JP3375377B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
発泡成形体の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、発泡体の成形方法としては、
ビーズ状発泡材料を金型内に入れ、これに加熱蒸気を吹
き込んで発泡させる方法やポリウレタン発泡体の原料で
あるポリオールとイソシアネートを金型内に注入、反応
させて発泡体を得る反応射出成形法などが周知である。
しかしながら、これらの成形方法では、強度が弱くかつ
再生利用ができない発泡体しか得られなかった。 【０００３】そこで、最近では、再生利用可能な熱可塑
性樹脂発泡体や繊維強化熱可塑性樹脂発泡体が広く用い
られている。 【０００４】上記熱可塑性樹脂発泡体の製造方法として
は、例えば、発泡剤が混入された熱可塑性樹脂を、型閉
めされた金型キャビティ内にショートショットに射出す
る方法やキャビティ内に充填した後、キャビティ容積を
増大して発泡させる方法などが挙げられる（工業材料２
９［３］（１９８１年３月）橋本建次郎Ｐ．６０−６
４）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術を用いて繊維強化熱可塑性樹脂発泡体を成形すると、
含有強化繊維がランダムに配向しているため、必要な強
化方向以外の方向を強化している強化繊維が多くなり、
重量の割に強化効率が悪いという問題があった。本発明
の目的は、軽量でかつ特に厚さ方向に高強度を有する繊
維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法を提供するこ
とにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、発泡コア層の
両面に強化繊維が表面とほぼ平行に配向しているスキン
層を備えた繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法
において、長さ５〜２５ｍｍの強化繊維を２０〜７０重
量％含有する加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を、その
熱可塑性樹脂の溶融温度以上でかつ発泡温度以上に加熱
した状態で、金型キャビティ内に充填し、加熱発泡性繊
維強化熱可塑性樹脂の温度が前記溶融温度以上であるう
ちに、キャビティ容積が前記充填時の１．５〜１０倍に
なるように型開きして繊維強化熱可塑性樹脂を発泡さ
せ、コア層に含まれている強化繊維のうち２０重量％以
上の繊維をスキン層に対してほぼ垂直に配向させること
を特徴とするものである。【０００７】 強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、シリコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、微細な
金属繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミ
ド繊維などの有機繊維を挙げることができる。モノフィ
ラメントの直径は１〜５０μｍ、特に３〜２３μｍが好
ましい。繊維長は５〜２５ｍｍの範囲内で、製品の要求
性能及び形状等により適宜決定される。繊維長が５ｍｍ
未満では所期の製品は得られず、２５ｍｍを超えると、
熱可塑性樹脂及び発泡剤との混練や混合、溶融、金型へ
の供給などが困難となるし、コア層における強化繊維が
スキン層に対しほぼ垂直に配向し難くなる。【０００８】 強化繊維の含有率は、２０〜７０重量％の
範囲になるように混合する必要がある。強化繊維の含有
率が２０重量％未満であると、所期の発泡成形体が得ら
れず、強化繊維が７０重量％を超えると、モノフィラメ
ント繊維間に浸透する熱可塑性樹脂が不充分となり、成
形体の剛性が著しく低下する。【０００９】 熱可塑性樹脂は、加熱により溶融軟化する
樹脂すべてが使用可能である。例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ
アミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテル
ケトン等が使用される。【００１０】 また、上記熱可塑性樹脂を主成分とする共
重合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、例えばエチレン
−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合
