성형품을 성형할 수 있고, 게다가, 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있고, 따라서, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품이어도 성형할 수 있는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료, 및 수지 성형품의 성형 방법, 및 수지 성형품을 제공하는 것이다.

도 1은 수지 재료의 유동 상태를 도시하는 설명도이다.

도 2는 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 구조를 도시하는 설명도이다.

도 3은 펠렛의 매트릭스 수지 중에서의 유리 장섬유의 분산 상태를 도시하는 설명도이다.

도 4는 성형용 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.

도 5는 도어 모듈의 정면도이다.

도 6은 쉬라우드 모듈의 사시도이다.

도 7은 희석 수지의 MFR과 수지 성형품의 아이조드 충격치(Izod impact value)의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 8은 희석 수지의 MFR과 수지 성형품의 굽힘 강도의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 9는 사출 성형기 내에 있어서의 매트릭스 수지 및 유리 장섬유의 상태를 도시하는 설명도이다.

(부호의 상세한 설명)

1a, 1b: 펠렛2a, 2b, 10: 매트릭스 수지

3a, 3b, 9: 유리 장섬유11a: PP 성분

11b: 폴리에틸렌 성분5: 도어 모듈

6: 쉬라우드 모듈7: 고상

8: 용융상11: 희석 수지

12: 유동 유로 내벽130: 성형용 금형

131: 제1 금형편131a: 볼록부

132: 제2 금형편132a: 오목부

본 발명은 마스터배치의 매트릭스 수지와 희석 수지의 점도차를 크게 한 것이다.

구체적으로는, 본 발명에 관한 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료는 PP 성분을 가지는 매트릭스 수지와 유리 장섬유의 복합체를 마스터배치로 하고, 이것을 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 희석 수지로 희석하여 이루어지는 저압 성형용의 것이다. 그리고, 상기 마스터배치의 매트릭스 수지는 PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한, MFR이 100g/10min 이상 500g/10min 이하임과 더불어 상기 희석 수지의 MFR의 6배 이상이며, 상기 유리 장섬유는 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30% 이상 50% 이하 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 희석 수지의 MFR의 6배 이상이므로, 양자는 큰 점도차를 가지고, 게다가, 전자가 후자보다도 점도가 낮으므로 전자 쪽이 유리 장섬유에 대한 습윤성이 보다 높고, 예를 들면, 성형기의 실린더 내에서 수지 재료가 가열 및 반죽된 때에는, 유리 장섬유가 매트릭스 수지로 피복 보호된 상태가 유지되게 되어 그 파손이 유효하게 억지된다. 또, 매트릭스 수지의 MFR이 100g/10min 이상 500g/10min 이하이므로, 예를 들면, 성형기의 실린더 내에 있어서 수지 재료의 용융 점도가 전체적으로 낮아지고, 그 때문에 매트릭스 수지의 고상과 용융상의 점도차가 작아져, 그들 상호 작용에 의한 유리 장섬유의 파손이 유효하게 억지된다. 또한, 상기 희석 수지가 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체이므로, 그 PP 성분 중에 폴리에틸렌 성분의 도메인이 형성된 시스 코어(sheath core) 구조를 구성하고, 가하여지는 충격이 PP 성분과 폴리에틸렌 성분의 경계 부분에서 에너지 흡수된다. 따라서, 수지 성형품으로서 충격 강도가 높은 것을 성형할 수 있다.

매트릭스 수지의 PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 다시 말해, 메틸기의 대부분이 폴리머 체인에 따라 동일 입체 배치로 되어 있고, PP 분자끼리는 될 수 있는 한 치밀하게 배열해서 결정화도가 높은 상태로 고화한다. 또, MFR이 매트릭스 수지의 것보다도 낮은 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체가 수지 성분의 고강도화에 기여한다. 따라서, 수지 성형품으로서 높은 굽힘 강도를 가지는 것을 성형할 수 있다.

매트릭스 수지의 MFR이 희석 수지의 MFR의 6배보다도 크므로, 양자가 큰 점도차를 가지고, 유리 장섬유가 매트릭스 수지에 의해 피복 보호되고, 그 과도한 분산이 억지되어 수지 성형품 표면에 노출하는 것이 적어진다. 또, 매트릭스 수지가 희석 수지보다도 저점도로 유동 속도가 높으므로, 유동 유로 내벽에 매트릭스 수지층을 형성하면서 유동하고, 수지 재료가 성형형 내의 공동에 충전될 때에도 공동 내벽에 매트릭스 수지층이 형성되며, 수지 성형품에 매트릭스 수지에 의한 두꺼운 두께의 스킨층이 형성된다. 따라서, 수지 성형품으로서 유리 장섬유의 노출이 적고 외관 의장성이 지극히 양호한 것을 성형할 수 있다.

수지 재료를 가열 용융시킨 용융물이 높은 유동성을 가지고, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품이어도 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있으므로, 성형된 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품에 잔류하는 변형이 적고, 따라서, 수지 성형품에 휨 등의 변형이 발생하는 것을 억지할 수 있다. 또, 사출 성형이나 사출 압축 성형 등에 의해 수지 성형품을 성형하는 경우, 1개의 수지 성형품의 성형을 위해 할당되는 성형형의 형체력이 낮아지므로, 1회의 용융 수지 재료의 공급으로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수를 많게 할 수 있고, 그것으로 생산성을 높일 수 있다. 또한, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품을 성형할 수 있으므로, 소비 수지 재료의 저감, 및 그것에 의한 비용 저감, 및 수지 성형품의 경량화를 도모할 수 있다.

여기서, 이소탁틱 펜타드 분율은 폴리머의 입체 규칙성(탁티시티)의 지표가 되는 것이다. PP는 모노머 단위에 1개의 메틸기를 가지기 때문에 입체이성을 발생시킨다. 그리고, 폴리머 체인에 따른 메틸기의 입체 배치가 랜덤한 것을 어탁틱, 교호로 입체 배치가 다른 것을 신디오탁틱, 입체 배치가 같은 것을 이소탁틱이라고 한다. 또, PP에 있어서의 연속하는 2개의 모노머 단위, 다시 말해, 2연자(diad)를 보았을 때, 이들 메틸기의 입체 배치가 같은 것을 메소(m), 다른 것을 라세미(r)라고 한다. 이소탁틱 펜타드 분율은 임의의 5개가 연속하는 모노머 단위, 다시 말해, 5연자(pentad)를 보았을 때의 메틸기의 입체 배치가 모두 같은(메소가 네개 연속해서 배열(mmmm)한 상태) 비율을 칭하고, mmmm 분율이라고도 칭한다. 따라서, 이 이소탁틱 펜타드 분율이 높은 PP는 고화시에 분자가 규칙적으로 배열해서 결정화도가 높아지고, 그것으로 성형품의 굽힘 강도도 높은 것이 된다. 5연자에 있어서의 메틸기의 입체 배치에 대해서는, 고분해능¹³C NMR 스펙트럼의 공명 영역에 의해 각 입체 배치의 귀속이 명확화됨과 더불어, 그 강도에 의해 비율이 정량화되게되고, 이소탁틱 펜타드 분율은 하기식에 의해 산출된다.

