(57)【要約】【課題】  この発明は、フロー成形時の流動性の異なるスタンパブルシートを用いた強化プラスチック成形品およびその成形方法に関する。【解決手段】２０〜４０重量％のガラス繊維を含有した第１のスタンパブルシートと、７０〜８０重量％のガラス繊維を含有した第２のスタンパブルシートを積層する際に、金型の上型および下型に直接に第２のスタンパブルシートが接することがないよう第２のスタンパブルシートを中間層に配置し、その上および下に第１のスタンパブルシートをそれぞれ積層して金型上に載置し、プレス機を用いたフロー成形により一体成形されたことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜４０重量％のガラス繊維を含有した第１のスタンパブルシートと、７０〜８０重量％のガラス繊維を含有し前記第１のスタンパブルシートよりフロー成形時の流動性が悪い第２のスタンパブルシートを積層して金型上に載置し、プレス機を用いたフロー成形により一体成形された強化プラスチック成形品であって、
金型の上型および下型に直接に第２のスタンパブルシートが接することがないよう第２のスタンパブルシートを中間層に配置し、その上および下に第１のスタンパブルシートをそれぞれ配置し、第１のスタンパブルシートの成形条件でフロー成形してなることを特徴とする強化プラスチック成形品。
【請求項２】
２０〜４０重量％のガラス繊維を含有した第１のスタンパブルシートと、７０〜８０重量％の強化繊維を含有し前記第１のスタンパブルシートよりフロー成形時の流動性が悪い第２のスタンパブルシートを積層して金型上に載置し、プレス機を用いたフロー成形により一体成形してなる強化プラスチック成形品の成形方法であって、
金型の上型および下型に直接に第２のスタンパブルシートが接することがないよう第２のスタンパブルシートを中間層に配置し、その上および下に第１のスタンパブルシートをそれぞれ配置し、第１のスタンパブルシートの成形条件でフロー成形してなることを特徴とする強化プラスチック成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス繊維と熱可塑性樹脂との混合比率が異なりフロー成形時の流動性に差異がある複数のスタンパブルシートを重ねて、所望の形状にプレス成形された強化プラスチック成形品およびその成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂とガラス繊維を混合したシート原料としてスタンパブルシートをフロー成形するには、所定の寸法に切断されたスタンパブルシートを、マトリックスである熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱し、熱可塑性樹脂の融点以下の温度の金型の下型の上に載置し、次に、下型の上に上型を閉じて、プレス機で上下から加圧されて金型内で流動して所定形状のプラスチック成形品を成形している。
この場合に、同じ熱可塑性樹脂を使っていても、ガラス繊維と熱可塑性樹脂との混合割合の差異により、フロー成形時の流動性に差異がある。
【０００３】
２０〜４０重量％のガラス繊維を含有したスタンパブルシートは、フロー成形時の流動性が良く、７０〜８０重量％のガラス繊維を含有したスタンパブルシートは、フロー成形時の流動性が悪い。
このスタンパブルシートのフロー成形条件は、（１）熱可塑性樹脂の加熱条件（金型への投入時の温度）、（２）金型の温度、（３）原料を金型へ投入する位置、および大きさ（チャージパターン）、（４）成形圧力などであり、スタンパブルシート毎に最適な成形条件が決められている。
例えば、前者のフロー成形時の流動性が良いスタンパブルシート（以下、流動性が良いスタンパブルシートとする）の場合、金型温度は４０〜７０℃で使用できるが、後者のフロー成形時の流動性が悪いスタンパブルシート（以下、流動性が悪いスタンパブルシートとする）の場合には金型温度は９０℃前後で用いられる。
また、成形圧力は成形品形状により異なるが、一般的には１００〜５００ｋｇ／ｃｍ２ の範囲である。
【０００４】
前記流動性が悪いスタンパブルシートは、高い強度を有するが高価であるため、低価格で流動性の良いスタンパブルシートと積層して一体化することで、比較的薄く軽量で強度を有する安価な強化プラスチック成形品が得られることが想定される。
しかし、前述の流動性の良いスタンパブルシートのフロー成形条件（金型温度４０〜７０℃）の設備を使用している場合に、金型に接触する面に流動性が悪いスタンパブルシートを置くと、金型に接触した時点で接触面の冷却が始まり、フロー成形時に、流動性の悪い原料は流動せずに残り、流動性の良い原料のみが流れてしまう現象が生じる。
【０００５】
