WO2020250509A1 - 成形品の製造方法 - Google Patents

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信彦 松本
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    • B29K2309/08Glass

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a molded product. Specifically, the present invention relates to a molded product containing a thermoplastic resin and reinforcing fibers having a number average fiber length of 1 mm or more.
  • Patent Document 1 contains (A) 70 to 35% by mass of an amorphous thermoplastic resin and (B) 30 to 65% by mass of reinforcing fibers having a flat shape with a flatness of 2.3 or more in cross section.
  • a method for producing a molded product which is composed of a resin composition and has a mass average fiber length of 1 mm or more of the reinforcing fibers in the molded product, the roving-shaped reinforcing fibers are coated with a thermoplastic resin and then cut to a length of 3 mm or more.
  • a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin molded product is disclosed, which comprises a step of injection molding the obtained pellets using a screw of a slow compression type.
  • An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of providing a molded product having an excellent surface appearance.
  • a method for producing a molded product which comprises molding using a mold of a system and then molding only the molded material again using a second closed mold.
  • ⁇ 2> The method for producing a molded product according to ⁇ 1>, wherein the second closed system mold has a different shape from the first closed system mold.
  • the material temperature when applying the material to the second closed system mold is 0.1 to 7 ° C. higher than the material temperature when applying the material to the first closed system mold.
  • Low the method for producing a molded product according to ⁇ 2>.
  • ⁇ 4> The difference between the mold temperature during molding using the first closed mold and the material temperature when applying the material to the second closed mold is 20 to 320 ° C.
  • ⁇ 5> The method for producing a molded product according to ⁇ 1>, wherein the second closed system mold has the same shape as the first closed system mold.
  • the material temperature when the material is applied to the second closed system mold is 0.1 to 20 ° C. higher than the material temperature when the material is applied to the first closed system mold.
  • Low the method for producing a molded product according to ⁇ 5>.
  • ⁇ 7> The difference between the mold temperature during molding using the first closed mold and the material temperature when applying the material to the second closed mold is 30 to 340 ° C.
  • ⁇ 8> The method for producing a molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the material is heated and then applied to the first closed mold.
  • ⁇ 9> The method for producing a molded product according to ⁇ 8>, wherein the material is applied to the first closed mold by injection molding.
  • ⁇ 10> Any of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the material is a UD tape cut to a length of less than 30 mm, and the cut UD tape is applied to the first closing mold.
  • ⁇ 11> The method for producing a molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the thermoplastic resin contains a polyamide resin.
  • thermoplastic resin is composed of a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and 50 mol% or more of the diamine-derived structural unit is derived from xylylenediamine and is a dicarboxylic acid-derived structural unit.
  • ⁇ 14> The method for producing a molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>, wherein the reinforcing fiber contains at least one of glass fiber and carbon fiber.
  • ⁇ 15> Production of the molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 14>, wherein the number average fiber length of the reinforcing fibers contained in the material is less than 30 mm and the number average fiber length is 10 to 25 mm.
  • Method. ⁇ 16> The molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>, wherein the number average fiber length of the reinforcing fibers contained in the molded product is 1 mm or more and less than 30 mm. Manufacturing method.
  • ⁇ 17> The molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>, wherein the number average fiber length of the reinforcing fibers having a number average fiber length of 1 mm or more contained in the molded product is 10 mm or more and less than 30 mm. Manufacturing method. ⁇ 18> The mold temperature during molding using the second closed system mold is 0.1 to 7 ° C. lower than the mold temperature during molding using the first closed system mold. , ⁇ 1> to ⁇ 17> according to any one of the above.
  • the method for producing a molded product of the present invention is a method for producing a molded product containing a thermoplastic resin and reinforcing fibers having a number average fiber length of 1 mm or more, wherein the thermoplastic resin and reinforcing fibers having a number average fiber length of less than 30 mm are produced. It is characterized by comprising molding a material to be contained using a first closed mold, and then molding only the molded material again using a second closed mold. With such a configuration, a molded product having an excellent surface appearance can be obtained. This mechanism is presumed to be as follows.
  • the present invention includes molding a material containing a thermoplastic resin and reinforcing fibers having a number average fiber length of less than 30 mm using a first closed die.
  • a material 2 containing a thermoplastic resin and reinforcing fibers having a number average fiber length of less than 30 mm is applied to the first closed mold 1.
  • Mold When reinforcing fibers having a number average fiber length of less than 30 mm are mixed in a thermoplastic resin, kneaded and molded, they tend to aggregate or bend in the obtained molded product and deteriorate the appearance of the molded product. It is in.
  • the shape of the molded product is generally formed by molding with the first closed mold.
  • the closed mold means a mold that is sealed in all directions so that the molten resin does not flow out of the mold during molding.
  • the closed mold is preferably a mold having irregularities.
  • the fiber reinforced resin material containing the thermoplastic resin, the reinforcing fiber, and other components to be blended as needed is heated, and then the first closing is performed. It is preferable to apply it to the mold of the system. Further, it is preferable to apply the material in a molten state to the mold of the first closed system. With such a configuration, the molding cycle can be further improved as compared with heating with a mold. In addition, the material can be heated more uniformly than when the material is placed in the mold and then heated.
  • FIG. 1 (2) there is a method of applying the material to the first closed mold by injection molding. 3 in FIG. 1 (2) shows an injection molding machine.
  • pellets obtained by using a thermoplastic resin as a raw material, a reinforcing fiber, and other components blended as necessary may be melted and injection-molded, or the thermoplastic as a raw material of a material.
  • the resin, the reinforcing fiber, and other components to be blended if necessary may be directly melt-kneaded and injection-molded.
  • the fiber reinforced resin material such as a flat plate or a tape may be heated by an infrared heater or the like and then applied to the first closed mold.
  • the fiber-reinforced resin material such as flat plate and tape include UD tapes (Unidirectional Tapes), random chop sheets, mixed non-woven fabrics, and prepregs.
  • the material of the present invention may be a fibrous material such as a mixed fiber yarn.
  • a fibrous material such as a mixed fiber yarn.
  • One embodiment of the material of the present invention is a UD tape cut to a length of less than 30 mm, and examples thereof include a method of applying the cut UD tape to the first closed mold. Details of the thermoplastic resin and reinforcing fibers used for the material, and details of other components will be described later.
  • the temperature of the material when applied to the first closed mold is preferably 150 ° C. or higher when the shapes of the first closed mold and the second closed mold are different. , 170 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and may be 250 ° C. or higher. Further, in relation to the melting point (Tm), it is preferably Tm-10 ° C. or higher. By setting it to the above lower limit value or more, the material tends to be better filled in the entire mold. Further, the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 340 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, further preferably 310 ° C. or lower, and 300. It may be below ° C. Further, in relation to the melting point (Tm), it is preferably Tm + 10 ° C. or lower. By setting the value to the above upper limit or less, the reinforcing fibers in the material tend to be dispersed better.
  • the temperature of the material when applied to the first closed mold is preferably 190 ° C. or higher when the shapes of the first closed mold and the second closed mold are the same. , 220 ° C. or higher is more preferable. Further, in relation to the glass transition temperature (Tg), it is preferably Tg ° C. or higher, and Tg + 10 ° C. or higher. By setting it to the above lower limit value or more, the material tends to be better filled in the entire mold. Further, the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 320 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. Further, in relation to the melting point (Tm), it is preferably Tm + 10 ° C. or lower, and more preferably Tm or lower. By setting the value to the above upper limit or less, the dispersibility of the reinforcing fibers in the material tends to be further improved.
  • the temperature of the material when applied to the first closed mold is the temperature immediately before being applied to the first closed mold, and means the temperature of the molten resin.
  • the maximum temperature of the cylinder is set.
  • the above temperature is determined based on the mixture. The same applies to other temperatures.
  • the first closed die is preferably a press die, and a die having an electromagnetic induction heating system capable of adjusting the temperature at high speed or a Thermo Assisted Molding system is preferable. Further, molds such as single-shot type, transfer type, and progressive mold suitable for mass production are preferable. In addition, a mold that can form a complicated shape into three, four, or more can be mentioned. Further, a mold of a hybrid molding machine in which an injection molding machine and a press molding machine are integrated is preferable. Furthermore, it is also preferable to introduce a system capable of high-speed temperature adjustment into the hybrid molding machine.
  • the temperature of the first closed mold is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 25 ° C. or higher, further preferably 28 ° C. or higher, and may be 35 ° C. or higher. By setting it to the above lower limit value or more, molding can be performed in a higher cycle.
  • the temperature of the first closed mold is preferably 340 ° C. or lower, more preferably 330 ° C. or lower, further preferably 320 ° C. or lower, and further preferably 250 ° C. or lower. It may be 200 ° C. or lower, 70 ° C. or lower, 60 ° C. or lower, 50 ° C. or lower. By setting the value to the upper limit or less, the size of the molded product tends to be more stable.