<수식 1>

그리고, 본 발명에 관한 수지 재료에서는, PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이지만, 이것이 95%보다 낮은 경우, 높은 굽힘 강도의 수지 성형품을 성형할 수 없다.

MFR은 폴리머의 용융 점도의 지표가 되는 것이며, JIS K7210(ASTM D 1238)에 준하는 원통관 압출류 10분간당 폴리머 토출량의 그램수이다. 원통관 압출의 조건은 각 폴리머 종류에 따라 시험 온도 및 시험 하중이 선정되지만, 본 출원에 있어서의 MFR은 시험 온도가 230℃, 시험 하중이 21.18N의 조건 하에서 계측되는 것이다. 본 발명의 수지 재료에서는, 마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 100g/10min 이상 500g/10min 이하이지만, 이것이 100g/10min보다 낮은 경우, 매트릭스 수지의 용융 점도가 높아지기 때문에 유리 장섬유의 파손을 억지할 수 없고, 충격 강도가 높은 수지 성형품을 성형하는 수 없으며, 게다가, 용융시켰을 때에 높은 유동성을 얻을 수 없다. 한편, 상기 MFR이 500g/10min보다 높은 경우, 제조상, 분자량이 균일한 분자량 분포가 좁은 것을 얻는 것이 곤란하며, 품질의 편차가 커져버린다. 충격 강도 및 굽힘 강도가 높고, 또한, 외관이 뛰어난 수지 성형품을 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있다는 효과를, 큰 품질차를 가지는 일 없이 얻기 위해서는, 상기 MFR이 120g/10min 이상 300g/10min 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 관한 수지 재료에서는, 마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 희석 수지의 MFR의 6배 이상이지만, 이것이 6배보다도 작으면, 가열 용융시켰을 때, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품을 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있는 데에 충분히 낮은 유동성을 얻을 수 없다.

본 발명에 관한 수지 재료에서는, 유리 장섬유가 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30% 이상 50% 이하 포함되지만, 이것이 30%보다 낮은 경우, 높은 굽힘 탄성률의 수지 성형품을 성형할 수 없다. 한편, 질량 백분율이 50%보다 높은 경우, 수지 성형품에 있어서의 유리 장섬유 함유량이 높아지므로, 높은 충격 강도와 높은 굽힘 강도를 구비한 수지 성형품을 성형하는 것도 가능하지만, 용융시켰을 때의 유동성이 낮으며, 저점도의 매트릭스 수지를 적용함으로써 유리 장섬유의 파손을 억제한다는 본 발명의 작용이 적정하게 행하여지지 않고, 수지 성형품의 내구성 등의 면에서 지장을 초래할 우려가 있다. 특히, 대형 수지 성형품을 성형하기 위해서 수지 재료를 고압으로 성형형에 압입하도록 하는 경우, 성형기 중 및 성형형 내에서 유리 장섬유가 파손할 확률이 높아진다. 본 발명의 특징의 하나는 유리 장섬유 함유량이 질량 백분율로 30% 이상 50% 이하로 하는 범위에 있어서 충격 강도 및 굽힘 강도가 어느 것이나 높은 수지 성형품이 실현되는 점에 있다.

본 발명에 관한 수지 재료에서는, 상기 매트릭스 수지는 특별히 한정되는 것은 아니고, 호모 PP나 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체 등을 들 수 있다. 본 발명에 관한 수지 재료에서는, 상기 희석 수지의 MFR이 21.3g/10min 이상 44.0g/10min 이하인 구성인 것이 바람직하다. 희석 수지의 MFR이 이러한 범위이면, 저압 성형된 수지 성형품으로서, 굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 또한 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상의 높은 물리 특성을 가지는 것을 성형할 수 있다. 즉, 후에 실시예에서 나타내는 바와 같이, 희석 수지의 MFR이 21.3g/10min 보다도 작으면 높은 아이조드 충격치를 얻는 수 없으며, 희석 수지의 MFR이 44.0g/10min보다도 크면 높은 굽힘 강도를 얻을 수 없다. 한편, 아이조드 충격치는 JIS K7110(ISO 180)에 준하는 아이조드 충격 시험 방법에 있어서 시험편을 파괴하는 데에 필요한 흡수 에너지를 시험편의 오려낸 부분의 본래의 단면적으로 나눈 값이며, 충격 강도의 지표가 되는 것이다.

본 발명에 관한 수지 재료의 상기 마스터배치의 복합체의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 길이 10㎜ 이상 12㎜ 이하의 봉상 펠렛이며, 이 유리 장섬유가 그 길이 방향으로 배향하고 있는 구성인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 수지 성형품의 유리 장섬유 함유량에 편차가 발생할 일이 없고, 또한 충분한 충격 강도를 유효하게 확보할 수 있기 때문이다. 즉, 펠렛의 길이가 10㎜ 미만에서는, 수지 성형품에 포함되는 유리 장섬유도 짧아져, 충분한 충격 강도를 얻을 수 없다. 또, 펠렛의 길이가 12㎜보다 길어지면, 성형기의 재료 투입구인 호퍼에서 분급이나 브릿지가 발생하고, 수지 성형품의 유리 장섬유 함유량에 편차를 발생하게 된다. 이러한 봉상 펠렛은 매트릭스 수지 등을 용융시킨 욕 중에 유리 섬유속을 침지해서 유리 섬유 간에 용융물을 함침시켜, 이것을 고화시킨 후에 길이 방향으로 절단하는 소위 드로잉법에 의해 제조할 수 있다.

본 발명에 관한 수지 재료는 상기 마스터배치가 상기 매트릭스 수지와 상기유리 장섬유 사이에 친화성을 부여하는 친화성 부여 성분을 포함하고, 이 친화성 부여 성분이 이 유리 장섬유의 표면 처리에 이용되고 있는 커플링제와 화학 결합하는 관능기를 가지는 산 변성 PP인 구성이어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 산 변성 부분이 유리 장섬유 표면의 커플링제와 화학 결합함과 더불어, PP 부분이 매트릭스 수지의 PP 성분으로 확산하게 되고, 유리 장섬유와 매트릭스 수지 사이에 강고한 결합이 형성되게 된다. 그리고, 매트릭스 수지와 유리 장섬유 사이에 높은 친화성이 부여되고, 게다가 매트릭스 수지의 용융 점도가 작은(분자량이 작은) 것도 서로 작용하여, 유리 장섬유 간에 매트릭스 수지가 충분히 함침하고, 매트릭스 수지 중에서의 유리 장섬유의 분산이 양호한 것이 된다. 여기서, 이러한 산 변성 PP로서는, 무수 말레인산, 아크릴산, 또는 카르복실산 변성의 것 이외, 관능기로서 수산기를 가지는 것이어도 된다. 바람직하게는 무수 말레인산 변성 PP 및 아크릴산 변성 PP 중 적어도 한 쪽을 구성 성분으로 하는 것이 이용된다.

본 발명에 관한 수지 성형품의 성형 방법은 상기 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 이 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 이 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 관한 수지 재료는 사출 성형법, 사출 압축 성형법, 압출 프레스 성형법 등과 같이, 실린더 내에서 수지 성분을 가열 용융시켜, 그 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 수지 재료에 지극히 가혹한 이력을 부여하는 성형 방법에 있어서, 특히 현저한 작용 ·효과를 발휘하는 것이다.