即ち、成形時に、所定の寸法に切断された流動性の良い第１のスタンパブルシート１１と、流動性の悪い第２のスタンパブルシート１２とを、それらの熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱し、次いで、図３に示すように、第２のスタンパブルシート１２を最上層とし、その下に第１のスタンパブルシート１１ａ、１１ｂを２つ重ねて下型１４の上に３層にして載置する。
次に、図４に示すように、この上に上型１３を閉じて、図示しないプレス機で加圧すると、金型内の末端にショートショット（流動不良による欠け）１５が生じて所望の形状の成形品を成形することができない
【０００６】
このように、この成形方法では、流動性の悪いスタンパブルシート１２が金型表面に接するチャージ部、又はその面積より原反がプレスによりつぶされる程度の範囲までしか流れることが無いので、部分的な補強として使いたい場合しか有効でなく、成形品末端のフロー部まで補強することができない。
【０００７】
一方、特開平５−３２９９４８１号のガラス繊維強化熱可塑性樹脂（コンソリシート）の多孔性成形品の製造方法では、樹脂とガラス繊維を混合した原料で曲げ特性に優れた多孔性成形品を得ることを目的としており、多孔性シート３枚以上を、最外層の多孔性シートのガラス繊維含有量が内層の多孔性シートのそれよりも大となるように積層した後、加熱および加圧により接着一体化し、再度膨張成形している。
しかし、この発明では、多孔性シートを用いており成形品内に細孔が残る点、およびコンソリシートを金型内で流動させることが無く、得られる完成品より大きい面積の原料を投入し、シートが膨張した後に面形状を加圧より得て、端末を完成品に合わせて切除するので、その部分はスクラップとして廃棄する必要がある。
【０００８】
次ぎに、特公平２−４８４２３号の繊維強化合成樹脂成形品およびその製造方法では、樹脂とガラス繊維を混合したシートを積層させて膨張後、形状を保持できる程度に加圧を加えることで成形を行うが、樹脂及びガラス繊維を流動させるまで加圧しないため、成形品内に孔が残り、この空気層が断熱効果を生むため、冷却時間が長くなり、サイクルタイムも長くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平５一３２９９４８１号公報
【特許文献２】特公平２−４８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、ガラス繊維の含有割合が異なることでフロー成形時の流動性が異なる複数のスタンパブルシートを積層してフロー成形する際に、流動性が良いスタンパブルシートの成形条件で成形しても、流動性の悪いスタンパブルシートを金型の端末にまで流動させることができる強化プラスチック成形品およびその成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記課題を解決するために、請求項１の強化プラスチック成形品の発明では、
２０〜４０重量％のガラス繊維を含有した第１のスタンパブルシートと、７０〜８０重量％のガラス繊維を含有し前記第１のスタンパブルシートよりフロー成形時の流動性が悪い第２のスタンパブルシートを積層して金型上に載置し、プレス機を用いたフロー成形により一体成形された強化プラスチック成形品であって、
金型の上型および下型に直接に第２のスタンパブルシートが接することがないよう第２のスタンパブルシートを中間層に配置し、その上および下に第１のスタンパブルシートをそれぞれ配置し、第１のスタンパブルシートの成形条件でフロー成形してなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の強化プラスチック成形品の成形方法の発明では、
２０〜４０重量％のガラス繊維を含有した第１のスタンパブルシートと、７０〜８０重量％の強化繊維を含有し前記第１のスタンパブルシートよりフロー成形時の流動性が悪い第２のスタンパブルシートを積層して金型上に載置し、プレス機を用いたフロー成形により一体成形してなる強化プラスチック成形品の成形方法であって、
金型の上型および下型に直接に第２のスタンパブルシートが接することがないよう第２のスタンパブルシートを中間層に配置し、その上および下に第１のスタンパブルシートをそれぞれ配置し、第１のスタンパブルシートの成形条件でフロー成形してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、ガラス繊維の含有量が多く高い強度を持つがフロー成形時の流動性の悪いスタンパブルシートと、フロー成形時の流動性の良好なスタンパブルシートとをフロー成形して所定の形状に一体成形する場合に、流動性の良いスタンパブルシートのフロー成形の設備をそのまま使用し、流動性の悪いスタンパブルシートを成形品の末端まで流動させ、成形品の強度を高めることができる。
また、この発明の成形方法では、金型内でスタンパブルシートを成形品の端末に流動させるまで成形圧力を加えるため、スタンパブルシート内部の空気が製品外へ排出され、冷却効率が良好となり、サイクルタイムが短くなる。