  • the production method of the present invention includes remolding only the material molded using the first closed mold using the second closed mold.
  • the molded product 4 molded by the first closed mold 1 is taken out from the first closed mold 1 (FIG. 1 (3)), and the first It is applied to the second closed mold 6 (FIG. 1 (4)) and molded using the second closed mold (FIG. 1 (5)).
  • the fluidity of the thermoplastic resin near the surface layer of the molded product can be increased.
  • a molded article is obtained that is improved, the reinforcing fibers are more effectively dispersed, and has a better surface appearance.
  • the material only here may be a material excluding a part of the material.
  • a step of removing burrs from the molded product may be mentioned.
  • 90% by mass or more (preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more) of the material formed by using the first closed system mold is used again for the second closed system.
  • the mold of the second closed system may have the same shape as the mold of the first closed system, but is preferably different.
  • a flow path for injecting resin into the mold (meaning a portion that does not remain in the final molded product and is also called a sprue, runner, etc.) may be provided.
  • the molds that differ only in the presence or absence of such a flow path are assumed to be the same mold. That is, when a mold obtained by removing only the flow path from the mold of the first closed system is used as the mold of the second closed system, these molds are the same.
  • the final molded product here means a finished product, not a part. For example, when a plurality of parts are formed by one mold, a flow path is formed in the mold, but such a flow path is not included in the finished product obtained by assembling the parts. Not a molded product.
  • the molded product molded by the first closed mold is applied to the second closed mold, but it is preferable to heat it before that.
  • the temperature of the material when applied to the second closed mold is the temperature immediately before the application to the second closed mold, and means the surface temperature of the material.
  • the surface temperature of the material can be measured with a non-contact thermometer (eg, an infrared radiation thermometer).
  • the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 150 ° C. or higher when the shapes of the first closed mold and the second closed mold are different. , 170 ° C. or higher is more preferable.
  • the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 340 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, and even if it is 300 ° C. or lower and 280 ° C. or lower. Good.
  • the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 150 ° C. or higher when the shapes of the first closed mold and the second closed mold are the same. , 200 ° C. or higher is more preferable.
  • the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 340 ° C or lower, more preferably 320 ° C or lower.
  • the difference in material temperature when applying the material to the second closed mold is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, and further, 100 ° C. or higher and 120 ° C. or higher. There may be. Further, the temperature difference is preferably 340 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, and may be 300 ° C. or lower and 290 ° C. or lower.
  • the difference in material temperature when applying the material to the second closed mold is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, further preferably 50 ° C. or higher, and further. May be 100 ° C. or higher and 120 ° C. or higher.
  • the temperature difference is preferably 340 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, and may be 300 ° C. or lower and 290 ° C. or lower. Within the above range, the continuous moldability tends to be superior.
  • the material temperature at the time of applying the material to the second closed mold is set.
  • the temperature is preferably 0.1 ° C. or higher, more preferably 0.5 ° C. or higher, and even more preferably 1 ° C. or higher than the material temperature when the material is applied to the first mold.
  • the difference in material temperature is preferably 7 ° C. or lower, more preferably 6 ° C. or lower, further preferably 5 ° C. or lower, further preferably 4 ° C. or lower, and 3 ° C.
  • the temperature is even more preferably 2 ° C. or lower. With such a configuration, oxidative deterioration of the resin can be reduced more effectively.
  • the material temperature refers to the temperature of the resin contained in the material.
  • the material temperature when applying the material to the second closed system mold is set.
  • the temperature is preferably 0.1 ° C. or higher, more preferably 0.5 ° C. or higher, and even more preferably 1 ° C. or higher than the material temperature when the material is applied to the first mold.
  • the difference in material temperature is preferably 20 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower, further preferably 7 ° C. or lower, further preferably 5 ° C. or lower, and 3 ° C.
  • the temperature is even more preferably 2 ° C. or lower. With such a configuration, oxidative deterioration of the resin can be reduced more effectively.
  • the material temperature refers to the temperature of the resin contained in the material.
  • a press die As the second closed die, a press die is preferable, and a die having an electromagnetic induction heating system capable of adjusting the temperature at high speed or a Thermo Assisted Molding system is preferable. Further, molds such as single-shot type, transfer type, and progressive mold suitable for mass production are preferable. In addition, a mold that can form a complicated shape into three, four, or more can be mentioned. Further, a mold of a hybrid molding machine in which an injection molding machine and a press molding machine are integrated is preferable.
  • the temperature of the second closed mold is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher. By setting it to the above lower limit value or more, the dispersion of fibers tends to be further improved. Further, the temperature of the material when applied to the second closed mold is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower. By setting the value to the upper limit or less, the size of the molded product tends to be more stable.
  • Material temperature refers to the temperature of the resin contained in the material.
  • the mold temperature at the time of molding using the second closed system mold is 0.1 ° C. higher than the mold temperature at the time of molding using the first closed system mold. It is preferably lower than that, more preferably 0.5 ° C. or higher, and even more preferably 1 ° C. or higher. Further, the difference in mold temperature is preferably 7 ° C. or lower, more preferably 6 ° C. or lower, further preferably 5 ° C. or lower, further preferably 4 ° C. or lower, and 3 The temperature is even more preferably 2 ° C or lower, and even more preferably 2 ° C or lower. With such a configuration, the appearance tends to be further improved.
  • the molded product 7 is taken out from the second closed mold 6 (FIG. 1 (6)). After that, the molded product 7 may be further molded with a third closed mold. At this time, the material to be molded may be only the molded product obtained by the second closed mold, or the molded product obtained by the second closed mold and another material may be combined and molded. You may. Further, it is also possible to use an open mold or combine other molding methods to obtain a molded product having a more complicated shape.
  • the shape of the molded product molded by the manufacturing method of the present invention is not particularly limited, depending on the use and purpose of the molded product.
  • the fields of use of the above-mentioned molded products are not particularly defined, and are used for transportation equipment parts such as automobiles, general machinery parts, precision machinery parts, electronic / electrical equipment parts, OA equipment parts, building materials / housing equipment related parts, medical equipment, leisure sports. Widely used in supplies, play equipment, medical products, daily necessities such as food packaging films, defense and aerospace products, etc.
  • thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin, but is selected from polyamide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyolefin resin, styrene resin, polyethylene resin and acrylic resin, and thermoplastic polyimide resin. Is preferable. Among these, at least one selected from the group consisting of polyamide resin and polyolefin resin is more preferable, and polyamide resin is further preferable.
  • the thermoplastic resin preferably contains a polyamide resin, and 90% by mass or more of the thermoplastic resin may be a polyamide resin.
  • the polyamide resin is a polymer containing at least one constituent unit of acid amide obtained by ring-open polymerization of lactam, polycondensation of aminocarboxylic acid, and polycondensation of diamine and dicarboxylic acid. Specifically, polyamide.
  • Polyamide XD6 Polyamide XD10, Polyamide XD12, Poly Examples thereof include trimethylhexamethylene terephthalamide, polybis (4-aminocyclohexyl) methadodecamide, polybis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methadodecamide, polyundecamethylene hexahydroterephthalamide and the like.
  • the polyamide resin used in the present invention is composed of a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and 50 mol% or more of the diamine-derived structural unit is derived from xylylene diamine, and 50 of the dicarboxylic acid-derived structural units.
  • a xylylene diamine-based polyamide resin derived from an ⁇ , ⁇ -linear aliphatic dicarboxylic acid having a molar% or more of 4 to 20 carbon atoms is preferable.
  • the diamine-derived structural unit of the xylylenediamine-based polyamide resin is more preferably 70 mol% or more, further preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more. Derived from at least one of amines and paraxylylenediamines.
  • the dicarboxylic acid-derived constituent unit of the xylylene diamine-based polyamide resin preferably contains 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, and even more preferably 95 mol% or more. It is derived from ⁇ , ⁇ -linear aliphatic dicarboxylic acid having a number of 4 to 20.
  • As the ⁇ , ⁇ -linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, adipic acid, sebacic acid, suberic acid, dodecanedioic acid, ecodioic acid and the like can be preferably used, and adipic acid and sebacic acid are more preferable. ..
  • Examples of diamines other than methoxylylenediamine and paraxylylenediamine that can be used as a raw material diamine component for xylylenediamine-based polyamide resins include tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, 2-methylpentanediamine, hexamethylenediamine, and heptamethylene.
  • Alidiamines such as diamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4-trimethyl-hexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 1,3- Bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-bis (4-amino) Arocyclic diamines such as cyclohexamethylenediamine, bis (aminomethyl) decalin, bis (aminomethyl) tricyclodecane, bis (4-aminophenyl) ether, paraphenylenediamine, bis (aminomethyl) naphthalene and the like.