본 발명에 관한 수지 성형품의 성형 방법은 상기 반죽한 용융물을 성형형에주입함으로써 금형 내 압력 14.7㎫ 이하에서 상기 소정 형상으로 성형하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 1개의 수지 성형품을 성형하기 위해서 할당되는 성형형의 형체력을 낮게 할 수 있으므로, 1회의 용융 수지 재료의 공급으로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수를 많게 할 수 있고, 그것으로 생산성을 높일 수 있다.

본 발명의 수지 성형품의 성형 방법은 사출 압축 성형법에 의해 초기의 형 클리어런스를 6.7㎜ 이하로 설정해서 최소 두께 2㎜ 이하의 수지 성형품을 성형하도록 해도 된다. 이렇게 본 발명에 관한 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형에 의해 초기의 형 클리어런스를 6.7㎜ 이하로 설정함으로써, 종래, 사출 압축 성형법에서는 성형할 수 없었던 최소 두께가 2㎜ 이하의 수지 성형품을 성형할 수 있다. 그리고, 이렇게 얇은 두께의 수지 성형품을 성형할 수 있으므로, 소비 수지 재료의 저감, 및 그것에 의한 비용 저감, 및 수지 성형품의 경량화를 도모할 수 있다. 또, 초기의 형 클리어런스를 바람직하게는 1㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.7㎜ 이하로 설정함으로써, 최소 두께 2㎜ 이하의 수지 성형품을 안정하게 성형할 수 있다.

본 발명에 관한 수지 성형품은 PP 성분을 가지는 매트릭스 수지와 유리 장섬유의 복합체를 가지고, 이 유리 장섬유가 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30% 이상 50% 이하 포함된 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 이 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 이 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 수지 성형품이며, 그리고, 최대 투영 면적이 1000㎠ 이상이며 또한 최소 두께가 2㎜ 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 관한 수지재료를 이용하면, 최대 투영 면적이 1000㎠ 이상이며, 게다가, 최소 두께가 2㎜ 이하의 얇은 두께 부분을 가지는 대형 수지 성형품을 성형할 수 있다. 이러한 수지 성형품은 종래 사출 성형이나 사출 압축 성형 등에 의해서는 성형할 수 없었던 것이다.

또, 본 발명에 관한 다른 수지 성형품은 상기 본 발명에 관한 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 이 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 이 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 수지 성형품이며, 그리고, 굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 또한 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 관한 수지 재료를 이용하면, 이렇게 굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 동시에 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상인 수지 성형품을 성형할 수도 있다.

그리고, 본 발명에 관한 수지 성형품으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 차량의 쉬라우드 모듈, 도어 모듈, 리프트 게이트 모듈, 범퍼 모듈, 스텝 부재 및 구조 인스트루먼트 패널 부재 등을 들 수 있다.

<발명의 실시 형태>

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초해서 상세하게 설명한다.

<유리 장섬유 강화 PP 수지 재료>

본 발명의 실시 형태에 관한 유리 장섬유 강화 PP 수지 재료는 사출 성형이나 사출 압축 성형, 압출 프레스 성형에 의한 저압 성형에 의해 수지 성형품을 성형하기 위해서 이용되는 것이다.

이 수지 재료는 매트릭스 수지, 유리 장섬유, 및 그들 사이에 친화성을 부여하는 친화성 부여 성분으로 이루어지는 펠렛 상의 복합체를 마스터배치로 하고, 이것을 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체로 이루어지는 펠렛상 희석 수지로 희석하여 이루어진다.

매트릭스 수지는 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한, MRF가 100∼500g/10min(바람직하게는, 120∼300g/10min)인 호모 PP이다.

유리 장섬유는 E 유리 등의 무알칼리 유리이며, 표면은 아미노실란 등의 커플링제로 처리되어 있다.

친화성 부여 성분은 유리 장섬유에 표면 처리되어 있는 커플링제와 화학 반응하는 관능기를 가지고, 매트릭스 수지인 호모 PP에 확산 용이한 무수 말레인산 변성 PP 또는 아크릴산 변성 PP 등의 산 변성 PP이다. 여기서, 호모 PP와 산 변성 PP의 혼합 비율은 전자가 5∼95%인 것에 대해, 후자가 95∼5%이다.

마스터배치의 펠렛은 길이 10∼12㎜의 봉상이며, 유리 장섬유가 그 길이 방향으로 배향한 형태로 되어 있다. 이러한 펠렛상 마스터배치는 호모 PP와 산 변성 PP를 용융시킨 욕 중에 유리 섬유속을 침지해서 유리 섬유 간에 그 용융물을 함침시켜, 이것을 고화시킨 후에 길이 방향으로 절단하는 소위 드로잉법에 의해 제조된다.

희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체는 PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한, MFR이 21.3∼44.0g/10min이다. 그리고, 이 희석 수지가 마스터배치에 혼합됨으로써, 유리 장섬유의 함유량이 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30∼50%로 되어 있다.

상기한 바와 같이, 마스터배치의 매트릭스 수지인 호모 PP의 MFR은 100∼500g/10min(바람직하게는 120∼300g/10min)인 한편, 희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 MFR은 21.3∼44.0g/10min이지만, 전자가 후자의 6배 이상인 것으로 되어 있다. 다시 말해, 매트릭스 수지인 호모 PP와 희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체는 큰 점도차를 가지고, 전자가 후자보다도 저점도로 되어 있다.

상기 수지 재료에 따르면, 마스터배치의 매트릭스 수지인 호모 PP의 MFR이 희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 MFR의 6배 이상이므로, 양자는 큰 점도차를 가지고, 게다가, 전자가 후자보다도 점도가 낮으므로 전자 쪽이 유리 장섬유에 대한 습윤성이 보다 높고, 예를 들면, 성형기의 실린더 내에서 수지 재료가 가열 및 반죽된 때에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 유리 장섬유(9)가 매트릭스 수지(10)로 피복 보호된 상태가 유지되게 되어 그 파손이 유효하게 억지된다. 또, 매트릭스 수지의 MFR이 100∼500g/10min(바람직하게는, 120∼300g/10min)이므로, 예를 들면, 성형기의 실린더 내에 있어서 수지 재료의 용융 점도가 전체적으로 낮아지고, 그 때문에 매트릭스 수지의 고상과 용융상의 점도차가 작아져, 그들 상호 작용에 의한 유리 장섬유의 파손도 유효하게 억지된다. 또한, 희석 수지가 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체이며, 도 2에 도시하는 바와 같이, 희석 수지(11)의 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체가 PP 성분(11a) 중에 폴리에틸렌 성분(11b)의 도메인이 형성된 시스 코어 구조를 구성하므로, 가해지는 충격이 PP 성분(11a)과 폴리에틸렌 성분(11b)의 경계 부분에서 에너지 흡수된다. 따라서, 수지 성형품으로서 충격 강도가 높은 것을 성형할 수 있다.