体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化
ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイ
ン酸変性ポリエチレンなども使用しうる。そして、前記
熱可塑性樹脂には、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、
着色剤のような添加剤及びタルク、マイカや炭酸カルシ
ウム等の充填材が配合されてもよい。【００１１】 熱可塑性樹脂に配合する発泡剤としては、
熱により分解または縮合してガスを生成するアゾジカル
ボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，Ｎ’−
ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐｐ’−オキシ
ビスベンゼンスルホニルヒドラジド、アゾジカルボン酸
バリウム、トリヒドラジノトリアジン、ｐ−トルエンス
ルホニルヒドラジド等が挙げられる。配合量は、発泡剤
によって異なるが、高強度を得るためには、発泡倍率が
１．５〜３．５倍程度となるように配合することが好ま
しい。【００１２】 加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂は、熱可
塑性樹脂に強化繊維と発泡剤を混合するかまたは発泡剤
の発泡温度以下で混練することにより得られる。【００１３】 コア層に含まれる強化繊維のうち２０重量
％以上の繊維がほぼ垂直方向に配向していなくてはなら
ない。この明細書で「ほぼ垂直」とは、強化繊維が両ス
キン層のうちいずれか一方に対して７５度以上の角度で
配向している状態をいう。すなわち、７５度以上の角度
で一方のスキン層に達し、弧を描いて他の強化繊維、熱
可塑性樹脂または他方のスキン層に接している強化繊維
をほぼ垂直方向に配向しているというものとする。スキ
ン層に対する強化繊維の配向角度が７５度未満である
と、スキン層に垂直に加わる圧縮力に対して強度が弱
く、また、コア層に含まれている強化繊維のうちほぼ垂
直方向に配向している繊維が２０重量％未満であって
も、スキン層に垂直に加わる圧縮力に対して強度が弱
い。なお、スキン層の露出面には薄い熱可塑性樹脂のみ
の層が形成されていることが好ましい。【００１４】 コア層の強化繊維は、供給された溶融状態
の加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂がキャビティ内に充
填される際に供給場所を中心として放射状に配向し、つ
ぎに繊維強化熱可塑性樹脂の発泡と繊維自体の立毛のた
めに片方のスキン層に対してほぼ垂直方向に配向する。【００１５】 溶融状態の発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を
金型キャビティ内に充填する方法としては、これを予め
型閉めされたキャビティ内に射出充填する方法や、開放
状態の金型のキャビティに供給後ただちに型閉めして圧
縮力により充填する方法が挙げられる。ただし、型閉め
して圧縮力により充填する方法では、射出充填する方法
に比べてスキン層が厚くなるので、型開きを早めに行な
うことが望ましい。【００１６】 充填後の型開きは、熱可塑性樹脂が型内で
溶融温度以上であるうちに行なわなければならない。溶
融熱可塑性樹脂の温度によって異なるが、熱可塑性樹脂
がキャビティに充填している状態を長時間維持するとス
キン層の厚さが厚くなって発泡し難くなるし、発生した
過剰のガスも抜け難くなり、製品形状が悪くなる原因と
なる。スキン層の厚さは、０．５〜５ｍｍが好ましい。
繊維強化熱可塑性樹脂の発泡は、熱可塑性樹脂が発泡剤
の発泡温度以上であるうちに型開きして行なってもよい
し、発泡剤が発泡し、熱可塑性樹脂内で発泡したガスが
圧力を持っている状態で型開きして行なってもよい。【００１７】 キャビティ容積が充填時の１．５倍未満で
あると、コア層に含まれている強化繊維のうちの２０重
量％以上の繊維がスキン層に対してほぼ垂直に配向せ
ず、キャビティ容積が充填時の１０倍を超えるとコア層
に大きな空洞部ができやすく、得られる成形体の強度が
低下する虞れがある。型開きは、キャビティ容積が熱可
塑性樹脂充填時の２〜４倍となるように行なうのが好ま
しい。【００１８】 なお、金型の型開き間隙は、通常８〜１０
０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍの範囲とされる。【００１９】 型開き距離が大きいほど繊維はスキン層に