  • Examples thereof include diamine having
  • dicarboxylic acid component other than the ⁇ , ⁇ -linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms examples include phthalic acid compounds such as isophthalic acid, terephthalic acid and orthophthalic acid, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, 1, 3-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3- Examples of isomers of naphthalenedicarboxylic acids such as naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and 2,7-naphthalenedicarboxylic acid can be exemplified, and one kind or a mixture of two or more kinds can be used.
  • phthalic acid compounds such as is
  • the polyamide resin used in the present invention is composed mainly of a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, but does not completely exclude other structural units, such as ⁇ -caprolactam and laurolactam.
  • the constituent units derived from lactams such as lactams such as, aminocaproic acid, and aliphatic aminocarboxylic acids such as aminoundecanoic acid may be contained.
  • the main component means that, among the structural units constituting the polyamide resin, the total number of the structural units derived from diamine and the structural unit derived from dicarboxylic acid is the largest among all the structural units.
  • the total of the diamine-derived structural unit and the dicarboxylic acid-derived structural unit in the polyamide resin preferably occupies 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more of all the structural units.
  • the melting point of the polyamide resin is preferably 150 to 310 ° C, more preferably 180 to 300 ° C.
  • the lower limit of the glass transition temperature of the polyamide resin is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, further preferably 55 ° C. or higher, and particularly preferably 60 ° C. or higher. Within this range, the heat resistance tends to be good.
  • the upper limit of the glass transition temperature of the polyamide resin is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower, and even more preferably 100 ° C. or lower. Within this range, the heat resistance tends to be good.
  • the melting point is the temperature at the top of the endothermic peak at the time of temperature rise observed by the DSC (Differential Scanning Calorimetry) method.
  • the glass transition temperature refers to the glass transition temperature measured by heating and melting the sample once to eliminate the influence of the thermal history on the crystallinity, and then raising the temperature again.
  • a DSC device was used, the sample amount was about 5 mg, nitrogen was flowed as an atmospheric gas at 30 mL / min, and the temperature rise rate was 10 ° C / min, which was above the melting point expected from room temperature (25 ° C).
  • the melting point can be obtained from the temperature of the peak top of the heat absorption peak observed when the mixture is heated to the above temperature and melted.
  • the molten polyamide resin is rapidly cooled with dry ice and heated again to a temperature equal to or higher than the melting point at a rate of 10 ° C./min to determine the glass transition temperature.
  • DSC apparatus for example, "DSC-60" manufactured by Shimadzu Corporation (SHIMADZU CORPORATION) can be used.
  • the thermoplastic resin preferably contains a polyolefin resin, and 90% by mass or more of the thermoplastic resin may be a polyolefin resin.
  • the polyolefin resin is not particularly specified, and known polyolefin resins can be used. Specifically, the polyolefin resins described in paragraphs 0101 to 0103 of JP2014-068767A are exemplified, and their contents are incorporated in the present specification.
  • the polyolefin resin is preferably one or more selected from the group consisting of cycloolefin-based polymers and polypropylene-based polymers (PP), and more preferably polypropylene-based polymers.
  • the cycloolefin-based polymer may be a cycloolefin polymer (COP) or a cycloolefin copolymer (COC).
  • COP is, for example, a polymer obtained by ring-opening polymerization of norbornene and hydrogenation.
  • the COP is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-317411, and ZEONEX (registered trademark) or ZEONOR (registered trademark) manufactured by Zeon Corporation, or Daikyo Resin CZ manufactured by Daikyo Seiko, Ltd. It is commercially available as (registered trademark).
  • COC is, for example, a copolymer made from olefins such as norbornene and ethylene, and a copolymer made from olefins such as tetracyclododecene and ethylene.
  • COC is commercially available, for example, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as Appel (registered trademark).
  • PP polystyrene resin
  • known polymers such as propylene homopolymer, propylene-ethylene block copolymer, and propylene-ethylene random copolymer can be used.
  • commercially available products include Borealis AG and Bormed RB845MO.
  • the material and the molded product in the present invention preferably contain a total of 30% by mass or more of the thermoplastic resin, more preferably 40% by mass or more, and further preferably 50% by mass or more. Further, the material and the molded product in the present invention preferably contain a total of 95% by mass or less of the thermoplastic resin, more preferably 90% by mass or less, further preferably 80% by mass or less, and 70% by mass. It is more preferable to include the following. As the thermoplastic resin, one type may be used or two or more types may be used. When two or more types are used, the total amount is within the above range.
  • the materials and articles in the present invention include reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers contained in the material and the molded product are the same, but the fiber length of the reinforcing fibers is usually shortened due to the reinforcing fibers being broken during molding. On the other hand, the fiber diameter of the reinforcing fiber is relatively difficult to change even when molded.
  • the reinforcing fiber used in the present invention may be an organic reinforcing fiber or an inorganic reinforcing fiber, and an inorganic reinforcing fiber is preferable.
  • the reinforcing fiber examples include plant fiber, carbon fiber, glass fiber, alumina fiber, boron fiber, ceramic fiber, aramid fiber and the like, preferably containing at least one of glass fiber and carbon fiber, and preferably containing glass fiber. More preferred.
  • the glass fiber a fiber obtained by melt-spinning glass such as E glass, C glass, A glass, S glass, and alkali resistant glass, which are generally supplied, is used, but any glass fiber can be used. It can be used, and is not particularly limited. In the present invention, it is preferable to include E glass.
  • the glass fiber shall be surface-treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent such as ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, or ⁇ -aminopropyltriethoxysilane. Is preferable.
  • the amount of the surface treatment agent attached is preferably 0.01 to 1% by mass of the glass fiber.
  • a fatty acid amide compound, a lubricant such as silicone oil, an antistatic agent such as a quaternary ammonium salt, a resin having a film-forming ability such as an epoxy resin and a urethane resin, a resin having a film-forming ability, and heat It is also possible to use a surface-treated mixture of a stabilizer, a flame retardant and the like.
  • the glass fiber used in the present invention is available as a commercial product.
  • Examples of commercially available products include T257H, T286H, T756H, T289, T289DE, T289H, T296GH manufactured by Nippon Electric Glass (NEG); Owens Corning, DEFT2A, PPG, HP3540; Nitto Boseki, CSG3PA. -810S, CSG3PA-820; manufactured by Central Glass Fiber Co., Ltd., EFH50-31 (both are trade names) and the like.
  • carbon fiber polyacrylonitrile-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber can be preferably used.
  • carbon fibers made from plant-derived materials such as lignin and cellulose can also be used.
  • the reinforcing fiber used in the present invention may have a circular cross section or a non-circular cross section.
  • the reinforcing fibers used in the present invention have a number average fiber length of less than 30 mm in the material.
  • the lower limit of the number average fiber length in the material is preferably 1 mm or more, and more preferably 10 mm or more.
  • the upper limit of the number average fiber length in the material is preferably 25 mm or less, and may be 20 mm or less and 18 mm or less.
  • the number average fiber diameter of the reinforcing fibers in the material is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and further preferably 1.0 ⁇ m or more.
  • the upper limit is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the reinforcing fibers used in the present invention have a number average fiber length of 1 mm or more, preferably 1.5 mm or more, and may be 10 mm or more depending on the application.
  • the upper limit of the number average fiber length is less than 30 mm, and may be 10 mm or less, 5 mm or less, or 3 mm or less depending on the application.
  • the number average fiber length in the molded product is preferably 1 mm or more and less than 30 mm, more preferably 1 to 5 mm, further preferably 1 to 3 mm. It is more preferably 5 to 3 mm, and even more preferably 1.5 to 2.5 mm.
  • the number average fiber length in the molded product is preferably 10 mm or more and less than 30 mm, and more preferably 10 to 25 mm.
  • the proportion of the reinforcing fibers is preferably 20 to 80% by volume, more preferably 30 to 70% by volume, and even more preferably 35 to 65% by volume.
  • the material and the molded product in the present invention preferably contain 5% by mass or more of reinforcing fibers in total, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, and further contain 30% by mass or more. Is even more preferable.
  • the material and the molded product in the present invention preferably contain 70% by mass or less of reinforcing fibers in total, more preferably 60% by mass or less, and further preferably 50% by mass or less.
  • the reinforcing fiber one type may be used or two or more types may be used. When two or more types are used, the total amount is within the above range.
  • the material used in the present invention may contain components other than the thermoplastic resin and the reinforcing fiber.
  • Other ingredients include nucleating agents, mold release agents, flame retardants, flame retardants, heat stabilizers, light stabilizers, optical brighteners, anti-dripping agents, antistatic agents, anti-fog agents, anti-blocking agents, etc.