매트릭스 수지인 호모 PP의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 다시 말해, 메틸기의 대부분이 폴리머 체인에 따라 동일 입체 배치로 되고 있고, 게다가, 희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, PP 분자 및 PP 성분끼리가 될 수 있는 한 치밀하게 배열해서 결정화도가 높은 상태로 고화한다. 또, MFR이 매트릭스 수지의 것보다도 낮은 희석 수지가 수지 성분의 고강도화에 기여한다. 따라서, 수지 성형품으로서 높은 굽힘 강도를 가지는 것을 성형할 수 있다.

매트릭스 수지인 호모 PP의 MFR이 희석 수지인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 MFR의 6배보다도 크므로, 양자가 큰 점도차를 가짐으로써 유리 장섬유가 매트릭스 수지에 의해 피복 보호되고, 그 과도한 분산이 억지된다. 또, 도 1에 도시하는 바와 같이, 매트릭스 수지(10)가 희석 수지(11)보다도 저점도로 유동 속도가 높으므로, 매트릭스 수지(10)가 유동 유로 내벽에 매트릭스 수지층(10a)을 형성하면서 유동하고, 수지 재료가 성형형 내의 공동에 충전될 때에도 공동 내벽에 매트릭스 수지층이 형성되며, 수지 성형품에 매트릭스 수지에 의한 두꺼운 두께의 스킨층이 형성된다. 따라서, 수지 성형품으로서 유리 장섬유의 노출이 적고 외관 의장성이 지극히 양호한 것을 성형할 수 있다.

수지 재료를 가열 용융시킨 용융물이 높은 유동성을 가지고, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품이어도 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있으므로, 성형된 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품에 잔류하는 변형이 적고, 따라서, 휨 등의변형이 발생하는 것을 억지할 수 있다. 또, 사출 성형이나 사출 압축 성형 등에 의해 수지 성형품을 성형하는 경우, 1개의 수지 성형품의 성형을 위해 할당되는 형체력이 낮아지므로, 1회의 용융 수지 재료의 공급으로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수를 많게 할 수 있고, 그것으로 생산성을 높일 수 있다.

희석 수지의 MFR이 21.3∼44.0g/10min이므로, 저압 성형된 수지 성형품으로서, 굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 또한 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상의 높은 물리 특성을 가지는 것을 성형할 수 있다.

마스터배치의 형태가 길이 10∼12㎜의 봉상 펠렛이며, 유리 장섬유가 그 길이 방향으로 배향하고 있으므로, 성형되는 수지 성형품의 유리 장섬유 함유량에 편차가 발생할 일이 없고, 또한, 충분한 충격 강도를 유효하게 확보할 수 있다.

친화성 부여 성분으로서, 무수 말레인산 변성 PP 또는 아크릴산 변성 PP 등의 산 변성 PP가 이용되고 있으므로, 산 변성 부분이 유리 장섬유 표면의 커플링제와 화학 결합함과 더불어, PP 부분이 매트릭스 수지인 호모 PP에 확산하고, 유리 장섬유와 매트릭스 수지 사이에 견고한 결합이 형성되도록 된다. 또, 드로잉법에 의한 마스터배치의 제조상, 매트릭스 수지의 유리 섬유로의 함침이 충분하지 않은 경우, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 매트릭스 수지(2a) 중에서 유리 장섬유(3a)가 충분히 분산되지 않는 펠렛(1a)이 얻어지지만, 상기 산 변성 PP가 이용되고 있음으로써, 매트릭스 수지와 유리 섬유 사이에 높은 친화성이 부여되고, 이것에 매트릭스 수지의 용융 점도가 작은(분자량이 작은) 것도 서로 작용하여, 유리 섬유 간에 매트릭스 수지가 충분히 함침하고, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 펠렛(1b)의 매트릭스 수지(2b) 중에서의 유리 장섬유(3b)의 분산성이 양호한 것으로 되어 있다.

<사출 압축 성형기 및 성형 방법>

상기 수지 재료를 이용해서 사출 압축 성형법에 의해 수지 성형품을 성형하는 경우에 대해서 설명한다. 물론, 사출 성형법이나 압출 프레스법에 의해 성형하여도 되고, 하기에 설명하는 바와 같은 전단력을 저감한 구성의 반죽용 스크류를 사출 성형기에 적용한 것, 및 통상의 반죽용 스크류를 사출 압축 성형기에 적용한 것도 사용 가능하다.

성형에 이용하는 사출 압축 성형기는 반죽용 스크류에 설치된 플라이트의 핏치 및 플라이트 홈이 종래의 것에 비해서 크게 설정되어 있으므로, 플라이트부에서의 유리 장섬유에 걸리는 전단력이 저감되도록 된다. 또, 역류 방지 밸브에 있어서의 수지 재료의 유로가 종래의 것에 비해서 크게 설정되어 있고, 또한, 스프루(sprue)에 스플라인이 설치되어 있지 않으므로, 사출 압축 성형기의 헤드부에서의 유리 장섬유에 걸리는 전단력이 저감되도록 된다. 이들에 의해, 사출 압축 성형기의 개량에 의한 수지 재료의 유리 장섬유의 파손 억지가 도모된다.

또, 사출 압축 성형기에서는, 도 4(a)∼(c)에 도시하는 바와 같이, 성형용 금형(130)은 실린더 측의 제1 금형편(131)과 그것에 대향하는 제2 금형편(132)으로 이루어지고, 제2 금형편(132)의 제1 금형편(131) 측에 돌출해서 형성된 볼록부(132a)의 외측면과 제1 금형편(131)의 제2 금형편(132) 측에 형성된 오목부(131a)의 내측면이 상호 슬라이딩 가능하게 접촉해서 폐색한 공동을 구성하고 있다. 그리고, 도 4(c)에 도시하는 바와 같이, 제1 금형편(131)과 제2 금형편(132)이 가장 근접한 상태의 공동이 성형 대상인 수지 성형품의 형상에 대응하고, 그 상태를 기준으로 한 제1 및 제2 금형편(131, 132) 사이의 거리인 형 클리어런스를 소정의 것으로 설정해서 유지할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 이러한 사출 압축 성형기를 이용한 수지 성형품의 성형은 이하와 같은 순서에 의해 행하여진다.

우선, 상기 수지 재료를 준비한다.

이어서, 준비한 수지 재료를 호퍼로부터 사출 압축 성형기에 투입한다. 또, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 성형용 금형(130)의 초기의 형 클리어런스를 6.7㎜ 이하(바람직하게는 1.0㎜ 이하)로 설정한다.

이어서, 사출 압축 성형기에 투입한 수지 재료를 실린더 내에서 가열함으로써 그 수지 성분을 용융시킴과 더불어 반죽용 스크류를 회전시킴으로써 반죽한다.

이어서, 가열 및 반죽한 수지 재료를 성형용 금형(130) 내의 공동에 사출한다.

이어서, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 제1 및 제2 금형편(131, 132)을 가깝게 해서 형 클리어런스를 제로로 하여 성형용 금형(130)을 소정 형체력으로 금형을 죄고, 도 4(c)에 도시하는 바와 같이, 공동을 성형 대상의 수지 성형품의 형상에 대응한 것으로 한다.

이어서, 성형용 금형(130) 내에 사출된 수지 재료를 소정 시간 압력 유지한다. 이때, 수지가 성형용 금형(130)을 억누르는 압력인 금형 내 압력은 14.7㎫ 이하이다.

