(57)【要約】【課題】ウエルド部分まで高強度かつ高剛性で、高外観な製品を簡単に得ることができ、単一の繊維強化樹脂からなる厚肉射出成形品およびこの厚肉射出成形品を安定して製造することができる製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】単一の繊維強化樹脂を射出成形して製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する成形品を得る厚肉射出成形品１の製造方法において、１１０〜１８０℃の金型温度の金型内に２つ以上のゲートを介して、射出率４００〜８００ｃｍ３／ｓで繊維強化樹脂組成物を射出し、製品のウエルド部分の曲げ破壊強度が６００Ｎ／ｃｍ２以上になるようにした。【選択図】      図１
2004330558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の繊維強化樹脂が成形されてなり、その製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する厚肉射出成形品において、２つ以上のゲートを備え、製品のウエルド部分の曲げ破壊強度が６００Ｎ／ｃｍ２以上であることを特徴とする厚肉射出成形品。
【請求項２】
単一の繊維強化樹脂が成形されてなり、その製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する厚肉射出成形品において、２つ以上のゲートを備え、製品のウエルド部分以外の部分の鮮映値が０．１５以上であることを特徴とする厚肉射出成形品。
【請求項３】
製品形状が左右対称の略Ｕ字形である請求項１または請求項２に記載の厚肉射出成形品。
【請求項４】
単一の繊維強化樹脂を射出成形して製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する成形品を得る厚肉射出成形品の製造方法において、１１０〜１８０℃の金型温度の金型内に２つ以上のゲートを介して、射出率４００〜８００ｃｍ３／ｓで繊維強化樹脂組成物を射出することを特徴とする厚肉射出成形品の製造方法。
【請求項５】
製品形状が左右対称の略Ｕ字形である請求項４に記載の厚肉射出成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚肉射出成形品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形により特に機械強度が必要な部品を製造する場合においては、材料の物性を強化するために、ガラス等の繊維を樹脂に混入し、その材料の機械強度を上げる手法がよく用いられている。すなわち、この方法により弾性率・破壊強度等が飛躍的に向上することが知られており、金属代替材料として用いられることが多くなってきている。
しかし、繊維強化樹脂成形品を射出成形によって得ようとする場合、以下のような問題があった。
【０００３】
（１）成形収縮が大きいため、設計上、厚肉部を有する成形品を精度よく得ることが難しい。
（２）混入している強化繊維が製品の表面に浮きでる。したがって、高外観が要求される製品においては、塗装前に表面全体をペーパー等によって研磨する必要があり、作業性が悪い。
（３）ウエルド部分の強度が他の部分に比べ極端に低い。
【０００４】
このため、特に２０００Ｎ以上の強度を必要とされるような製品、または高外観が要求されるような製品等の場合、繊維強化樹脂を用いた射出成形品での製品化が困難で、アルミダイキャスト等の金属材料で形成されたものが主となっていた。
しかしながら、アルミダイキャスト等の金属製のものの場合、製品形状設計の自由度が低く、生産性が低い、コストが高い、重量が重いなどの問題があった。
【０００５】
一方、樹脂を用いて高外観が必要な製品を製造する方法として、サンドイッチ成形を用いる方法（特許文献１等参照）が提案されている。
すなわち、サンドイッチ成形法では、スキン層によって外観を確保し、コア層によって強度を確保するようにしている。
【０００６】
しかし、このサンドイッチ成形法の場合、コア層を形成するコア樹脂とスキン層を形成するスキン樹脂との比率を制御することが難しく、また、ウエルド部分ではスキン樹脂がリッチとなってしまい、ウエルド部分の強度不足が問題となる。したがって、結果的に製品強度の要求品質が満足できない。また、製品強度を満足させるためにスキン樹脂に繊維強化樹脂を用いれば、強度アップを図ることはできても、成形品の表面に繊維が視認されて外観の点での問題が残り、結果としてサンドイッチ成形を採用した意味がなくなってしまうことになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３０１２５２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みて、ウエルド部分まで高強度かつ高剛性で、高外観な製品を簡単に得ることができ、単一の繊維強化樹脂からなる厚肉射出成形品およびこの厚肉射出成形品を安定して製造することができる製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の厚肉射出成形品（以下、「請求項１の成形品」と記す）は、単一の繊維強化樹脂が成形されてなり、その製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する厚肉射出成形品において、２つ以上のゲートを備え、製品のウエルド部分の曲げ破壊強度が６００Ｎ／ｃｍ２以上であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の厚肉射出成形品（以下、「請求項２の成形品」と記す）は、単一の繊維強化樹脂が成形されてなり、その製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する厚肉射出成形品において、２つ以上のゲートを備え、製品のウエルド部分以外の部分の鮮映値が０．１５以上であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の厚肉射出成形品（以下、「請求項３の成形品」と記す）は、請求項１または請求項２の成形品において、製品形状が左右対称の略Ｕ字形であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の厚肉射出成形品の製造方法（以下、「請求項４の製造方法」と記す）は、単一の繊維強化樹脂を射出成形して製品の少なくとも一部に厚さ８ｍｍ以上の厚肉部を有する成形品を得る厚肉射出成形品の製造方法において、１１０〜１８０℃の金型温度の金型内に２つ以上のゲートを介して、射出率４００〜８００ｃｍ３／ｓで繊維強化樹脂組成物を射出することを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の厚肉射出成形品の製造方法（以下、「請求項５の製造方法」と記す）は、請求項４の製造方法において、製品形状が左右対称の略Ｕ字形であることを特徴としている。