  • Additives such as fluidity improvers, plasticizers, dispersants, antibacterial agents, and colorants can be mentioned. These details can be taken into consideration in paragraphs 0130 to 0155 of Japanese Patent No. 4894982, and these contents are incorporated in the present specification.
  • the total of the other components is preferably 0 to 20% by mass in the material. As these other components, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination. When two or more types are used, the total amount is preferably in the above range.
  • MXD6 Metaxylylene adipamide resin, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, grade S6011, melting point 237 ° C, glass transition temperature 85 ° C MP10: Polyamide resin synthesized according to the synthesis example described later PA6: Polyamide 6, manufactured by Ube Industries, Ltd.
  • M-xylylenediamine manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company
  • para-xylylenediamine manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company
  • Rangeamine 14.64 mol
  • the internal temperature was continuously raised to 240 ° C. over 2.5 hours while discharging the generated condensed water to the outside of the system.
  • the internal temperature was raised, and when the temperature reached 250 ° C., the pressure inside the reaction vessel was reduced, and the internal temperature was further raised to continue the melt polycondensation reaction at 255 ° C. for 20 minutes.
  • the melting point of the obtained MP10 was 213 ° C., and the glass transition temperature was 63 ° C.
  • a continuous glass fiber bundle (roving) is opened and picked up, passed through an impregnated die, impregnated with the molten thermoplastic resin supplied to the impregnated die, and then shaped, cooled, and cut according to a pultrusion molding method.
  • a glass long fiber reinforced thermoplastic resin pellet having a reinforcing fiber content of 50% by mass and a length of 15 mm was produced.
  • the number average fiber length of the reinforcing fibers obtained by this method is equal to the number average length of the pellets.
  • UD tape Twenty-two rolls of continuous glass fiber bundles (rovings) were arranged at equal intervals, passed through a spreader, and spread to a width of 200 mm.
  • a thermoplastic resin melted by a twin-screw extruder manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., TEM26SX
  • TEM26SX twin-screw extruder
  • the obtained UD tape had a width of 20 cm, an average thickness of 220 ⁇ m, and a length of 50 m.
  • Examples 1-6, 8, 9 As the molding machine, VPM1013H manufactured by Sato Iron Works Co., Ltd. was used.
  • the first closed-type mold was a mold for forming a flat plate, and a mold having a depth of 2 mm, a length of 100 mm, and a width of 40 mm was used.
  • the second closed die was a die for forming a flat plate, and a die having a depth of 5 mm, a length of 98 mm, and a width of 38 mm was used.
  • Example 9 the same mold as the first closed mold was used as the second closed mold. After the long fiber pellets obtained above are dried at 120 ° C.
  • the material temperature (maximum temperature of the cylinder) shown in the table below is transferred to the first closed mold by the molding machine (VPM1013H). So, it was injection molded.
  • the temperature of the first closed system mold was set to the temperature shown in the table below.
  • the second It was placed in a closed mold and molded at the temperature of the second closed mold shown in the table. The obtained molded product was evaluated for the number average fiber length of the reinforcing fibers in the molded product, the surface appearance, and the isotropic strength.
  • ⁇ Isotropic strength> A strip piece of 10 mm x 30 mm was cut out from the flat surface portion of the molded product in the directions of 0 degree, 45 degree, 90 degree, and 135 degree with respect to the long side. Using a strograph manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., the bending strength was measured at a distance between chucks of 24 mm and 2 mm / min, with a measurement temperature of 23 ° C. and a measurement humidity of 50% RH (relative humidity). The relationship between the cut direction and the mechanical properties was evaluated. Five experts evaluated it and decided by majority vote. A: Almost isotropic or completely isotropic B: Practical level, but slightly inferior to isotropic C: Outside the practical level
  • Example 1 molding was performed in the same manner as in Example 1 except that molding using the second closed mold was not performed. That is, the number average fiber length, surface appearance, and isotropic strength of the reinforcing fibers in the molded product were evaluated for the molded product taken out from the first closed mold.
  • Example 7 The same molding machine, first closed mold, and second closed mold as in Example 1 were used.
  • the UD tape obtained above is cut into 2 cm lengths, heated with an infrared heater, and after the material temperature reaches the temperature shown in the table below, it is randomly placed in the first closed mold and placed on the table. Molding was performed at the temperature of the first closed mold shown. After taking out from the first closed mold, deburring, and heating with an infrared heater, the material temperature of the molded product obtained by using the first closed mold reaches the temperature shown in the table below. It was placed in a second closed mold and molded at the temperature of the second closed mold shown in the table below. The obtained molded product was evaluated for the number average fiber length of the reinforcing fibers in the molded product, the surface appearance, and the isotropic strength.
  • Example 7 Comparative Example 2 In Example 7, the same procedure as in Example 7 was carried out except that the molding using the second closed mold was not performed. That is, the number average fiber length, surface appearance, and isotropic strength of the reinforcing fibers in the molded product were evaluated for the molded product taken out from the first closed mold.