마지막으로, 성형용 금형(130)을 열어 수지 성형품을 꺼낸다.

이상과 같은 수지 성형품의 성형 방법은 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 그 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하는 것이며, 수지 재료에 지극히 가혹한 이력을 부여하는 것이므로, 상기 수지 재료에 의한 작용 ·효과가 특히 현저하게 발휘되며, 특히, 최대 투영 면적이 1000㎠ 이상이며 또한 최소 두께가 2㎜ 이하와 같은 대형 판 형상의 수지 성형품을 성형하는 데에 바람직하다.

또, 성형시에 발생하는 금형 내 압력이 14.7㎫ 이하이므로, 1개의 수지 성형품을 성형하기 위해서 할당되는 형체력을 낮게 할 수 있고, 1회의 용융 수지 재료의 사출로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수를 많게 할 수 있고, 그것으로 생산성을 높일 수 있다.

또한, 초기의 형 클리어런스를 6.7㎜ 이하(바람직하게는 1.0㎜ 이하)에 설정하고 있으므로, 최소 두께 2㎜ 이하의 수지 성형품이어도 성형할 수 있다. 이러한 최소 두께 2㎜ 이하의 수지 성형품은 종래 사출 압축 성형법에서는 성형할 수 없었던 것이다. 그리고, 이렇게 최소 두께가 2㎜ 이하의 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품을 성형할 수 있으므로, 소비 수지 재료의 저감, 및 그것에 의한 비용 저감, 및 수지 성형품의 경량화를 도모할 수 있다.

<수지 성형품>

도 5는 상기 사출 압축 성형기를 이용해서 상기 수지 재료에 의해 성형한 수지 성형품인 도어 모듈을 도시한다. 이 도어 모듈은 최대 투영 면적이 1000㎠ 이상이며 또한 최소 두께가 2㎜ 이하인 것으로, 또, 굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 또한 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상이며, 또한, 표면에 노출한 유리 장섬유가 지극히 적고 외관 의장성이 지극히 양호한 것이다. 종래, 이러한 특성을 가지는 도어 모듈(5)은 사출 압축 성형에 의한 수지 성형품으로서 성형할 수 없었던 것이다.

도 6은 상기 사출 압축 성형기와 마찬가지의 유리 장섬유의 파손 억지 대책이 강구된 사출 성형기를 이용해서 상기 수지 재료에 의해 성형한 수지 성형품인 쉬라우드 모듈(6)을 도시한다. 이 쉬라우드 모듈(6)은 쉬라우드 업퍼, 쉬라우드 사이드 멤버, 헤드 램프 지지부, 라디에이터 및 콘덴서 지지부, 냉각 팬 모터 지지부, 본네트 랏치 지지부 등이 일체화하여 성형된 것이며, 종래 23개 부품으로 구성되어 있었던 것이, 사출 성형에 의해 일체화한 것을 성형할 수 있으므로, 부품수 저감, 비용 저감 등을 도모할 수 있다. 이 쉬라우드 모듈도 상기 도어 모듈과 동등한 품질을 가진다.

<기타의 실시 형태>

상기 실시 형태에서는, 마스터배치의 매트릭스 수지를 호모 PP로 했지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, PP 성분을 가지는 것이면, 폴리에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체 등이어도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 수지 성형품을 차량의 도어 모듈 및 쉬라우드 모듈로 했지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 리프트 게이트 모듈, 범퍼 모듈, 스텝 부재 및 구조 인스트루먼트 패널 부재 등이어도 된다.

<실시예 1>

(시험 평가 샘플)

이하의 각 예에 관한 수지 재료를 시험 평가 샘플로 해서 조정했다. 또, 각 예의 구성에 대해서 표 1에 나타낸다.

<예 1>

이소탁틱 펜타드 분율이 98%이며 또한 MFR이 24g/10min인 호모 PP를 매트릭스 수지로 하고, 이것과 아크릴산 변성 PP의 용융 혼합물에 유리 섬유속을 침지한 후에 고화시켜, 이것을 길이 방향에 평균 길이 10㎜로 절단하여 이루어지는 펠렛상 마스터배치를 준비했다. 이 마스터배치는 호모 PP 50.1%, 무수 말레인산 변성 PP 1.9% 및 유리 장섬유 48%의 각 질량 백분율로 구성되어 있는 것이었다.

그리고, 이 마스터배치 100질량부에 대하여, PP 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95%이며 또한 MFR이 10g/10min인 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 펠렛상 희석 수지를 20질량부 혼합하여 구성된 수지 재료를 예 1로 했다(마스터배치 83.3질량%, 희석 수지 16.7질량%). 예 1은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=2.4인 것이다. 한편, 희석에 의해 유리 장섬유의 전체 질량에 대하여 차지하는 질량 백분율은 40%가 되었다.

<예 2>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 40g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 2로 했다. 예 2는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0인 것이다.

<예 3>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 60g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 3으로 했다. 예 3은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=6.0인 것이다.

<예 4>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 100g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 4로 했다. 예 4는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=10.0인 것이다.

<예 5>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 120g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 5로 했다. 예 5는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=12.0인 것이다.

<예 6>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 300g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 6으로 했다. 예 6은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=30.0인 것이다.

<예 7>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 500g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 7로 했다. 예 7은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=50.0인 것이다.

<예 8>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 72g/10min이며 또한 희석 수지의 MFR이 30g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 8로 했다. 예 8은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=2.4인 것이다.

<예 9>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 120g/10min인 것을 제외하고 예8과 동일 구성의 수지 재료를 예 9로 했다. 예 9는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0인 것이다.

<예 10>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 180g/10min인 것을 제외하고 예 8과 동일 구성의 수지 재료를 예 10으로 했다. 예 10은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=6.0인 것이다.

<예 11>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 300g/10min인 것을 제외하고 예8과 동일 구성의 수지 재료를 예 11로 했다. 예 11은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=10.0인 것이다.

<예 12>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 500g/10min인 것을 제외하고 예8과 동일 구성의 수지 재료를 예 12로 했다. 예 12는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=16.7인 것이다.

<예 13>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 120g/10min이며 또한 희석 수지의 MFR이 50g/10min인 것을 제외하고 예 1과 동일 구성의 수지 재료를 예 13으로 했다. 예 13은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=2.4인 것이다.

<예 14>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 200g/10min인 것을 제외하고 예 13과 동일 구성의 수지 재료를 예 14로 했다. 예 14는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0인 것이다.

<예 15>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 300g/10min인 것을 제외하고 예 13과 동일 구성의 수지 재료를 예 15로 했다. 예 15는 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=6.0인 것이다.

<예 16>

마스터배치의 매트릭스 수지의 MFR이 500g/10min인 것을 제외하고 예 13과 동일 구성의 수지 재료를 예 16으로 했다. 예 16은 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=10.0인 것이다.

<표 1>

(시험 평가 방법)

<굽힘 강도>

각 예에 관한 수지 재료에 의해 판 형상 시험편을 사출 성형했다. 이어서, 이 시험편을 이용하고, JIS K7171(ISO 178)에 준하여 굽힘 시험을 실시하여, 굽힘 강도를 측정했다.

