(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂のスキン層と熱可塑性樹脂のコア層とからなるサンドイッチ射出成形品において、下記のＰ値が０．１０以下であり、かつ下記のＱ値が０．５０以下であることを特徴とするサンドイッチ射出成形品。
Ｐ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）／（スキン層材の曲げ弾性率／コア層材の曲げ弾性率）
Ｑ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂のスキン層と熱可塑性樹脂のコア層とからなるサンドイッチ射出成形品に関する。さらに詳細には、本発明は変形反りを低減することができたサンドイッチ射出成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サンドイッチ成形に関しては、異材質の材料をスキンとコアに配置できるため、自動車部品、家電製品を始め多くの産業部品に使用されている（例えば、特公昭４７−２６１０８号公報、船津和守：「高分子・複合材料の成形加工」信山社出版（株）（１９９２）など）。
【０００３】
一方、複合系熱可塑性樹脂の反り変形対策に関して、材料面からは、ベースポリマーにゴム成分を配合する方法（特公昭５２−３８８６６号公報）、あるいはエチレン成分を含むプロピレン系重合体のエチレン成分とプロピレン成分のメルトインデックス比を最適化することにより反り変形を抑制できることが知られている（特公平１−１６８５０号公報）。
また、製品に補強リブを設けるなどして反り変形を抑制する方法が一般によく知られている（たとえば、船津和守：「高分子・複合材料の成形加工」信山社出版（株）（１９９２）など）。
しかしながら、複合系熱可塑性樹脂のサンドイッチ成形による反り変形を低減させる成形品については、これまで知見は得られていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複合系熱可塑性樹脂は、曲げ強度、衝撃強度、耐熱剛性等の機械的強度が向上し、自動車部品、家電製品等に多く用いられている。特に、繊維状充填材を添加した複合系熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂単独の材料やタルク、マイカ等の他の無機フィラーを添加した熱可塑性樹脂材料と比較して、剛性や耐熱性の向上に優れている。
しかしながら、複合系熱可塑性樹脂は、成形品の反りが大きくなる傾向にある。特に、結晶性熱可塑性樹脂を用いたり、異方性のある充填材を用いると成形品の反りは大きくなる傾向がある。また、ガラスファイバーの添加により成形品の反りが顕著に現れる。
【０００５】
これは射出成形の過程において、金型キャビティー表面で急冷されながら流動する溶融樹脂が、キャビティー表面近傍で大きな剪断応力を受け、流動配向を起こす。このときに十分な応力緩和が起こらずに凍結されるため、成形品中に大きな残留歪みが発生する。かかる残留歪みは成形品の反りや変形を引き起こす原因のひとつになる。ガラスファイバーは特に流動方向と、流動方向に直角な方向の配向特性（異方性）が顕著に現れるため、特にその成形品の反りが大きい。
【０００６】
本発明は複合系熱可塑性樹脂の力学的・熱的物性を保持したまま、成形品の反り変形を低減させるサンドイッチ射出成形品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる事情に鑑み、本発明者らはサンドイッチ射出成形品の反り変形を低減させることについて鋭意検討した結果、スキン材料とコア材料の線膨張係数、弾性率及び層厚比を制御することで、反り変形の低減されたサンドイッチ射出成形品を見出し、さらに種々の検討を加えて本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂のスキン層と熱可塑性樹脂のコア層とからなるサンドイッチ射出成形品において、下記のＰ値が０．１０以下であり、かつ下記のＱ値が０．５０以下であることを特徴とするサンドイッチ射出成形品を提供するものである。
Ｐ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）／（スキン層材の曲げ弾性率／コア層材の曲げ弾性率）
Ｑ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のサンドイッチ射出成形品は、例えば上記目的を達成するために、２本以上の射出シリンダーを有する射出成形機によって成形される、サンドイッチモールド法を用いる。