対して垂直方向に配向しやすく、樹脂に含有される繊維
の長さ以上の距離だけ型開きを行なうとコア層中の半数
以上の繊維がスキン層に対して垂直方向に配向するが、
大き過ぎるとキャビティ容積が過大となり、成形体強度
が低下することとなる。【００２０】 【作用】本発明は、発泡コア層の両面に強化繊維が表面
とほぼ平行に配向しているスキン層を備えた繊維強化熱
可塑性樹脂発泡成形体の製造方法において、長さ５〜２
５ｍｍの強化繊維を２０〜７０重量％含有する加熱発泡
性繊維強化熱可塑性樹脂を、その熱可塑性樹脂の溶融温
度以上でかつ発泡温度以上に加熱した状態で、金型キャ
ビティ内に充填し、加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂の
温度が前記溶融温度以上であるうちに、キャビティ容積
が前記充填時の１．５〜１０倍になるように型開きして
繊維強化熱可塑性樹脂を発泡させ、コア層に含まれてい
る強化繊維のうち２０重量％以上の繊維をスキン層に対
してほぼ垂直に配向させるものであるから、軽量な割に
厚さ方向に高強度を有する発泡成形体が得られる。【００２１】 【実施例】以下本発明の実施例を、図面を参照するとと
もに、比較例と対比して説明する。【００２２】 実施例１ 図１に示す平板状の繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体
(1) は、長さ１２．５ｍｍの強化繊維を４０重量％含有
する繊維強化熱可塑性樹脂からなるとともに、発泡コア
層(2) の両面に強化繊維が表面とほぼ平行に配向してい
るスキン層(3) を備えており、コア層(2) に含まれる強
化繊維のうち約３０重量％の繊維がスキン層(3) に対し
てほぼ垂直に配向しているものであり、強化繊維として
はガラス繊維が用いられ、熱可塑性樹脂としてはポリプ
ロピレンが用いられている。【００２３】 上記繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製
造方法の１例は、つぎのとおりである。【００２４】 まず、直径２３μｍ、長さ１２．５ｍｍの
ガラス繊維を４０重量％含有するポリプロピレン１００
重量部に対し、アゾジカルボンアミド系発泡剤５重量部
を混合し、加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を得た。【００２５】 つぎに、上記加熱発泡性繊維強化熱可塑性
樹脂(4) を、図２に示すように、射出（図示略）で約２
１５℃に加熱後、６０℃に温度調整されている圧縮成形
用金型(5) のキャビティクリアランスが１０ｍｍになる
まで上型(6) を降下して型閉めしたキャビティ(7) 内
に、下型(8) のホットランナー(9) を通して、約４秒で
充填した。充填完了３秒後、キャビティ容積が充填時の
２．５倍、型開き間隙が２５ｍｍとなるように型開き
し、そのまま製品の温度が７０℃になるまで冷却し、図
１に示すような製品である発泡成形体(1) を取り出し
た。【００２６】 得られた発泡成形体(1) の厚さは３５ｍ
ｍ、スキン層(3) の厚さは両面とも２ｍｍで、ガラス繊
維は表面とほぼ平行に配向しており、コア層(2) の厚さ
は３１ｍｍで、これに含まれるガラス繊維の約３０重量
％の繊維がスキン層(3) に対してほぼ垂直に配向してい
た。【００２７】 実施例２ 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法の他の例
は、つぎのとおりである。【００２８】 実施例１と同じ加熱発泡性繊維強化熱可塑
性樹脂(4) を約２１５℃に加熱後、図３に示すように、
押出機（図示略）の吐出部(10)を圧縮成形用金型(11)の
上型(12)と下型(13)の間に挿入し、両型(12)(13)間を適
宜移動せしめながら、そのノズル(14)より下型(13)に吐
出し、吐出部(10)を両型(12)(13)間から退避させた後、
ただちにキャビティクリアランスが１０ｍｍになるまで
型閉めしてキャビティ(15)内に加熱発泡性繊維強化熱可
塑性樹脂(4) を充填した。充填完了３秒後、キャビティ
容積が充填時の２．５倍、型開き間隙が２５ｍｍとなる
ように型開きし、そのまま製品の温度が７０℃になるま
で冷却し、製品である発泡成形体を取り出した。【００２９】 得られた成形体の厚さは３５ｍｍ、スキン
層の厚さは下面が４ｍｍ、上面が３ｍｍで、ともにガラ
ス繊維は表面とほぼ平行に配向しており、コア層の厚さ
は２８ｍｍであり、コア層に含まれるガラス繊維の約２
５重量％の繊維がスキン層に対してほぼ垂直に配向して