<아이조드 충격치>

각 예에 관한 수지 재료에 의해 한 변이 10㎜이고 다른 변이 4㎜인 직사각형 단면이며, 길이가 64.0㎜의 봉상체를 사출 성형했다. 그리고, JIS K7110(ISO 180)의 아이조드 충격 시험 방법에 나타나는 바와 같이, 각 봉상체에 오려낸 부분을 형성하여 JIS K7110-ISO 180/1A 시험편을 제작했다. 이때, 각 시험편의 오려낸 부분의 너비 등을 계측했다. 이어서, 이 시험편을 이용하고, 동일 규격에 준하여 아이조드 충격 시험을 실시했다.

그리고, 해머의 회전축 주변의 모우멘트(WR)와, 해머의 리프팅 각도( α)와, 시험편 파괴 후의 해머의 상승 각도( β)와, 충격 시험시의 에너지 손실(L)로부터, 다음식에 기초해 시험편을 파괴하는데 필요한 흡수 에너지(E)를 산출했다.

<수식 2>

또한, 이 흡수 에너지(E)와, 시험편의 오려낸 부분의 폭(b)과, 시험편의 오려낸 부분 부근의 두께(t)와, 시험편의 잘라 낸 부분 두께(d)로부터, 다음식에 기초해 아이조드 충격치(a_kI)를 산출했다.

<수식 3>

<바 플로우 시험>

MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=2.4, 4.0, 6.0 및 10.0의 대표로서, 각각 예 13, 예 9, 예 15 및 예 11에 대해서 바 플로우 시험을 실시했다.

폭 25㎜, 길이 1500㎜이며 또한 다이렉트 게이트의 직경이 8㎜인 바 플로우 금형을 성형기(닛세이 수지공업주식회사 160t 성형기)에 장착했다. 그리고, 실린더 온도를 250℃ 및 금형 온도를 60℃로 설정하고, 호퍼로부터 실린더 내에 수지 재료를 투입해서 용융시켜, 그 용융 수지 재료를 금형에 사출 속도 15㎜/s로 사출하여 유동 길이를 계측했다. 예 13에 대해서는, 수지 성형품의 두께가 2.0㎜, 2.2㎜ 및 2.5㎜인 각각의 경우에서 사출 압력을 30㎫, 60㎫ 및 90㎫로 한 시험 평가를 행했다. 예 9에 대해서는, 수지 성형품의 두께가 1.5㎜, 2.0㎜, 2.2㎜ 및 2.5㎜인 각각의 경우에서 사출 압력을 30㎫, 60㎫ 및 90㎫로 한 시험 평가, 및 두께가 4.0㎜인 경우에서 사출 압력을 15㎫, 30㎫, 45㎫ 및 60㎫로 한 시험 평가를 행했다. 예 15에 대해서는, 수지 성형품의 두께가 1.5㎜, 2.0㎜, 2.2㎜ 및 2.5㎜인 각각의 경우에서 사출 압력을 30㎫, 60㎫ 및 90㎫로 한 시험 평가, 및 두께가 4.0㎜인 경우에서 사출 압력을 15㎫, 30㎫ 및 45㎫로 한 시험 평가를 행했다. 예 11에 대해서는, 수지 성형품의 두께가 1.5㎜, 2.0㎜, 2.2㎜ 및 2.5㎜인 각각의 경우에서 사출 압력을 30㎫, 60㎫ 및 90㎫로 한 시험 평가를 행했다.

(시험 평가 결과)

아이조드 충격치 및 굽힘 강도의 시험 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 시험 결과로부터 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B마다의 희석 수지의 MFR과 아이조드 충격치의 관계를 표 2 및 도 7에 나타낸다. 또한, 시험 결과로부터 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B마다의 희석 수지의 MFR과 굽힘 강도의 관계를 표 3 및 도 8에 나타낸다.

<표 2>

<표 3>

표 1에 따르면, 예 1의 아이조드 충격치가 예 2∼6의 것보다도 높아져 있지만, 전체적으로는, 희석 수지의 MFR이 같으면, 매트릭스 수지의 MFR이 높을수록 아이조드 충격치가 커지는 것을 알 수 있다. 이것은 매트릭스 수지의 용융 점도가 낮을수록, 매트릭스 수지의 유리 장섬유를 피복해서 그 파손을 억지하는 효과가 높아지기 때문이라고 추정된다. 마찬가지로, 매트릭스 수지의 MFR이 같으면, 희석 수지의 MFR이 높을수록 아이조드 충격치가 커지는 것을 알 수 있다. 이것은 희석 수지의 용융 점도가 낮을수록, 수지 재료의 용융 점도가 전체적으로 낮아지고, 그 때문에 성형시에 고상과 용융상의 점도차가 작아져서, 그들 상호 작용에 의한 유리 장섬유의 파손을 억지하는 효과가 높아지기 때문이라고 추정된다.

또, 희석 수지의 MFR이 10g/10min인 예 1∼7에서는 명확하지 않지만, 전체적으로는, 희석 수지의 MFR이 같으면, 매트릭스 수지의 MFR이 높을수록 굽힙 강도가 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은 매트릭스 수지의 분자량이 낮을수록, 그 취약이 굽힘 강도에 반영되기 때문이라고 추정된다. 마찬가지로, 매트릭스 수지의 MFR이 같으면, 희석 수지의 MFR이 높을수록 굽힙 강도가 작아지는 것을 알 수 있다. 이것도, 희석 수지의 분자량이 낮을수록, 그 취약이 굽힘 강도에 반영되기 때문이라고 추정된다.

표 2 및 도 7에 따르면, MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B가 클수록, 희석 수지의 MFR을 높이는 것에 의한 아이조드 충격치의 향상 효과가 큰 것을 알 수 있다. 이것으로, 매트릭스 수지 및 희석 수지의 점도차가 클수록, 매트릭스 수지의 유리 장섬유를 피복해서 그 파손을 억지하는 효과가 높다는 것이 추측된다. 그리고, MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B를 6.0 이상으로 한 경우, 아이조드 충격치로서 28KJ/㎡ 이상을 얻기 위해서는, 적어도 MFR이 21.3g/10min 이상의 희석 수지를 이용하면 된다.

표 3 및 도 8에 따르면, MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B가 클수록, 희석 수지의 MFR을 높이는 것에 의한 굽힘 강도의 저하가 큰 것을 알 수 있다. 이것으로, 매트릭스 수지 및 희석 수지의 분자량 차이가 클수록, 분자량이 작은 매트릭스 수지의 취약의 영향이 높다는 것이 추측된다. 그리고, MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B를 10.0 이하로 한 경우, 굽힘 강도로서 170㎫ 이상을 얻기 위해서는, 적어도 MFR이 44.0g/10min 이상의 희석 수지를 이용하면 된다.

바 플로우 시험 결과를 표 4에 나타낸다.