  • FIG. 2 shows electron micrographs of the appearance of the molded products obtained in Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 2A is a photograph of the molded product of Example 1, and it can be seen that the reinforcing fibers are dispersed.
  • FIG. 2B is a photograph of the molded product of Comparative Example 1, and it can be seen that a striped pattern can be seen and the reinforcing fibers are not sufficiently dispersed.

Abstract

表面外観に優れた成形品を製造可能な製造方法の提供。熱可塑性樹脂と数平均繊維長が1mm以上の強化繊維を含む成形品の製造方法であって、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を第一の閉鎖系の金型を用いて成形した後、前記成形した材料のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形することを含む、成形品の製造方法。

Description

成形品の製造方法
 本発明は、成形品の製造方法に関する。具体的には、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が1mm以上の強化繊維を含む成形品に関する。
 近年、各種材料として、樹脂が、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維で強化された繊維強化樹脂材料が注目されている。
 例えば、特許文献1には、(A)非晶性熱可塑性樹脂70~35質量%および(B)断面が扁平率2.3以上の扁平形状である強化繊維30~65質量%を含む熱可塑性樹脂組成物からなり、成形品中の強化繊維の質量平均繊維長が1mm以上である成形品の製造方法において、ロービング状の強化繊維に熱可塑性樹脂を被覆した後、3mm以上の長さにカットされたペレットを緩圧縮なタイプのスクリューを用いて射出成形する工程を含むことを特徴とする、繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法が開示されている。
特開2013-199121号公報
 しかしながら、本発明者が検討を行ったところ、熱可塑性樹脂と30mm未満の強化繊維を含む材料は、閉鎖系の金型で成形しても、強化繊維が屈曲して表面外観が低下してしまうことが分かった。
 本発明は、かかる課題を解決することを目的とするものであって、表面外観に優れる成形品を提供可能な製造方法を提供することを目的とする。
 上記課題のもと、本発明者が鋭意検討を行った結果、閉鎖系の金型で成形した後、さらに、閉鎖系の金型で成形することにより、上記課題を解決しうることを見出した。具体的には、下記手段により、上記課題は解決された。
<1>熱可塑性樹脂と数平均繊維長が1mm以上の強化繊維を含む成形品の製造方法であって、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を第一の閉鎖系の金型を用いて成形した後、前記成形した材料のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形することを含む、成形品の製造方法。
<2>前記第二の閉鎖系の金型は、前記第一の閉鎖系の金型と、形状が異なる、<1>に記載の成形品の製造方法。
<3>前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度よりも、0.1~7℃低い、<2>に記載の成形品の製造方法。
<4>前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差が、20~320℃である、<2>または<3>に記載の成形品の製造方法。
<5>前記第二の閉鎖系の金型は、前記第一の閉鎖系の金型と、形状が同じである、<1>に記載の成形品の製造方法。
<6>前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度よりも、0.1~20℃低い、<5>に記載の成形品の製造方法。
<7>前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差が、30~340℃である、<5>または<6>に記載の成形品の製造方法。
<8>前記材料を、加熱した後、前記第一の閉鎖系の金型に適用する、<1>~<7>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<9>前記材料を射出成形により、前記第一の閉鎖系の金型に適用する、<8>に記載の成形品の製造方法。
<10>前記材料がUDテープを30mm未満の長さにカットしたものであり、前記カットしたUDテープを前記第一の閉鎖系の金型に適用する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<11>前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂を含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<12>前記熱可塑性樹脂が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の50モル%以上が炭素原子数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂を含む、<1>~<11>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<13>前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂を含む、<1>~<12>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<14>前記強化繊維が、ガラス繊維および炭素繊維の少なくとも1種を含む、<1>~<13>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<15>前記材料に含まれる数平均繊維長が30mm未満の強化繊維の数平均繊維長が、10~25mmである、<1>~<14>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<16>前記成形品に含まれる数平均繊維長が1mm以上の強化繊維の数平均繊維長が、1mm以上30mm未満である、<1>~<15>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<17>前記成形品に含まれる数平均繊維長が1mm以上の強化繊維の数平均繊維長が、10mm以上30mm未満である、<1>~<15>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<18>前記第二の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度が前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度よりも、0.1~7℃低い、<1>~<17>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
 本発明により、表面外観に優れた成形品を製造可能な製造方法を提供可能になった。
本発明の製造方法の一実施形態を示す概略図である。 実施例1および比較例1で得られた成形品の表面の顕微鏡写真である。
 以下において、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
 本発明の成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が1mm以上の強化繊維を含む成形品の製造方法であって、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を第一の閉鎖系の金型を用いて成形した後、前記成形した材料のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形することを含むことを特徴とする。このような構成とすることにより、表面外観に優れた成形品が得られる。
 このメカニズムは、以下の通りであると推定される。すなわち、熱可塑性樹脂と30mm未満の強化繊維を含む材料を成形した際に、強化繊維が屈曲して表面外観が低下することが分かった。そして、本発明者が検討を行った結果、1つの材料について、閉鎖系の金型で2回成形することにより、2回目の成形時に、成形品の表層付近で樹脂が流動し、強化繊維がより分散され、強化繊維の屈曲を緩和できることを見出した。この結果、上記課題が解決されたと推測される。
 さらに、強化繊維がより分散された結果、等方性強度を高くすることも可能となった。
 以下、図1を参照しつつ、本発明の詳細について、説明する。本発明の製造方法が、図1に限定されるものではないことは言うまでもない。
 本発明では、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を第一の閉鎖系の金型を用いて成形することを含む。例えば、図1(1)および図1(2)に示すように、第一の閉鎖系金型1に、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料2を適用して成形する。
 数平均繊維長が30mm未満の強化繊維は、熱可塑性樹脂中に配合して混練して成形すると、得られる成形品中で凝集したり、屈曲したりして、成形品の外観を悪化させる傾向にある。この問題を解決する方法として、成形品中の数平均繊維長を短くすることも考えられるが、機械的強度が劣ってしまう等の問題がある。本発明では、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を用いつつ、2度の金型成形を行うことにより、得られる成形品中の数平均繊維長を1mm以上と長く保ちつつ、外観を向上させることに成功したものである。
 本発明では、第一の閉鎖系金型での成形によって、成形品の形状が概ね形成される。閉鎖系の金型とは、成形時に溶融樹脂が型外に流出しない程度に、全方向が密閉されている金型を意味する。閉鎖系の金型は、凹凸を有する金型であることが好ましい。
 前記材料を、第一の閉鎖系金型に適用する方法に際し、熱可塑性樹脂と強化繊維、さらに必要に応じて配合される他の成分を含む繊維強化樹脂材料を加熱した後、第一の閉鎖系の金型に適用することが好ましい。さらに、前記材料を、溶融状態で、前記第一の閉鎖系の金型に適用することが好ましい。このような構成とすることにより、金型で加熱するよりも、成形サイクルをより向上できる。また、金型に材料を配置してから加熱する場合よりも、材料をより均一に加熱することができる。
 例えば、図1(2)に示すように、材料を射出成形により、第一の閉鎖系の金型に適用する方法が挙げられる。図1(2)における3は射出成形機を示している。射出成形は、原料となる熱可塑性樹脂と強化繊維、さらに必要に応じて配合される他の成分を用いて得られるペレットを溶融して射出成形してもよいし、材料の原料となる熱可塑性樹脂と強化繊維、さらに必要に応じて配合される他の成分を直接に溶融混練して、射出成形してもよい。
 また、平板状、テープ状等の繊維強化樹脂材料を赤外線ヒータなどによって加熱した後、第一の閉鎖系金型へ適用してもよい。平板状、テープ状等の繊維強化樹脂材料としては、UDテープ(Unidirectional Tapes)の他、ランダムチョップシート、混繊不織布、プリプレグなどが例示される。また、混繊糸など繊維状のものであってもよい。
 本発明の材料の一実施形態は、UDテープを30mm未満の長さにカットしたものであり、前記カットしたUDテープを前記第一の閉鎖系の金型に適用する方法が挙げられる。
 材料に用いる、熱可塑性樹脂の詳細および強化繊維の詳細、ならびに、他の成分の詳細については、後述する。
 第一の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が異なる金型である場合、150℃以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましく、220℃以上であることがさらに好ましく、250℃以上であってもよい。また、融点(Tm)との関係で示すと、Tm-10℃以上であることが好ましい。上記下限値以上とすることにより、金型全体に材料がより良好に充填する傾向にある。また、前記第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、340℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましく、310℃以下であることがさらに好ましく、300℃以下であってもよい。また、融点(Tm)との関係で示すと、Tm+10℃以下であることが好ましい。上記上限値以下とすることにより、材料中の強化繊維がより良好に分散する傾向にある。