更に、成形品内に細孔が残らないため、強度的に従来のものよりも優れ、廃却する部分もないので原料となるシートの節約ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、この発明のスタンパブルシートを用いた強化プラスチック成形品およびその成形方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
スタンパブルシートの成形には、プレス機を使用したフロー成形を用いる。
フロー成形では、前述のようにスタンパブルシートをマトリックス樹脂の融点以上に加熱後、金型上に載置し、材料を圧縮、流動させ、所望形状の強化プラスチック成形品を成形する。
【実施例１】
【００１４】
流動性の良い第１のスタンパブルシート１は、２０〜４０重量％のガラス繊維を含有したスタンパブルシートであって、本実施例ではマット状のガラス繊維で強化されたポリプロピレンマトリックスからなるクオドラントジャパン社の「ＧＭＴ（ガラスマットサーモチティックス）」（商品名）を用いた。
【００１５】
使用される熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンその他の加熱によって溶融する樹脂であればよく、特に制限されない。
例えば、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂などが挙げられ、さらに、これらの変性物等が挙げられ、樹脂は１種単独または２種以上を組合せて用いてもよい。
【００１６】
次ぎに、流動性が悪い第２のスタンパブルシート２は、ガラス繊維が７０〜８０重量％含有されたもので、本実施例では熱可塑性樹脂を主材とするマトリックス中にガラス繊維およびガラス繊維束が分散されており、熱可塑性樹脂としてはポリプロピレンに限らず、ポリエチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチックなど、前述のスタンパブルシート１１と同様の樹脂を用いることができる。
本実施例では、第２のスタンパブルシート２としてガラス繊維が７４重量％、特殊ポリプロピレン２６重量％からなる東洋紡の「クイックフォーム」（登録商標）を用いた。
【００１７】
フロー成形に用いる用いる設備は、第１のスタンパブルシート１のフロー成形用の設備を用いており、金型温度は、流動性の良い第１のスタンパブルシート１のフロー成形に適した温度（４０〜７０℃）に設定してある。
そこで、図１に示すように、流動性が悪い第２のスタンパブルシート２を中間層とし、流動性の良い第１のスタンパブルシート１（説明の便宜上１ａ、１ｂとする）を第２のスタンパブルシート２を上下に挟むようにサンドイッチ状に積層して金型内へ載置する。
第１と第２のスタンパブルシート１ａ、１ｂ、２の厚みはほぼ均一であって、本実施例では３．８ｍｍ〜５ｍｍの範囲となっているが、これに限定されるものではない。
【００１８】
これにより、第２のスタンパブルシート２は、下型４および下降する上型３のいずれの金型接触面とも接触せずにプレス成形を行うことができる。
本実施例で 成形圧力は２００Ｋｇ／ｃｍ２としたが、公知の流動性の良いスタンパブルシート１の成形圧力と同程度であればよい。
これにより、流動性の悪い第２スタンパブルシート２であっても、温度が急激に下がらずに上下から圧下されるので、金型内で中間層として末端まで流動して賦形され、ショートショットが発生しない。
【００１９】
ここで、第２のスタンパブルシート２を上側と下側で挟むように配置した第１のスタンパブルシート１ａ、１ｂは、同一組成の流動性の良いスタンパブルシートでなくてもよく、２０〜４０重量％のガラス繊維を含有し、前記金型温度で成型可能な流動性の良い特性を有するスタンパブルシートであれば適宜組み合わせて用いることができる。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】フロー成形で流動性が悪いスタンパブルシートを中間層に積層して金型に載置する工程を示す概略図である（実施例１）。
【図２】同フロー成形でシート原料を加圧した工程を示す概略図である（実施例１）。
【図３】フロー成形で流動性が悪いスタンパブルシートを最上層に積層して金型に載置する工程を示す概略図である。
【図４】同フロー成形でシート原料を加圧した工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、１１    第１のスタンパブルシート
２、１２    第２のスタンパブルシート
３、１３    上型（金型）
４、１４    下型（金型）
１５        ショートショット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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