<표 4>

표 4에 따르면, MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=2.4인 예 13과 MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0인 예 9를 비교하면, 전자 쪽이 후자보다도 유동성이 높은 것을 알 수 있다. 이것은 이들 것에서는 매트릭스 수지 및 희석 수지에 점도차가 있지만, 희석 수지의 유동성의 영향이 크기 때문이라고 추정된다. MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0∼10.0인 예 9, 예 15 및 예 11을 비교하면, 매트릭스 수지 및 희석 수지의 점도차가 크면 유동성이 높은 것을 알 수 있다. 이것은 이들 것에서는 매트릭스 수지 및 희석 수지에 점도차가 크고, 저점도인 매트릭스 수지의 유동성의 영향이 크기 때문이라고 추정된다. 한편, 예 15와 예 11에서는, 예 15 쪽이 유동 길이의 값이 높다. 이것은 예 15의 희석 수지의 MFR이 50g/10min으로 높은 것이 영향하고 있다고 추정된다.

<실시예 2>

(시험 평가 샘플)

실시예 1의 예 9(MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=4.0:저유동성) 및 예 11(MFR(매트릭스 수지) A/MFR(희석 수지) B=10.0:고유동성)에 관한 수지 재료를 시험 평가 샘플로 했다.

(시험 평가 방법)

이하의 각 조건마다에 얇은 판 형상의 수지 성형품을 사출 압축 성형하는 시행을 다수회씩 행하고, 그때의 금형 내 압력을 계측함과 더불어, 성형된 수지 성형품의 성형 상태를 관찰하고(부형성), 또, 최소 두께 부분의 두께를 측정했다. 한편, 각 시행에서의 사출 압축 성형 조건을 표 5에 나타낸다.

<조건 A:시행 1∼30>

예 9의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력4.90MN, 피스톤 이동량을 130㎜, 형 클리어런스 6.7㎜, 사출압 설정 80% 및 실린더 온도 240℃로 했다. 한편, 피스톤 이동량은 거기에 실린더 단면적을 곱함으로써 사출되는 수지 재료량이 되므로, 사출하는 수지 재료량을 설정하는 것이다. 또, 사출압 설정은 최대 사출 압력 140㎫에 대한 백분율이며, 수지 재료의 사출 압력을 설정하는 것이다. 또한, 실린더 온도는 수지 재료의 온도를 설정하는 것이다.

<조건 B:시행 31∼35>

예 9의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력4.90MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 6.7㎜, 사출압 설정 80% 및 실린더 온도 240℃로 했다.

<조건 C:시행 36∼65>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력4.90MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 6.7㎜, 사출압 설정 80% 및 실린더 온도 240℃로 했다.

<조건 D:시행 66∼67>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력 2.94MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 6.7㎜, 사출압 설정 80% 및 실린더 온도 240℃로 했다.

<조건 E:시행 68∼70>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력 2.94MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 4.3㎜, 사출압 설정 80% 및 실린더 온도 240℃로 했다.

<조건 F:시행 71∼73>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력 2.94MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 4.3㎜, 사출압 설정 99% 및 실린더 온도 240℃로 했다.

<조건 C:시행 74∼75>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력 2.94MN, 피스톤 이동량을 120㎜、형 클리어런스 0.6㎜, 사출압 설정 99% 및 실린더 온도 250℃로 했다.

<조건 H:시행 76∼85>

예 11의 수지 재료를 이용하고, 사출 압축 성형의 조건을 형체력 2.45MN, 피스톤 이동량을 120㎜, 형 클리어런스 0.6㎜, 사출압 설정 99% 및 실린더 온도 250℃로 했다.

<표 5>

(시험 평가 결과)

각 조건마다 시험 결과를 이하에 기재함과 더불어 개요를 표 6에 나타낸다.

<조건 A:시행 1∼30>

전체 시행에 있어서 수지 성형품에 결함(underfill)이 발생하지 않았다. 성형시에 발생한 금형 내 압력의 평균은 24.6㎫이었다. 수지 성형품의 최소 두께의평균은 2.07㎜이었다.

<조건 B:시행 31∼35>

5회의 시행 중 2회는 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았지만, 3회는 수지 성형품에 결함이 발생했다. 결함이 없는 경우에 있어서, 성형시에 발생한 금형 내 압력의 평균은 23.7㎫이었다. 수지 성형품의 최소 두께의 대한 측정은 행하지 않았다.

<조건 C:시행 36∼65>

전체 시행에 있어서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 성형시에 발생한 금형 내 압력의 평균은 22.2㎫이었다. 수지 성형품의 최소 두께의 평균은 1.82㎜이었다.

<조건 D:시행 66∼67>

2회의 시행 중 어느 것이나 수지 성형품에 결함이 발생했다. 금형 내 압력 및 수지 성형품의 최소 두께의 대한 측정은 행하지 않았다.

<조건 E:시행 68∼70>

3회의 시행 중 1회는 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았지만, 2회는 수지 성형품에 결함이 발생했다. 금형 내 압력 및 수지 성형품의 최소 두께의 대한 측정은 행하지 않았다.

<조건 F:시행 71∼73>

3회의 시행 중 2회는 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았지만, 1회는 수지 성형품에 결함이 발생했다. 금형 내 압력 및 수지 성형품의 최소 두께의 대한 측정은 행하지 않았다.

<조건 G:시행 74∼75>

전체 시행에 있어서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 성형시에 발생한 금형 내 압력의 평균은 15.5㎫이었다. 수지 성형품의 최소 두께의 평균은 1.82㎜이었다.

<조건 H:시행 76∼85>

전체 시행에 있어서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 성형시에 발생한 금형 내 압력의 평균은 14.3㎫이었다. 수지 성형품의 최소 두께의 평균은 1.82㎜이었다.

<표 6>

이상의 결과에 따르면, 조건 A 및 B는 사출하는 수지 재료량의 조건만이 다르지만, 전자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았던 것에 대해, 후자에서는 5시행 중 3시행에서 수지 성형품에 결함이 발생했다. 이것은 조건 B에서는, 수지 재료가 성형 금형 내의 공동 전체에 유동해서 널리 퍼지는 데에 충분한 양이 공급되지 않았기 때문으로 추정된다.

조건 B 및 C는 수지 재료 종류, 다시 말해, 조건 B가 유동성이 낮은 예 9이며, 조건 C가 유동성이 높은 예 11이라는 조건만이 다르지만, 전자에서는 수지 성형품에 결함이 발생한 시행이 있었던 것에 대해, 후자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 이것은 예 11의 수지 재료가 유동성이 높으므로, 예 9에서는 수지 성형품에 결함을 발생시키도록 하는 수지 재료량이어도, 수지 재료가 성형 금형 내의 공동 전체에 유동해서 널리 퍼지기 때문이라고 추정된다. 또, 조건 C로 성형된 수지 성형품은 최소 두께가 2㎜ 이하이며, 이것은 조건 A로 예 9의 수지 재료에 의해 성형된 수지 성형품에서는 종래 결단코 얻을 수 없었던 것이다.

조건 C 및 D는 형체력의 조건만이 다르지만, 전자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았던 것에 대해, 후자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생했다. 이것은 형체력이 낮은 조건 D에서는, 금형 죄기에 의한 수지 재료의 유동 작용이 낮아지기 때문이라고 추정된다.

조건 D 및 E는 형 클리어런스의 조건만이 다르지만, 전자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생한 것에 대해, 후자에서는 3시행 중 2시행에서 수지 성형품에 결함이 발생했다. 이것은 형체력이 낮아도, 형 클리어런스를 좁게 함으로써 수지 재료의 유동성이 높아져서 결함이 발생하는 일 없이 수지 성형품을 성형할 수 있는 것을 나타내는 것이라고 추정된다.