 第一の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が同じ金型である場合、190℃以上であることが好ましく、220℃以上であることがより好ましい。また、ガラス転移温度(Tg)との関係で示すと、Tg℃以上であることが好ましく、Tg+10℃以上であることが好ましい。上記下限値以上とすることにより、金型全体に材料がより良好に充填する傾向にある。また、前記第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、320℃以下であることが好ましく、300℃以下であることがより好ましい。また、融点(Tm)との関係で示すと、Tm+10℃以下であることが好ましく、Tm以下であることがより好ましい。上記上限値以下とすることにより、材料中の強化繊維の分散性がより向上する傾向にある。
 第一の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第一の閉鎖系金型へ適用する直前の温度をいい、溶融樹脂の温度を意味する。例えば、射出成形の場合は、シリンダーの最高温度とする。
 熱可塑性樹脂を2種以上含む場合、混合物を基準に上記温度を定める。他の温度についても同様である。
 第一の閉鎖系金型は、プレス金型が好ましく、高速で温度調整可能な電磁誘導加熱システムや、Thermo Assisted Moldingシステムを導入した金型が好ましい。また量産に適する、単発型・トランスファー型・順送などの金型が好ましい。また、複雑形状を成形可能な3分割、4分割あるいはそれ以上に分割される金型が挙げられる。また、射出成形機とプレス成形機が一体化したハイブリッド成形機の金型が好ましい。さらに、ハイブリッド成形機に高速温度調整可能なシステムを導入することも好ましい。
 第一の閉鎖系金型の温度は、20℃以上であることが好ましく、25℃以上であることがより好ましく、28℃以上であることがさらに好ましく、35℃以上であってもよい。上記下限値以上とすることにより、よりハイサイクルで成形することができる。また、前記第一の閉鎖系金型の温度は、340℃以下であることが好ましく、330℃以下であることがより好ましく、320℃以下であることが一層好ましく、さらには、250℃以下、200℃以下、70℃以下、60℃以下、50℃以下であってもよい。上記上限値以下とすることにより、成形品の寸法がより安定する傾向にある。
 本発明の製造方法は、前記第一の閉鎖系金型を用いて成形した材料のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形することを含む。例えば、図1(3)~(5)に示すように、第一の閉鎖系金型1で成形した成形品4を第一の閉鎖系金型1から取り出し(図1(3))、第二の閉鎖系金型6に適用し、(図1(4))、第二の閉鎖系金型を用いて成形する(図1(5))。このように、第一の閉鎖系金型を用いて成形した成形品を、再度、第二の閉鎖系金型を用いて成形することにより、成形品の表層付近の熱可塑性樹脂の流動性が向上し、強化繊維がより効果的に分散し、より優れた表面外観を有する成形品が得られる。尚、ここでの材料のみとは、前記材料の一部を除いたものであってもよい。例えば、射出成形で成形した場合に、成形品のバリを取り除く工程などが挙げられる。通常は、第一の閉鎖系金型を用いて成形した材料であって、その90質量%以上(好ましくは98質量%以上、より好ましくは99質量%以上)のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形する。
 第二の閉鎖系の金型は、前記第一の閉鎖系の金型と、形状が同じであってもよいが、異なることが好ましい。違う形状の金型を用いることにより、熱可塑性樹脂が軟化し、強化繊維がより分散され、より外観が向上する。なお、射出成形などの際には、金型に樹脂を射出するための流路(最終成形品には残らない部分を意味し、スプル、ランナ等とも呼ばれる)が設けられることがあるが、このような流路の有無のみが相違点である金型は、同一の金型であるとする。すなわち、第一の閉鎖系の金型から流路のみを除いた金型を第二の閉鎖系の金型として用いる場合、これらの金型は同一である。ここでの最終成形品は、部品ではなく、完成品を意味する。例えば、複数の部品を1つの金型で形成する場合などにも、金型に流路が形成されるが、かかる流路は、部品を組み立てて得られる完成品には含まれないので、最終成形品ではない。
 第一の閉鎖系金型で成形した成形品は、第二の閉鎖系金型へ適用されるが、その前に、加熱することが好ましい。
 第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第二の閉鎖系金型へ適用する直前の温度をいい、材料の表面温度を意味する。材料の表面温度は、非接触の温度計(例えば、赤外放射温度計)で測定することができる。
 第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が異なる金型である場合、150℃以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましい。上記下限値以上とすることにより、樹脂が溶融し、形状変化に好適に追従するように強化繊維をより効果的に分散させることができる。また、前記第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、340℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましく、300℃以下、280℃以下であってもよい。上記上限値以下とすることにより、樹脂の過剰な流動による強化繊維の分散性悪化をより効果的に抑制できる。
 第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が同じ金型である場合、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。上記下限値以上とすることにより、樹脂が軟化し、強化繊維をより高い分散度で分散させることができる。また、前記第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、340℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましい。上記上限値以下とすることにより、樹脂の過剰な流動による強化繊維の分散性悪化をより効果的に抑制することができる。
 さらにまた、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が異なる金型である場合、前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、さらには、100℃以上、120℃以上であってもよい。また、前記温度の差は、340℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましく、300℃以下、290℃以下であってもよい。上記範囲とすることにより、賦形時の強化繊維の表面の露出をより効果的に抑制することができる。
 さらにまた、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が同じ金型である場合、前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差は、30℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましく、さらには、100℃以上、120℃以上であってもよい。また、前記温度の差は、340℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましく、300℃以下、290℃以下であってもよい。上記範囲とすることにより、連続成形性により優れる傾向にある。
 また、本発明では、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が異なる金型である場合、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の金型に材料を適用する際の材料温度よりも0.1℃以上低いことが好ましく、0.5℃以上低いことがより好ましく、1℃以上低いことがさらに好ましい。また、前記材料温度の差は、7℃以下であることが好ましく、6℃以下であることがより好ましく、5℃以下であることがさらに好ましく、4℃以下であることが一層好ましく、3℃以下であることがより一層好ましく、2℃以下であることがさらに一層好ましい。このような構成とすることにより、樹脂の酸化劣化をより効果的に低減することができる。材料温度とは、材料に含まれる樹脂の温度をいう。
 また、本発明では、第一の閉鎖系金型と第二の閉鎖系金型の形状が同じ金型である場合、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の金型に材料を適用する際の材料温度よりも0.1℃以上低いことが好ましく、0.5℃以上低いことがより好ましく、1℃以上低いことがさらに好ましい。また、前記材料温度の差は、20℃以下であることが好ましく、10℃以下であることがより好ましく、7℃以下であることがさらに好ましく、5℃以下であることが一層好ましく、3℃以下であることがより一層好ましく、2℃以下であることがさらに一層好ましい。このような構成とすることにより、樹脂の酸化劣化をより効果的に低減することができる。材料温度とは、材料に含まれる樹脂の温度をいう。
 第二の閉鎖系金型は、プレス金型が好ましく、高速で温度調整可能な電磁誘導加熱システムや、Thermo Assisted Moldingシステムを導入した金型が好ましい。また量産に適する、単発型・トランスファー型・順送などの金型が好ましい。また、複雑形状を成形可能な3分割、4分割あるいはそれ以上に分割される金型が挙げられる。また、射出成形機とプレス成形機が一体化したハイブリッド成形機の金型が好ましい。
 第二の閉鎖系金型の温度は、10℃以上であることが好ましく、20℃以上であることがより好ましい。上記下限値以上とすることにより、繊維の分散がより向上する傾向にある。また、前記第二の閉鎖系金型へ適用する際の材料の温度は、200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。上記上限値以下とすることにより、成形品の寸法がより安定する傾向にある。
 材料温度とは、材料に含まれる樹脂の温度をいう。
 さらに、本発明では、前記第二の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度が前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度よりも、0.1℃以上低いことが好ましく、0.5℃以上低いことがより好ましく、1℃以上低いことがさらに好ましい。また、前記金型温度の差は、7℃以下であることが好ましく、6℃以下であることがより好ましく、5℃以下であることがさらに好ましく、4℃以下であることが一層好ましく、3℃以下であることがより一層好ましく、2℃以下であることがさらに一層好ましい。このような構成とすることにより、外観がより向上する傾向にある。
 第二の閉鎖系金型で成形した後(図1(5))、成形品7は、第二の閉鎖系金型6から取り出される(図1(6))。この後、成形品7は、さらに、第三の閉鎖系金型で成形してもよい。このとき、成形する材料は、第二の閉鎖系金型で得られた成形品のみであってもよいし、第二の閉鎖系金型で得られた成形品と他の材料を組み合わせて成形してもよい。
 また、開放系金型を用いたり、他の成形方法を組合せて、さらに複雑な形状を有する成形品とすることもできる。
 本発明の製造方法で成形される成形品(特に、第二の閉鎖系金型で成形した後、成形される成形品)の形状としては、特に制限はなく、成形品の用途、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、板状、プレート状、ロッド状、シート状、フィルム状、円筒状、環状、円形状、楕円形状、歯車状、多角形形状、異形品、中空品、枠状、箱状、パネル状のもの等が挙げられる。
 上記成形品の利用分野については特に定めるものではなく、自動車等輸送機部品、一般機械部品、精密機械部品、電子・電気機器部品、OA機器部品、建材・住設関連部品、医療装置、レジャースポーツ用品、遊戯具、医療品、食品包装用フィルム等の日用品、防衛および航空宇宙製品等に広く用いられる。
<熱可塑性樹脂>
 次に、本発明で用いる熱可塑性樹脂について説明する。成形品に用いられる熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ポリエチレン樹脂およびアクリル樹脂および熱可塑性ポリイミド樹脂から選択されることが好ましい。これらの中でも、ポリアミド樹脂およびポリオレフィン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、ポリアミド樹脂がさらに好ましい。
<<ポリアミド樹脂>>
 本発明では、熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含むことが好ましく、熱可塑性樹脂の90質量%以上がポリアミド樹脂であってもよい。
 ポリアミド樹脂としては、ラクタムの開環重合、アミノカルボン酸の重縮合、ジアミンとジカルボン酸の重縮合により得られる酸アミドを構成単位の少なくとも1種を含む高分子であり、具体的には、ポリアミド6、11、12、46、66、610、612、6I、6/66、6T/6I、6/6T、66/6T、66/6T/6I、9T、ポリアミドXD6、ポリアミドXD10、ポリアミドXD12、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリビス(4-アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド、ポリビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド等が挙げられる。なお、上記「I」はイソフタル酸成分、「T」はテレフタル酸成分、「XD」はキシリレンジアミン成分を示す。また、ポリアミド樹脂としては、特開2011-132550号公報の段落番号0011~0013の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