いた。【００３０】 実施例３ 繊維径２３μｍ、繊維長６．３ｍｍのガラス繊維を、繊
維含有量４０重量％含有するポリプロピレン樹脂１００
重量部に対し、アゾジカルボンアミド系発泡剤５重量部
を混合し、発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を得た。この発
泡性繊維強化熱可塑性樹脂(4)を、図２に示すように、
図外の射出成形機で約２１５℃に加熱後、キャビティク
リアランスが１０ｍｍになるまで型閉めされた圧縮成形
用金型(5)キャビティ内に、下型(8) 内のホットランナ
ー(9)を通して、約２秒で充填した。充填完了１秒後、
８ｍｍ型開き（１．８倍分）し、そのまま製品の温度が
７０℃になるまで冷却し、製品を取り出した。【００３１】 得られた成形体の厚さは１８ｍｍ、スキン
層の厚さは両面とも２ｍｍで、コア層の厚さは１４ｍ
ｍ、コア層中のガラス繊維の約半分量の繊維が配向して
いた。 比較例１ この比較例は、加熱発泡性強化熱可塑性樹脂として、長
さ３．０ｍｍのガラス繊維を用いること以外実施例１と
同様にして繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体を得たもの
である。【００３２】 比較例２ この比較例は、発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を圧縮成形
用金型のキャビティに充填後、キャビティ容積が充填時
の１．４倍、型開き間隙が５ｍｍとなるように型開きを
行なうこと以外実施例１と同様にして繊維強化熱可塑性
樹脂発泡成形体を得たものである。【００３３】 各実施例及び各比較例で得られた発泡成形
体について、密度を測定するとともに、圧縮強度試験を
行なった結果を表１に示す。なお、密度測定は、ＪＩＳ
−Ｋ７２２２ 硬質発泡プラスチックの密度測定方法に
準じ、圧縮強度試験は、ＪＩＳ−Ｋ７２２０ 硬質発泡
プラスチックの圧縮試験方法に準ずる。【００３４】 【表１】 表１から明らかなように、本発明の繊維強化熱可塑性樹
脂発泡成形体は、軽量でかつ厚み方向の圧縮強度に優れ
ている。【００３５】 【発明の効果】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形
体の製造方法によれば、重量の割に強化効率のよい優れ
た発泡成形体を確実にうることができる。
発泡成形体の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、発泡体の成形方法としては、
ビーズ状発泡材料を金型内に入れ、これに加熱蒸気を吹
き込んで発泡させる方法やポリウレタン発泡体の原料で
あるポリオールとイソシアネートを金型内に注入、反応
させて発泡体を得る反応射出成形法などが周知である。
しかしながら、これらの成形方法では、強度が弱くかつ
再生利用ができない発泡体しか得られなかった。 【０００３】そこで、最近では、再生利用可能な熱可塑
性樹脂発泡体や繊維強化熱可塑性樹脂発泡体が広く用い
られている。 【０００４】上記熱可塑性樹脂発泡体の製造方法として
は、例えば、発泡剤が混入された熱可塑性樹脂を、型閉
めされた金型キャビティ内にショートショットに射出す
る方法やキャビティ内に充填した後、キャビティ容積を
増大して発泡させる方法などが挙げられる（工業材料２
９［３］（１９８１年３月）橋本建次郎Ｐ．６０−６
４）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術を用いて繊維強化熱可塑性樹脂発泡体を成形すると、
含有強化繊維がランダムに配向しているため、必要な強
化方向以外の方向を強化している強化繊維が多くなり、
重量の割に強化効率が悪いという問題があった。本発明
の目的は、軽量でかつ特に厚さ方向に高強度を有する繊
維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法を提供するこ
とにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、発泡コア層の
両面に強化繊維が表面とほぼ平行に配向しているスキン
層を備えた繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法
において、長さ５〜２５ｍｍの強化繊維を２０〜７０重
量％含有する加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を、その
熱可塑性樹脂の溶融温度以上でかつ発泡温度以上に加熱
した状態で、金型キャビティ内に充填し、加熱発泡性繊
維強化熱可塑性樹脂の温度が前記溶融温度以上であるう