【００１４】
本発明において、ウエルド部分とは、ウエルドライン（２以上の樹脂流が合流する境界部分）およびその近傍を意味し、成形品の形状によっても異なるが、ウエルドラインを挟んで概ね２０ｍｍ以内の幅の部分をいう。
【００１５】
繊維強化樹脂のマトリックス樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、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、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンなどを始めとする機械的強度の大きい、一般にエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂が好適に用いられる。
強化繊維としては、特に限定されないが、主としてガラス繊維が用いられ、その配合割合は３０重量％〜７０重量％である。
【００１６】
また、本発明の製造方法において、射出率は４００〜８００ｃｍ３／ｓに限定され、好ましくは４００〜７００ｃｍ３／ｓであるが、その理由は、射出率が４００ｃｍ３／ｓ未満であると、繊維の意匠面からの消失効果が半減し、８００ｃｍ３／ｓを越えると、外観品質に関してはさらに向上が見られるが、樹脂から出るガスの影響が大きくなり、さらにひどい場合、樹脂が熱分解する恐れがあるからである。
金型温度は、１１０〜１８０℃に限定され、好ましくは１２０〜１６０℃であるが、その理由は、金型温度が１１０℃未満であると、繊維の意匠面からの消失効果が半減し、１８０℃を越えると、外観品質に関してはさらに向上が見られる可能性もあるが、樹脂の冷却固化に要する時間が長くなる結果、成形サイクルが長くなってしまうために生産性が落ちる結果となり、さらに樹脂が固化しないことになるため、あまり好ましくない。
【００１７】
なお、金型には、高速で高温の金型に樹脂を射出充填することによって樹脂から発生するガスが製品表面に悪影響を与えないように樹脂の流動時に発生してくるガスを金型外に逃がすガス抜き機構を設ける必要がある。
このガス抜き機構は、一般にウエルドラインあるいはリブや製品端部などの流動の末端部分に設けられ、具体的には、たとえば、型面を焼結金属で形成した構造や、短冊状に分割した入れ子構造が挙げられる。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させつつ詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定される訳ではない。
【００１９】
（実施例１）
各部の寸法が、図１に示すとおりの左右対称の略Ｕ字形をして、Ｕ字の内側に平板部２を左右２対計４箇所に備える厚肉射出成形品１を以下のようにして成形した。
・繊維強化樹脂：ガラス繊維５０重量％含有のポリアミド樹脂（ナイロン６）
・射出率：５００ｃｍ３／ｓ
・金型温度：１３０℃（キャビティ面での実測値）
・ゲート位置：各平板部２に対応する部分４箇所
・ガス抜き構造：金型のＵ字の中央部分（図１のａ部）にあたる部分に平均孔径２０μｍの焼結金属製入れ子を設置した。
【００２０】
（実施例２）
繊維強化樹脂として、ガラス繊維４５重量％含有のポリブチレンテレフタレート樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にして厚肉射出成形品１を得た。
【００２１】
（比較例１）
射出率を３６０ｃｍ３／ｓ、金型温度を８０℃（キャビティ面での実測値）とした以外は、実施例１と同様にして厚肉射出成形品１を得た。
【００２２】
上記実施例１、２および比較例１で得られた厚肉射出成形品の外観形状（ヒケ変形の有無）を目視による官能検査で評価したところ、いずれもヒケや変形がみられなかったが、比較例１のものは、ガラス繊維と思われる白色の筋が製品表面に、ゲート部分から延びる形で認められた。
また、実施例１、２および比較例１で得られた厚肉射出成形品のウエルド部分の強度およびウエルド部分と、ウエルド部分以外の部分の鮮映値を調べその結果を表１に示した。
【００２３】
なお、強度は、幅５０ｍｍのロープを各成形品のウエルド部分にかけて耐荷重による破壊試験を行い、その破壊箇所の単位断面積あたりの強度を測定した。なお、この祭の支点は、ロープの中心から各２００ｍｍ離れた位置とした。また、鮮映値は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１０６に基づいて、ウエルド部分およびウエルド部分以外の部分（表１では「ウエルド外」と記す）のそれぞれを５箇所ずつ測定し、平均値であらわした。
【００２４】
【表１】
2004330558.tif 000003
【００２５】
上記表１から本発明の製造方法によれば、厚肉部を有する成形品であっても、ウエルド部分の強度が大きく、また、ウエルド部分以外は鮮映値も大きくなることがわかる。すなわち、本発明の製造方法で得られる厚肉射出成形品は、高強度および高剛性が要求される製品にも使用することができるとともに、ウエルド部分の狭い範囲のみ、鮮映値が低いだけであるので、このウエルド部分のみをペーパー等で研磨すれば、高外観が要求される製品にも用いることができ、研磨作業が短縮でき、生産コストを低減できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明にかかる厚肉射出成形品は、以上のように構成されているので、高強度および高剛性が要求される製品にも使用することができる。また、ウエルド部分のみをペーパー等で研磨すれば、高外観が要求される製品にも用いることができる。すなわち、研磨作業が短縮でき、生産コストを低減できる。
しかも、アルミダイキャスト等の金属製の従来のものに比べ、製品形状設計の自由度、生産性、コストパフォーマンスが高く、重量も軽量化できる。
【００２７】
また、本発明にかかる厚肉射出成形品の製造方法は、本発明の厚肉射出成形品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例および比較例で成形した厚肉射出成形品の斜視図である。
【図２】図１のＸ―Ｘ線断面図である。
【図３】図１のＹ―Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１  厚肉射出成形品
【図１】
2004330558.tif 000004
【図２】
2004330558.tif 000005
【図３】
2004330558.tif 000006