 本発明で用いるポリアミド樹脂は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の50モル%以上が炭素原子数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂が好ましい。
 キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジアミン由来の構成単位は、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは90モル%以上、より一層好ましくは95モル%以上がメタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミンの少なくとも1種に由来する。
 キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジカルボン酸由来の構成単位は、好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは90モル%以上、より一層好ましくは95モル%以上が、炭素原子数が4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する。炭素原子数が4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸は、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸、エイコジオン酸などが好適に使用でき、アジピン酸およびセバシン酸がより好ましい。
 キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂の原料ジアミン成分として用いることができるメタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミン以外のジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノメチル)デカリン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等の脂環式ジアミン、ビス(4-アミノフェニル)エーテル、パラフェニレンジアミン、ビス(アミノメチル)ナフタレン等の芳香環を有するジアミン等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
 上記炭素原子数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸以外のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸等のフタル酸化合物、1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸といったナフタレンジカルボン酸類の異性体等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
 本発明に用いられるポリアミド樹脂は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を主成分として構成されるが、これら以外の構成単位を完全に排除するものではなく、ε-カプロラクタムやラウロラクタム等のラクタム類、アミノカプロン酸、アミノウンデカン酸等の脂肪族アミノカルボン酸類由来の構成単位を含んでいてもよいことは言うまでもない。ここで主成分とは、ポリアミド樹脂を構成する構成単位のうち、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位の合計数が全構成単位のうち最も多いことをいう。本発明では、ポリアミド樹脂における、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位の合計は、全構成単位の90質量%以上を占めることが好ましく、95質量%以上を占めることがより好ましい。
 本発明においては、ポリアミド樹脂の融点は、150~310℃であることが好ましく、180~300℃であることがより好ましい。
 また、ポリアミド樹脂のガラス転移温度の下限値は、40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、55℃以上がさらに好ましく、特に好ましくは60℃以上である。この範囲であると、耐熱性が良好となる傾向にある。また、ポリアミド樹脂のガラス転移温度の上限値は、150℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましい。この範囲であると、耐熱性が良好となる傾向にある。
 なお、融点とは、DSC(示差走査熱量測定)法により観測される昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度である。また、ガラス転移温度とは、試料を一度加熱溶融させ熱履歴による結晶性への影響をなくした後、再度昇温して測定されるガラス転移温度をいう。測定には、DSC装置を用い、試料量は約5mgとし、雰囲気ガスとしては窒素を30mL/分で流し、昇温速度は10℃/分の条件で室温(25℃)から予想される融点以上の温度まで加熱し溶融させた際に観測される吸熱ピークのピークトップの温度から融点を求めることができる。次いで、溶融したポリアミド樹脂を、ドライアイスで急冷し、10℃/分の速度で融点以上の温度まで再度昇温し、ガラス転移温度を求めることができる。
 DSC装置は、例えば、島津製作所社(SHIMADZU CORPORATION)製「DSC-60」を用いることができる。
<<ポリオレフィン樹脂>>
 本発明では、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂を含むことが好ましく、熱可塑性樹脂の90質量%以上がポリオレフィン樹脂であってもよい。
 ポリオレフィン樹脂は、特に定めるものではなく、公知のポリオレフィン樹脂を用いることができる。具体的には、特開2014-068767号公報の段落0101~0103に記載のポリオレフィン樹脂が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 ポリオレフィン樹脂は、シクロオレフィン系ポリマーおよびポリプロピレン系ポリマー(PP)からなる群より選択される1種以上であることが好ましく、ポリプロピレン系ポリマーであることがより好ましい。
 シクロオレフィン系ポリマーは、シクロオレフィンポリマー(COP)であってもよいし、シクロオレフィンコポリマー(COC)であってもよい。
 COPとは、例えば、ノルボルネンを開環重合し水素添加した重合物である。COPは、例えば、特開平05-317411号公報に記載されており、また、日本ゼオン(株)製のZEONEX(登録商標)またはZEONOR(登録商標)や(株)大協精工製のDaikyo  Resin  CZ(登録商標)として市販されている。
 COCとは、例えば、ノルボルネンとエチレン等のオレフィンを原料とした共重合体、およびテトラシクロドデセンとエチレン等のオレフィンを原料とした共重合体である。COCは、例えば三井化学(株)製、アペル(登録商標)として市販されている。
 PPとしては、プロピレンホモポリマー、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等の公知のポリマーを使用することができる。市販品としては、BOREALIS社製、Bormed  RB845MOなどが挙げられる。
 本発明における材料および成形品は、熱可塑性樹脂を合計で30質量%以上含むことが好ましく、40質量%以上含むことがより好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。また、本発明における材料および成形品は、熱可塑性樹脂を合計で、95質量%以下含むことが好ましく、90質量%以下含むことがより好ましく、80質量%以下含むことがさらに好ましく、70質量%以下含むことが一層好ましい。
 熱可塑性樹脂は、1種を用いても2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合はその合計量が上記の範囲となる。
<強化繊維>
 本発明における材料および成形品は、強化繊維を含む。本発明において、材料と成形品に含まれる強化繊維は同じものであるが、成形の途中で強化繊維が折れたりすることによって、強化繊維の繊維長が、通常は、短くなる。一方、強化繊維の繊維径は、成形しても比較的変化しにくい。
 本発明で用いる強化繊維は、有機強化繊維であっても、無機強化繊維であってもよく、無機強化繊維が好ましい。強化繊維は、植物繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、アラミド繊維等が例示され、ガラス繊維および炭素繊維の少なくとも1種を含むことが好ましく、ガラス繊維を含むことがさらに好ましい。
 ガラス繊維としては、一般的に供給されるEガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、および耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸して得られる繊維が用いられるが、ガラス繊維にできるものであれば使用可能であり、特に限定されない。本発明では、Eガラスを含むことが好ましい。
 ガラス繊維は、例えば、γ-メタクリルオキシ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、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤等の表面処理剤で表面処理されていることが好ましい。表面処理剤の付着量は、ガラス繊維の0.01~1質量%であることが好ましい。さらに必要に応じて、脂肪酸アミド化合物、シリコーンオイル等の潤滑剤、第4級アンモニウム塩等の帯電防止剤、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の被膜形成能を有する樹脂、被膜形成能を有する樹脂と熱安定剤、難燃剤等の混合物で表面処理されたものを用いることもできる。
 本発明で用いるガラス繊維は、市販品として入手できる。市販品としては、例えば、日本電気硝子(NEG)社製、T257H、T286H、T756H、T289、T289DE、T289H、T296GH;オーウェンスコーニング社製、DEFT2A、PPG社製、HP3540;日東紡績社製、CSG3PA-810S、CSG3PA-820;セントラルグラスファイバー社製、EFH50-31(いずれも商品名)等が挙げられる。
 炭素繊維はポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を好ましく用いることができる。また、リグニンやセルロースなど、植物由来原料の炭素繊維も用いることができる。
 本発明で用いる強化繊維は、その断面が円形断面であっても、非円形断面であってもよい。
 本発明で用いる強化繊維は、材料中、数平均繊維長が30mm未満である。前記材料中の数平均繊維長の下限値は、1mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。また、材料中の数平均繊維長の上限値は、25mm以下であることが好ましく、20mm以下、18mm以下であってもよい。このように、短繊維または長繊維を用いて成形する場合、成形品中の強化繊維に由来する外観の悪化が問題になり易かったが、本発明によりこの点を効果的に回避できる。
 また、材料中の強化繊維は、その数平均繊維径が0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、1.0μm以上であることがさらに好ましい。上限値としては、50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることがさらに好ましい。
 一方、本発明で用いる強化繊維は、成形品に含まれる数平均繊維長が1mm以上であり、1.5mm以上であることが好ましく、用途に応じて、10mm以上であってもよい。前記数平均繊維長の上限値は、30mm未満であり、用途に応じて、10mm以下、5mm以下、3mm以下であってもよい。成形品中の数平均繊維長を1mm以上とすることにより、得られる成形品の強度を高くすることができる。また、30mm未満とすることにより、得られる成形品の外観をより向上させることができる。
 例えば、材料がペレットの場合、成形品中の数平均繊維長は、1mm以上30mm未満であることが好ましく、1~5mmであることがより好ましく、1~3mmであることがさらに好ましく、1.5~3mmであることが一層好ましく、1.5~2.5mmであることがより一層好ましい。
 また、材料がUDテープをカットしたものである場合、成形品中の数平均繊維長は、10mm以上30mm未満であることが好ましく、10~25mmであることがより好ましい。
 本発明における材料および成形品は、強化繊維の割合が20~80体積%であることが好ましく、30~70体積%であることがより好ましく、35~65体積%であることが一層好ましい。