ちに、キャビティ容積が前記充填時の１．５〜１０倍に
なるように型開きして繊維強化熱可塑性樹脂を発泡さ
せ、コア層に含まれている強化繊維のうち２０重量％以
上の繊維をスキン層に対してほぼ垂直に配向させること
を特徴とするものである。【０００７】 強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、シリコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、微細な
金属繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミ
ド繊維などの有機繊維を挙げることができる。モノフィ
ラメントの直径は１〜５０μｍ、特に３〜２３μｍが好
ましい。繊維長は５〜２５ｍｍの範囲内で、製品の要求
性能及び形状等により適宜決定される。繊維長が５ｍｍ
未満では所期の製品は得られず、２５ｍｍを超えると、
熱可塑性樹脂及び発泡剤との混練や混合、溶融、金型へ
の供給などが困難となるし、コア層における強化繊維が
スキン層に対しほぼ垂直に配向し難くなる。【０００８】 強化繊維の含有率は、２０〜７０重量％の
範囲になるように混合する必要がある。強化繊維の含有
率が２０重量％未満であると、所期の発泡成形体が得ら
れず、強化繊維が７０重量％を超えると、モノフィラメ
ント繊維間に浸透する熱可塑性樹脂が不充分となり、成
形体の剛性が著しく低下する。【０００９】 熱可塑性樹脂は、加熱により溶融軟化する
樹脂すべてが使用可能である。例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ
アミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテル
ケトン等が使用される。【００１０】 また、上記熱可塑性樹脂を主成分とする共
重合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、例えばエチレン
−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合
体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化
ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイ
ン酸変性ポリエチレンなども使用しうる。そして、前記
熱可塑性樹脂には、安定剤、滑剤、加工助剤、可塑剤、
着色剤のような添加剤及びタルク、マイカや炭酸カルシ
ウム等の充填材が配合されてもよい。【００１１】 熱可塑性樹脂に配合する発泡剤としては、
熱により分解または縮合してガスを生成するアゾジカル
ボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，Ｎ’−
ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐｐ’−オキシ
ビスベンゼンスルホニルヒドラジド、アゾジカルボン酸
バリウム、トリヒドラジノトリアジン、ｐ−トルエンス
ルホニルヒドラジド等が挙げられる。配合量は、発泡剤
によって異なるが、高強度を得るためには、発泡倍率が
１．５〜３．５倍程度となるように配合することが好ま
しい。【００１２】 加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂は、熱可
塑性樹脂に強化繊維と発泡剤を混合するかまたは発泡剤
の発泡温度以下で混練することにより得られる。【００１３】 コア層に含まれる強化繊維のうち２０重量
％以上の繊維がほぼ垂直方向に配向していなくてはなら
ない。この明細書で「ほぼ垂直」とは、強化繊維が両ス
キン層のうちいずれか一方に対して７５度以上の角度で
配向している状態をいう。すなわち、７５度以上の角度
で一方のスキン層に達し、弧を描いて他の強化繊維、熱
可塑性樹脂または他方のスキン層に接している強化繊維
をほぼ垂直方向に配向しているというものとする。スキ
ン層に対する強化繊維の配向角度が７５度未満である
と、スキン層に垂直に加わる圧縮力に対して強度が弱
く、また、コア層に含まれている強化繊維のうちほぼ垂
直方向に配向している繊維が２０重量％未満であって
も、スキン層に垂直に加わる圧縮力に対して強度が弱
い。なお、スキン層の露出面には薄い熱可塑性樹脂のみ
の層が形成されていることが好ましい。【００１４】 コア層の強化繊維は、供給された溶融状態