すなわち、本発明は、金型キャビティー内に第一のスキン用熱可塑性樹脂（以下、Ａ樹脂と略す）の射出後、第二のコア用熱可塑性樹脂（以下、Ｂ樹脂と略す）を射出し、Ｂ樹脂をＡ樹脂内部に貫入するように流動せしめ３層以上の構造物品からなるサンドイッチ射出成形品である。
【００１１】
その際に、キャビティ内流動方向の線膨張係数の小さい樹脂をＡ樹脂に、キャビティ内流動方向と直角方向の線膨張係数の大きい樹脂をＢ樹脂として選択し、さらにＡ樹脂に対してＢ樹脂の射出容量比を可能な限り（スキン層が破れない程度）大きくして可能な限りスキン層の厚みを薄くすることにより、反り変形の小さい成形品が得られる。
さらに、Ｂ樹脂に対してＡ樹脂の曲げ弾性率の大きな材料を選択することによって、３層構造物の両側２層から中央層の変形を抑制する効果が働く。
下記式に示したように、スキン層とコア層の厚み比と線膨張係数の比の積をスキン層材とコア層材の曲げ弾性率比で除したＰ値が０．１０以下の時の成形品の反り量は、同程度の曲げ弾性率を有する反りの大きい一般成形品の反り量と比較して低減される。
Ｐ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）／（スキン層材の曲げ弾性率／コア層材の曲げ弾性率）
【００１２】
また、下記式に示したように、スキン層とコア層の厚み比とスキン層とコア層の線膨張係数の比の積Ｑが０．５０以下の時の成形品の反り量は、同程度の曲げ弾性率を有する反りの大きい一般成形品の反り量と比較して大幅に低減され、さらにＱ値は０．３０以下が好ましい。
Ｑ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）
【００１３】
本発明におけるスキン層とコア層の厚み比とは、（全体の厚み−コア層の厚み）／（コア層の厚み）で得られる値であり、またスキン層とコア層の線膨張係数の比は（スキン層材の流動方向の線膨張係数）／（コア層材の流動方向と直角方向の線膨張係数）で得られる値である。
スキン層とコア層の厚みは、成形品断面を光学顕微鏡で拡大し、全体の厚みとコア層の厚みを測定することにより測定される。
スキン層とコア層の線膨張係数は、それぞれ単独に成形した成形品から試験片を切り出し、ＪＩＳ−Ｋ−７１９７に規定されている方法に従い、−２０℃〜１２０℃まで５℃／分で昇温し、２０℃と１００℃の寸法差により算出される。
【００１４】
また、本発明におけるスキン層材とコア層材の弾性率比とは（スキン層材の流動方向の曲げ弾性率）／（コア層材の流動方向の曲げ弾性率）により得られる値である。
スキン層材とコア層材の弾性率は、それぞれ単独に成形した成形品から試験片を切り出し、ＪＩＳ−Ｋ−７２０３に規定されている方法に従い、２３℃、５０％ＲＨ下で試験速度１ｍｍ／分で試験することにより測定される。
【００１５】
本発明におけるＡ樹脂及びＢ樹脂は、その基材を熱可塑性樹脂としたものであり、該樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂などやこれらの変性物、ポリマーアロイ、あるいはこれらの混合物などの各種熱可塑性樹脂が例示される。また、このような熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂組成物は、繊維状充填材、タルク、マイカなどの充填剤及び酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤などの通常使用されている各種の添加剤を必要に応じて配合してもよい。
特に充填剤として繊維状充填材を配合した場合は通常の成形品での反り変形が大きいため、本発明の効果が顕著に現れる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
実施例及び比較例における評価方法は以下のとおりである。
（１）Ｐ値及びＱ値
下記式のとおり算出した。
Ｐ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）／（スキン層材の曲げ弾性率／コア層材の曲げ弾性率）
Ｑ＝（スキン層の厚み／コア層の厚み）×（スキン層材の樹脂流動方向の線膨張係数／コア層材の樹脂流動方向と直角方向の線膨張係数）
（２）反り量
直径２００ｍｍ、厚み３ｍｍの中央１点ダイレクトゲート円板金型及び日精樹脂工業（株）製  混色成形機ＦＳ１６０Ｓ２５ＡＳＥＮを用い、成形温度を２１０℃に設定し、金型温度を４０℃に設定し円板成形品を成形した。サンドイッチ成形時のスキン層材とコア層材の射出容量比は２：５であった。
また、実施例及び比較例で示す円板の反り量は図１に示すように、円板の１点を定盤に固定し浮き上がった成形品と定盤との最大値を測定し求めた。