조건 E 및 F는 사출 압력의 조건만이 다르지만, 전자에서는 3시행 중 2시행에서 수지 성형품에 결함이 발생한 것에 대해, 후자에서는 3시행 중 1시행에서 수지 성형품에 결함이 발생했다. 이것은 사출 압력이 높은 조건 F에서는, 사출 압력이 낮은 조건 E보다도, 수지 재료가 성형 금형 내의 공동 전체에 유동해서 널리 퍼지기 때문이라고 추정된다.

조건 F 및 G는 형 클리어런스 및 수지 재료의 온도 조건이 다르지만, 전자에서는 3시행 중 1시행에서 수지 성형품에 결함이 발생한 것에 대해, 후자에서는 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 이것은 조건 G에서는, 조건 D 및 E의 비교에 있어서 나타난 형 클리어런스를 좁게 하는 효과에 덧붙여, 수지 재료의 온도가 높음으로써 조건 F보다도 그 유동성이 높아져, 수지 재료가 성형 금형 내의 공동 전체에 유동해서 널리 퍼지기 때문이라고 추정된다. 또, 조건 G에서는, 조건 C보다도 형 클리어런스가 좁고, 또한 사출 압력이 높고, 또한 수지 재료의 온도가 높게 설정되어 있으므로, 수지 재료의 유동성이 높고, 따라서, 조건 C에 비해서 금형 내 압력이 대폭 낮아져 있다. 이렇게 금형 내 압력을 낮게 할 수 있으면, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품이어도, 성형된 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품에 잔류하는 변형이 적고, 휨 등의 변형이 발생하는 것을 억지할 수 있다.

조건 G 및 H는 형체력만의 조건이 다르지만, 어느 쪽의 조건에 있어서도 전체 시행에서 수지 성형품에 결함이 발생하지 않았다. 조건 C 및 D의 비교에서는, 형체력을 낮게 함으로써 수지 성형품에 결함이 발생하기 쉬워진다는 결과였지만, 이것은 형 클리어런스를 작게 하거나, 사출 압력을 높이거나, 수지 재료의 온도를높이거나 해서 수지 성형품의 유동성을 높임으로써, 이러한 문제가 해소되는 것을 나타내는 것이다. 또, 형체력을 낮게 함으로써 금형 내 압력이 14.7㎫ 이하에까지 낮아져 있지만, 이것으로 상기 금형 내 압력을 낮게 하는 것에 의한 효과를 보다 유효하게 발휘할 수 있다. 또한, 형체력을 낮게 함으로써, 1개의 수지 성형품의 성형을 위해 할당되는 형체력이 낮아지므로, 1회의 용융 수지 재료의 공급으로 성형할 수 있는 수지 성형품의 개수를 많게 할 수 있고, 그것으로 생산성을 높일 수 있다. 구체적으로는, 조건 A의 경우, 예 9의 수지 재료에 의해 4.90MN의 형체력으로 1개의 수지 성형품이 성형되고, 조건 H의 경우, 예 11의 수지 재료에 의해 2.45MN의 형체력으로 1개의 수지 성형품이 성형된다. 즉, 후자의 형체력은 전자 것의 반분이다. 따라서, 형체력 이외의 조건을 조건 H와 동일로 하면, 예 11의 수지 재료에 의해 4.90MN의 형체력으로 2개의 수지 성형품을 성형할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마스터배치의 매트릭스 수지 및 희석 수지의 점도차가 크므로, 수지 성형품으로서 충격 강도 및 굽힘 강도가 더불어 높고, 또한, 유리 장섬유의 노출이 적고 외관 의장성이 지극히 양호한 것을 성형할 수 있다.

또, 낮은 금형 내 압력으로 성형할 수 있으므로, 수지 성형품에 휨 등의 변형이 발생하는 것을 억지할 수 있음과 더불어, 성형형의 형체력을 낮게 할 수 있고, 수지 성형품의 생산성을 높일 수 있다.

또, 얇은 두께 부분을 가지는 수지 성형품을 성형할 수 있으므로, 소비 수지재료의 저감, 및 그것에 의한 비용 저감, 및 수지 성형품의 경량화를 도모할 수 있다.

Claims

폴리프로필렌 성분을 가지는 매트릭스 수지와 유리 장섬유의 복합체를 마스터배치하고, 이것을 에틸렌 ·프로필렌 블록 공중합체의 희석 수지로 희석하여 이루어지는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료에 있어서,

상기 마스터배치의 매트릭스 수지는 폴리프로필렌 성분의 이소탁틱 펜타드 분율이 95% 이상이며, 또한, 멜트 플로우 레이트가 100∼500g/10min임과 더불어 상기 희석 수지의 멜트 플로우 레이트의 6배 이상이며,

상기 유리 장섬유는 전체 질량에 대하여 질량 백분율로 30∼50% 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제1항에 있어서,

상기 마스터배치의 매트릭스 수지는 그 멜트 플로우 레이트가 120∼300g/10min인 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제1항에 있어서,

상기 희석 수지는 그 멜트 플로우 레이트가 21.3∼44.0g/10min인 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제1항에 있어서,

상기 마스터배치의 복합체는 그 형태가 길이 10∼12㎜의 봉상 펠렛이며, 또한, 상기 유리 장섬유가 그 길이 방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제1항에 있어서,

상기 마스터배치는 상기 매트릭스 수지와 상기 유리 장섬유 사이에 친화성을 부여하는 친화성 부여 성분을 포함하고 있으며,

상기 친화성 부여 성분이 상기 유리 장섬유의 표면 처리에 이용되고 있는 커플링제와 화학 결합하는 관능기를 가지는 산 변성 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제5항에 있어서,

상기 산 변성 폴리프로필렌은 무수 말레인산 변성 폴리프로필렌 및 아크릴산 변성 폴리프로필렌 중 적어도 한 쪽을 구성 성분으로서 가지는 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지재료.
제1항에 있어서,

상기 매트릭스 수지가 호모 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 이 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 이 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 성형 방법.
제8항에 있어서,

상기 반죽한 용융물을 성형형에 주입함으로써 금형 내 압력 14.7㎫ 이하에서 상기 소정 형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 성형 방법.
제8항에 있어서,

사출 압축 성형법에 의해 초기의 형 클리어런스를 6.7㎜ 이하로 설정해서 최소 두께 2㎜ 이하의 수지 성형품을 성형하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 성형 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 성형용 유리 장섬유 강화 수지 재료의 수지 성분을 가열 용융시켜, 이 용융물을 전단 유동시키면서 반죽한 후, 이 반죽한 용융물을 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 수지 성형품에 있어서,

굽힘 강도가 170㎫ 이상이며 또한 아이조드 충격치가 28KJ/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제11항에 있어서,

최대 투영 면적이 1000㎠ 이상이며 또한 최소 두께가 2㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
제11항에 있어서,

차량의 쉬라우드 모듈, 도어 모듈, 리프트 게이트 모듈, 범퍼 모듈 및 스텝 부재의 어느 쪽인 것을 특징으로 하는 수지 성형품.