の加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂がキャビティ内に充
填される際に供給場所を中心として放射状に配向し、つ
ぎに繊維強化熱可塑性樹脂の発泡と繊維自体の立毛のた
めに片方のスキン層に対してほぼ垂直方向に配向する。【００１５】 溶融状態の発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を
金型キャビティ内に充填する方法としては、これを予め
型閉めされたキャビティ内に射出充填する方法や、開放
状態の金型のキャビティに供給後ただちに型閉めして圧
縮力により充填する方法が挙げられる。ただし、型閉め
して圧縮力により充填する方法では、射出充填する方法
に比べてスキン層が厚くなるので、型開きを早めに行な
うことが望ましい。【００１６】 充填後の型開きは、熱可塑性樹脂が型内で
溶融温度以上であるうちに行なわなければならない。溶
融熱可塑性樹脂の温度によって異なるが、熱可塑性樹脂
がキャビティに充填している状態を長時間維持するとス
キン層の厚さが厚くなって発泡し難くなるし、発生した
過剰のガスも抜け難くなり、製品形状が悪くなる原因と
なる。スキン層の厚さは、０．５〜５ｍｍが好ましい。
繊維強化熱可塑性樹脂の発泡は、熱可塑性樹脂が発泡剤
の発泡温度以上であるうちに型開きして行なってもよい
し、発泡剤が発泡し、熱可塑性樹脂内で発泡したガスが
圧力を持っている状態で型開きして行なってもよい。【００１７】 キャビティ容積が充填時の１．５倍未満で
あると、コア層に含まれている強化繊維のうちの２０重
量％以上の繊維がスキン層に対してほぼ垂直に配向せ
ず、キャビティ容積が充填時の１０倍を超えるとコア層
に大きな空洞部ができやすく、得られる成形体の強度が
低下する虞れがある。型開きは、キャビティ容積が熱可
塑性樹脂充填時の２〜４倍となるように行なうのが好ま
しい。【００１８】 なお、金型の型開き間隙は、通常８〜１０
０ｍｍ、好ましくは５〜４０ｍｍの範囲とされる。【００１９】 型開き距離が大きいほど繊維はスキン層に
対して垂直方向に配向しやすく、樹脂に含有される繊維
の長さ以上の距離だけ型開きを行なうとコア層中の半数
以上の繊維がスキン層に対して垂直方向に配向するが、
大き過ぎるとキャビティ容積が過大となり、成形体強度
が低下することとなる。【００２０】 【作用】本発明は、発泡コア層の両面に強化繊維が表面
とほぼ平行に配向しているスキン層を備えた繊維強化熱
可塑性樹脂発泡成形体の製造方法において、長さ５〜２
５ｍｍの強化繊維を２０〜７０重量％含有する加熱発泡
性繊維強化熱可塑性樹脂を、その熱可塑性樹脂の溶融温
度以上でかつ発泡温度以上に加熱した状態で、金型キャ
ビティ内に充填し、加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂の
温度が前記溶融温度以上であるうちに、キャビティ容積
が前記充填時の１．５〜１０倍になるように型開きして
繊維強化熱可塑性樹脂を発泡させ、コア層に含まれてい
る強化繊維のうち２０重量％以上の繊維をスキン層に対
してほぼ垂直に配向させるものであるから、軽量な割に
厚さ方向に高強度を有する発泡成形体が得られる。【００２１】 【実施例】以下本発明の実施例を、図面を参照するとと
もに、比較例と対比して説明する。【００２２】 実施例１ 図１に示す平板状の繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体
(1) は、長さ１２．５ｍｍの強化繊維を４０重量％含有
する繊維強化熱可塑性樹脂からなるとともに、発泡コア
層(2) の両面に強化繊維が表面とほぼ平行に配向してい
るスキン層(3) を備えており、コア層(2) に含まれる強
化繊維のうち約３０重量％の繊維がスキン層(3) に対し
てほぼ垂直に配向しているものであり、強化繊維として
はガラス繊維が用いられ、熱可塑性樹脂としてはポリプ
ロピレンが用いられている。【００２３】 上記繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製
造方法の１例は、つぎのとおりである。【００２４】 まず、直径２３μｍ、長さ１２．５ｍｍの
ガラス繊維を４０重量％含有するポリプロピレン１００
重量部に対し、アゾジカルボンアミド系発泡剤５重量部
を混合し、加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を得た。【００２５】 つぎに、上記加熱発泡性繊維強化熱可塑性
樹脂(4) を、図２に示すように、射出（図示略）で約２
１５℃に加熱後、６０℃に温度調整されている圧縮成形