（３）曲げ弾性率
円板中央から切り出した試験片をＪＩＳ−Ｋ−７２０３に規定された方法に従い、試験速度１ｍｍ／分、２３℃、５０％ＲＨ、支点間距離５０ｍｍで測定した。また、曲げ弾性率の測定に用いた試験片の形状及び切出し位置を図２に示す。図２中、１はゲート、２は曲げ弾性率測定用試験片切り出し位置をそれぞれ示す。
（４）スキン層とコア層の厚み比
成形品断面を光学顕微鏡で拡大し、全体の厚み及びコア層の厚みを測定した。
スキン層の厚みは、全体の厚みよりコア層に厚みを除いた厚みである。
（５）スキン層とコア層の線膨張係数
ＪＩＳ−Ｋ−７１９７に規定された方法により測定した円板径方向の線膨張係数をスキン層線膨張係数とし、同様の方法で測定した円板周方向の線膨張係数をコア層線膨張係数とした。なお、線膨張係数は、（株）島津製作所製ＴＭＡ−ＤＴ−４０を用い、−２０℃〜１２０℃まで５℃／分で昇温して２０℃と１００℃の試験片寸法差より求めた。また、線膨張係数の測定に用いた試験片の形状及び切出し位置を図２に示す。図２中、３は線膨張係数測定用試験片切り出し位置を示す。
【００１８】
実施例及び比較例で用いた材料の物性等を表１に示す。
【００１９】
実施例１
スキン層にガラスファイバー３０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＨＨ５３」を、コア層にノンフィラーホモポリプロピレン「住友ノーブレンＷ５０１」を用いて円板成形品を成形した。
評価結果を表２に示す。
【００２０】
実施例２
コア層にノンフィラーホモポリプロピレン「住友ノーブレンＨ５０１」を用いる以外は、実施例１と同様に円板成形品を成形した。
評価結果を表２に示す。
【００２１】
比較例４
スキン層にガラスファイバー３０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＨＨ５３」を、コア層にガラスファイバー２０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＶＨ４２」を用い、実施例１と同様に円板成形品を成形した。評価結果を表３に示す。
【００２２】
比較例１
スキン層にノンフィラーホモポリプロピレン「住友ノーブレンＷ５０１」を、コア層にガラスファイバー３０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＨＨ５３」を用い、実施例１と同様に円板成形品を成形した。
評価結果を表３に示す。
【００２３】
比較例２
スキン層にノンフィラーホモポリプロピレン「住友ノーブレンＨ５０１」を、コア層にガラスファイバー３０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＨＨ５３」を用い、実施例１と同様に円板成形品を成形した。
評価結果を表３に示す。
【００２４】
比較例３
スキン層にノンフィラーホモポリプロピレン「住友ノーブレンＷ５０１」を、コア層にガラスファイバー２０重量％を含有するホモポリプロピレン「住友ノーブレンＧＶＨ４２」を用い、実施例１と同様に円板成形品を成形した。
評価結果を表３に示す。
【００２５】
参考例
ＧＦ濃度１５重量％のホモポリプロピレン単独で実施例１と同様の金型で製造したの射出成形品の反りと曲げ弾性率はそれぞれ６７ｍｍ、２５５００ｋｇｆ／ｃｍ２  であった。
【００２６】
【表１】
0003616860.tif 000002
【００２７】
【表２】
0003616860.tif 000003
【００２８】
【表３】
0003616860.tif 000004
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明は単色成形品と同程度以上の機械的強度を保ちながら、反り変形を大幅に低減できるサンドイッチ射出成形品を提供することができた。
また、本発明のサンドイッチ射出成形品は、これまで反り防止対策として用いられてきた補強リブの一部もしくは全部を廃止することが可能になり、成形品の重量が削減されたり、成形品品質の向上ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】円板の反り量の測定方法を示す図である。
【図２】曲げ弾性率及び線膨張係数の測定に用いた試験片の形状及び切り出し位置を示す図である。
【符号の説明】
１・・・ゲート
２・・・曲げ弾性率測定用試験片切り出し位置
３・・・線膨張係数測定用試験片切り出し位置
【図１】
0003616860.tif 000005
【図２】
0003616860.tif 000006