 また、本発明における材料および成形品は、強化繊維を合計で5質量%以上含むことが好ましく、10質量%以上含むことがより好ましく、20質量%以上含むことがさらに好ましく、30質量%以上含むことがさらに好ましい。さらに、本発明における材料および成形品は、強化繊維を合計で、70質量%以下含むことが好ましく、60質量%以下含むことがより好ましく、50質量%以下含むことがさらに好ましい。
 強化繊維は、1種を用いても2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合はその合計量が上記の範囲となる。
<他の成分>
 本発明で用いる材料は、熱可塑性樹脂および強化繊維以外の他の成分を含んでいてもよい。
 他の成分としては、核剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、熱安定剤、光安定剤、蛍光増白剤、滴下防止剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤、着色剤等の添加剤が挙げられる。これらの詳細は、特許第4894982号公報の段落番号0130~0155の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 上記他の成分の合計は、材料中、0~20質量%であることが好ましい。これらの他の成分は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
<原料>
MXD6:メタキシリレンアジパミド樹脂、三菱ガス化学社製、グレードS6011、融点237℃、ガラス転移温度85℃
MP10:後述の合成例に従って合成したポリアミド樹脂
PA6:ポリアミド6、宇部興産社製、1024B、融点224℃、ガラス転移温度50℃
PP:ポリプロピレン樹脂、三菱ケミカル社製、グレードFY6、融点165℃、ガラス転移温度0℃
PA66:ポリアミド66、東レ社製、CM3001N、融点265℃、ガラス転移温度50℃
9T:ポリアミド9T、クラレ社製、A1000、融点289℃、ガラス転移温度120℃
<<MP10の合成例>>
 撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロートおよび窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、セバシン酸(伊藤製油(株)製TAグレード)10kg(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.66gを仕込み、十分に窒素置換した後、さらに少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら170℃まで加熱溶融した。
 メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学社製)とパラキシリレンジアミン(三菱ガス化学社製)のモル比が70/30である混合キシリレンジアミン6.647kg(メタキシリレンジアミン34.16mol、パラキシリレンジアミン14.64mol)を、溶融したセバシン酸に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて240℃まで昇温した。
 滴下終了後、内温を上昇させ、250℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、更に内温を上昇させて255℃で20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂(MP10)を得た。得られたMP10の融点は213℃、ガラス転移温度は63℃であった。
ガラス繊維(連続繊維):日東紡績社製、ECDE150 1/0 1.0Z
炭素繊維:三菱ケミカル社製、TR50S-12K、数平均繊維径7μm
<長繊維ペレットの製造>
 連続したガラス繊維束(ロービング)を開繊して引き取りながら含浸ダイの中を通し、含浸ダイに供給される溶融した熱可塑性樹脂を含浸させた後、賦形、冷却、切断する引き抜き成形法に従い、強化繊維含量50質量%、長さ15mmのガラス長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造した。この方法で得られた強化繊維の数平均繊維長は、ペレットの数平均長と等しくなる。
<UDテープの製造>
 連続したガラス繊維束(ロービング)22ロールを等間隔に並べ、スプレッダーを通過させ、200mm幅に広げた。広げたガラス繊維を上下2つの含浸ロール間に入れる際に、二軸押出機(東芝機械社製、TEM26SX)で溶融させた熱可塑性樹脂を供給し、含浸ロール中で、ガラス繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた。ガラス繊維の配向方向は、スプレッダーの数および、ガラス繊維を引き出す張力を、調整することによって、調整した。その後、冷却ロールで冷却しながら、50m連続して引き取り、円柱状の芯材に巻き取り、UDテープを得た。押出機の設定温度については、280℃とした。得られたUDテープは、幅20cm、平均厚さ220μm、長さ50mであった。
実施例1~6、8、9
 成形機は、佐藤鉄工所社製、VPM1013Hを用いた。第一の閉鎖系金型は、平板を成形する金型であって、深さ2mmm、縦100mm、横40mmの金型を用いた。第二の閉鎖系金型は、平板を成形する金型であって、深さ5mm、縦98mm、横38mmの金型を用いた。但し、実施例9は、第二の閉鎖系金型として、第一の閉鎖系金型と同じものを用いた。
 上記で得られた長繊維ペレットを、120℃で3時間乾燥させた後、上記成形機(VPM1013H)にて、第一の閉鎖系金型へ、下記表に示す材料温度(シリンダーの最高温度)で、射出成形した。このとき、第一の閉鎖系金型温度は、下記表に示す温度とした。
 第一の閉鎖系金型から取り出した後、赤外線ヒータで加熱し、第一の閉鎖系金型を用いて得られた成形品の材料温度が下記表に示す値になった後に、第二の閉鎖系金型に配し、表に示す第二の閉鎖系金型温度にて成形した。
 得られた成形品について、成形品中の強化繊維の数平均繊維長と、表面外観と、等方性強度を評価した。
<材料中の強化繊維の数平均繊維長>
 上記材料中の数平均繊維長は、材料を5g、400℃で30分間焼却し、残存する強化繊維を光学顕微鏡で観察し、平均値を算出した。
<成形品中の強化繊維の数平均繊維長>
 上記得られた成形品中の数平均繊維長は、成形品から10mmx10mmの領域を切り取り、400℃で30分間焼却し、残存する強化繊維を光学顕微鏡で観察し、平均値を算出した。
<外観>
 成形品の表面のX線像を、CT-scan(ヤマト社製、TDM 1000H-II)を使用して、測定した。画像解析は、画像解析ソフトA像くん(旭化成エンジニアリング社製)を用いて行った。5人の専門家が測定し、多数決で判断した。
A:乱れが小さいか乱れが無い
B:少々乱れている
C:非常に乱れている
<等方性強度>
 成形品の平面部から、長辺に対し、0度、45度、90度、135度の方向にそれぞれ10mmx30mmの短冊片を切り出した。東洋精機社製ストログラフを使用し、測定温度を23℃、測定湿度を50%RH(相対湿度)として、チャック間距離24mm、2mm/分の速度で曲げ強さを測定した。切り出した方向と機械物性との関係を評価した。5人の専門家が評価し、多数決で判断した。
A:ほぼ等方性または完全に等方性
B:実用レベルであるが、等方性にやや劣る
C:実用レベル外であった
比較例1
 実施例1において、第二の閉鎖系金型を用いる成形を行わない他は、実施例1と同様に行った。すなわち、第一の閉鎖系金型から取り出した成形品について、成形品中の強化繊維の数平均繊維長と、表面外観と、等方性強度を評価した。
実施例7
 成形機、第一の閉鎖系金型、第二の閉鎖系金型は、実施例1と同じものを用いた。
 上記で得られたUDテープを2cmの長さに切って、赤外線ヒータで加熱し、材料温度が下記表に示す温度になった後に、第一の閉鎖系金型にランダムに配し、表に示す第一の閉鎖系金型温度にて、成形した。第一の閉鎖系金型から取り出し、バリ取りした後、赤外線ヒータで加熱し、第一の閉鎖系金型を用いて得られた成形品の材料温度が下記表に示す温度になった後に、第二の閉鎖系金型に配し、下記表に示す第二の閉鎖系金型温度にて、成形した。
 得られた成形品について、成形品中の強化繊維の数平均繊維長と、表面外観と、等方性強度を評価した。
比較例2
 実施例7において、第二の閉鎖系金型を用いる成形を行わない他は、実施例7と同様に行った。すなわち、第一の閉鎖系金型から取り出した成形品について、成形品中の強化繊維の数平均繊維長と、表面外観と、等方性強度を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 上記結果から明らかなとおり、本発明の製造方法で得られた成形品は、表面外観に優れていた。また、等方性強度も高かった。
 さらに、図2に、実施例1と比較例1で得られた成形品の外観の電子顕微鏡写真を示す。図2(a)は、実施例1の成形品の写真であり、強化繊維が分散していることが分かる。これに対し、図2(b)は、比較例1の成形品の写真であり、縞状の模様が見え、強化繊維が十分に分散してないことが分かる。
1 第一の閉鎖系金型
2 材料
3 射出成形機
4 第一の閉鎖系金型を用いて成形された成形品
6 第二の閉鎖系金型
7 第二の閉鎖系金型を用いて成形された成形品

Claims (18)

  1. 熱可塑性樹脂と数平均繊維長が1mm以上の強化繊維を含む成形品の製造方法であって、熱可塑性樹脂と数平均繊維長が30mm未満の強化繊維を含む材料を第一の閉鎖系の金型を用いて成形した後、前記成形した材料のみを再度、第二の閉鎖系の金型を用いて成形することを含む、成形品の製造方法。
  2. 前記第二の閉鎖系の金型は、前記第一の閉鎖系の金型と、形状が異なる、請求項1に記載の成形品の製造方法。
  3. 前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度よりも、0.1~7℃低い、請求項2に記載の成形品の製造方法。
  4. 前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差が、20~320℃である、請求項2または3に記載の成形品の製造方法。
  5. 前記第二の閉鎖系の金型は、前記第一の閉鎖系の金型と、形状が同じである、請求項1に記載の成形品の製造方法。
  6. 前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度が、前記第一の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度よりも、0.1~20℃低い、請求項5に記載の成形品の製造方法。
  7. 前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度と、前記第二の閉鎖系の金型に材料を適用する際の材料温度の差が、30~340℃である、請求項5または6に記載の成形品の製造方法。
  8. 前記材料を、加熱した後、前記第一の閉鎖系の金型に適用する、請求項1~7のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  9. 前記材料を射出成形により、前記第一の閉鎖系の金型に適用する、請求項8に記載の成形品の製造方法。
  10. 前記材料がUDテープを30mm未満の長さにカットしたものであり、前記カットしたUDテープを前記第一の閉鎖系の金型に適用する、請求項1~8のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  11. 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  12. 前記熱可塑性樹脂が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の50モル%以上が炭素原子数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  13. 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  14. 前記強化繊維が、ガラス繊維および炭素繊維の少なくとも1種を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  15. 前記材料に含まれる数平均繊維長が30mm未満の強化繊維の数平均繊維長が、10~25mmである、請求項1~14のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  16. 前記成形品に含まれる数平均繊維長が1mm以上の強化繊維の数平均繊維長が、1mm以上30mm未満である、請求項1~15のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  17. 前記成形品に含まれる数平均繊維長が1mm以上の強化繊維の数平均繊維長が、10mm以上30mm未満である、請求項1~15のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
  18. 前記第二の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度が前記第一の閉鎖系の金型を用いた成形時の金型温度よりも、0.1~7℃低い、請求項1~17のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
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