用金型(5) のキャビティクリアランスが１０ｍｍになる
まで上型(6) を降下して型閉めしたキャビティ(7) 内
に、下型(8) のホットランナー(9) を通して、約４秒で
充填した。充填完了３秒後、キャビティ容積が充填時の
２．５倍、型開き間隙が２５ｍｍとなるように型開き
し、そのまま製品の温度が７０℃になるまで冷却し、図
１に示すような製品である発泡成形体(1) を取り出し
た。【００２６】 得られた発泡成形体(1) の厚さは３５ｍ
ｍ、スキン層(3) の厚さは両面とも２ｍｍで、ガラス繊
維は表面とほぼ平行に配向しており、コア層(2) の厚さ
は３１ｍｍで、これに含まれるガラス繊維の約３０重量
％の繊維がスキン層(3) に対してほぼ垂直に配向してい
た。【００２７】 実施例２ 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法の他の例
は、つぎのとおりである。【００２８】 実施例１と同じ加熱発泡性繊維強化熱可塑
性樹脂(4) を約２１５℃に加熱後、図３に示すように、
押出機（図示略）の吐出部(10)を圧縮成形用金型(11)の
上型(12)と下型(13)の間に挿入し、両型(12)(13)間を適
宜移動せしめながら、そのノズル(14)より下型(13)に吐
出し、吐出部(10)を両型(12)(13)間から退避させた後、
ただちにキャビティクリアランスが１０ｍｍになるまで
型閉めしてキャビティ(15)内に加熱発泡性繊維強化熱可
塑性樹脂(4) を充填した。充填完了３秒後、キャビティ
容積が充填時の２．５倍、型開き間隙が２５ｍｍとなる
ように型開きし、そのまま製品の温度が７０℃になるま
で冷却し、製品である発泡成形体を取り出した。【００２９】 得られた成形体の厚さは３５ｍｍ、スキン
層の厚さは下面が４ｍｍ、上面が３ｍｍで、ともにガラ
ス繊維は表面とほぼ平行に配向しており、コア層の厚さ
は２８ｍｍであり、コア層に含まれるガラス繊維の約２
５重量％の繊維がスキン層に対してほぼ垂直に配向して
いた。【００３０】 実施例３ 繊維径２３μｍ、繊維長６．３ｍｍのガラス繊維を、繊
維含有量４０重量％含有するポリプロピレン樹脂１００
重量部に対し、アゾジカルボンアミド系発泡剤５重量部
を混合し、発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を得た。この発
泡性繊維強化熱可塑性樹脂(4)を、図２に示すように、
図外の射出成形機で約２１５℃に加熱後、キャビティク
リアランスが１０ｍｍになるまで型閉めされた圧縮成形
用金型(5)キャビティ内に、下型(8) 内のホットランナ
ー(9)を通して、約２秒で充填した。充填完了１秒後、
８ｍｍ型開き（１．８倍分）し、そのまま製品の温度が
７０℃になるまで冷却し、製品を取り出した。【００３１】 得られた成形体の厚さは１８ｍｍ、スキン
層の厚さは両面とも２ｍｍで、コア層の厚さは１４ｍ
ｍ、コア層中のガラス繊維の約半分量の繊維が配向して
いた。 比較例１ この比較例は、加熱発泡性強化熱可塑性樹脂として、長
さ３．０ｍｍのガラス繊維を用いること以外実施例１と
同様にして繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体を得たもの
である。【００３２】 比較例２ この比較例は、発泡性繊維強化熱可塑性樹脂を圧縮成形
用金型のキャビティに充填後、キャビティ容積が充填時
の１．４倍、型開き間隙が５ｍｍとなるように型開きを
行なうこと以外実施例１と同様にして繊維強化熱可塑性
樹脂発泡成形体を得たものである。【００３３】 各実施例及び各比較例で得られた発泡成形
体について、密度を測定するとともに、圧縮強度試験を
行なった結果を表１に示す。なお、密度測定は、ＪＩＳ
−Ｋ７２２２ 硬質発泡プラスチックの密度測定方法に
準じ、圧縮強度試験は、ＪＩＳ−Ｋ７２２０ 硬質発泡
プラスチックの圧縮試験方法に準ずる。【００３４】 【表１】 表１から明らかなように、本発明の繊維強化熱可塑性樹
脂発泡成形体は、軽量でかつ厚み方向の圧縮強度に優れ
ている。【００３５】 【発明の効果】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形
体の製造方法によれば、重量の割に強化効率のよい優れ
た発泡成形体を確実にうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により得られた平板状の繊維強化熱可塑
性樹脂発泡成形体の一例を示す斜視図である。 【図２】本発明の実施例の１つを示すもので、繊維強化
熱可塑性樹脂発泡成形体の成形途上の状態を示す横断面
図である。 【図３】本発明の実施例の他の１つを示すもので、繊維
強化熱可塑性樹脂発泡成形体の成形途上の状態を示す横
断面図である。 【符号の説明】 (1) ：繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体 (2) ：発泡コア層 (3) ：スキン層
性樹脂発泡成形体の一例を示す斜視図である。 【図２】本発明の実施例の１つを示すもので、繊維強化
熱可塑性樹脂発泡成形体の成形途上の状態を示す横断面
図である。 【図３】本発明の実施例の他の１つを示すもので、繊維
強化熱可塑性樹脂発泡成形体の成形途上の状態を示す横
断面図である。 【符号の説明】 (1) ：繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体 (2) ：発泡コア層 (3) ：スキン層
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 発泡コア層の両面に強化繊維が表面とほ
ぼ平行に配向しているスキン層を備えた繊維強化熱可塑
性樹脂発泡成形体の製造方法において、長さ５〜２５ｍ
ｍの強化繊維を２０〜７０重量％含有する加熱発泡性繊
維強化熱可塑性樹脂を、その熱可塑性樹脂の溶融温度以
上でかつ発泡温度以上に加熱した状態で、金型キャビテ
ィ内に充填し、加熱発泡性繊維強化熱可塑性樹脂の温度
が前記溶融温度以上であるうちに、キャビティ容積が前
記充填時の１．５〜１０倍になるように型開きして繊維
強化熱可塑性樹脂を発泡させ、コア層に含まれている強
化繊維のうち２０重量％以上の繊維をスキン層に対して
ほぼ垂直に配向させることを特徴とする繊維強化熱可塑
性樹脂発泡成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14397293A JP3375377B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14397293A JP3375377B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716933A JPH0716933A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3375377B2 true JP3375377B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=15351339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14397293A Expired - Fee Related JP3375377B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375377B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100225617B1 (ko) * | 1995-03-01 | 1999-10-15 | 소데다 나오히코 | 종이 뜨는 방법의 스탬퍼블 시트, 경량 스탬퍼블 시트 성형체 및 경량 스탬퍼블 시트 성형체의 제조방법 |
| JPH1058573A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-03 | Sumitomo Chem Co Ltd | 繊維強化熱可塑性樹脂発泡成形体およびその製造方法 |
| NL1004268C2 (nl) * | 1996-10-14 | 1998-04-15 | Dsm Nv | Schaalvormig vormdeel, een werkwijze voor de vervaardiging en toepassingen ervan. |
| US20160101543A1 (en) * | 2013-12-03 | 2016-04-14 | The Boeing Company | Hybrid Laminate and Molded Composite Structures |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP14397293A patent/JP3375377B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0716933A (ja) | 1995-01-20 |
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