(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるものを溶融混練し、最終の成形品に相等する金型容積よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の射出完了前若しくは完了後に金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、
前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、
前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温である
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【請求項２】
ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるものを溶融混練し、閉じた金型中に該溶融した原料を射出するにあたり、キャビティ部の容積が射出される該溶融原料の全体積よりも小さくなるように閉じた状態の金型に射出し、しかる後、金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、
前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、
前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温である
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【請求項３】
ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるものを溶融混練し、キャビティ内に溶融樹脂を射出するのと同時又は射出開始後、可動金型を前進させて一旦圧縮し、しかる後に、金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、
前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、
前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温である
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【請求項４】
請求項１〜３において、溶融混練に供する材料として、ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるもの１００重量部に対し、発泡剤を０.0１〜３重量部配合したものを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【請求項５】
請求項１〜３における軽量成形品の空隙率が、３０〜８０％である請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法に関し、詳しくは特定の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた射出成形により、軽量で、良好な表面状態を有し、高強度、高剛性である繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引張強度、剛性、耐熱性を向上させる目的のため、従来、樹脂に種々の繊維を配合することが広く行われているが、繊維の配合量を増やした場合、高強度化は達成されるものの、成形品の比重が高くなるという欠点があった。
一方、軽量な成形体を得る方法としては、成形時に発泡剤を用いる発泡射出成形方法が知られている（特開平７−２４７６７９号公報等）が、この場合、軽量化を達成するためにはかなりの量の発泡剤を用いなければならないし、また発泡剤を多く用いたとしても発泡倍率を高くすることはそれほど容易ではなく、十分な軽量化はなし得ない。さらには、不均一な発泡のために成形品表面外観が劣ったり、内部に大中空部が生じたりして、強度、剛性の点で満足のいく成形品を得ることができなかった。
【０００３】
また、樹脂に繊維を配合しつつ、かつ発泡剤を用いて射出成形を行う場合でも上記と同様に、射出成形時、十分な発泡が得られなかったり、成形品表面にシルバーマークのような不良現象が発生したり、強度の点で問題が多く、実用化には至っていないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、繊維長の長い特定の繊維含有熱可塑性樹脂ペレットを用いて表面外観、強度、剛性に優れた、軽量の成形品を発泡剤を多量に用いる必要もなく製造する方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、軽量化と強度を満足し、表面外観にも優れ、さらに成形品のすべての面において十分膨張している繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を射出成形によって得るべく、鋭意検討した結果、例えば、最終の成形品に相当する金型容積よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の射出完了前若しくは完了後に金型を最終成形品の容積まで開く方法を採る方法等を、先に提案したが（特願平８−２７７９２０号，特願平８−２９８５９９号，特願平８−２９８６００号）、これらの特定の成形原料と成形法の組み合わせに加え、さらに特定の金型条件にて成形を行うことにより、上記目的がより効果的に達成できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
【０００６】
即ち、本発明は、以下の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法を提供するものである。
（１）ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるものを溶融混練し、最終の成形品に相等する金型容積よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の射出完了前若しくは完了後に金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温であることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
（２）上記（１）と同様の原料を溶融混練し、閉じた金型中に該溶融した原料を射出するにあたり、キャビティ部の容積が射出される該溶融原料の全体積よりも小さくなるように閉じた状態の金型に射出し、しかる後、金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温であることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
（３）上記（１）と同様の原料を溶融混練し、キャビティ内に溶融樹脂を射出するのと同時又は射出開始後、可動金型を前進させて一旦圧縮し、しかる後に、金型を最終成形品の容積まで開くことにより繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品を製造するにあたり、前記金型は、雌型と、この雌型に摺動自在に嵌合する雄型と、を有し、前記雌型と前記雄型とで画成されるキャビティの容積が可変であって、前記雌型の内面において前記雄型が摺動する側面部分が他の部分より高温であることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
（４）上記（１）〜（３）の製造法において、溶融混練に供する材料として、ペレット中の繊維の長さが２〜１００ｍｍである繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）、又は該ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂の混合物を成形原料とし、該成形原料中の繊維含有量が５〜８０重量％であるもの１００重量部に対し、発泡剤を０.0１〜３重量部配合したものを用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
（５）上記（１）〜（３）における軽量成形品の空隙率が、３０〜８０％である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
１．繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法においては、繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）が成形原料として用いられる。
(1) 熱可塑性樹脂
ここで用いられる熱可塑性樹脂については特に制限はなく、例えばポリオレフィン系樹脂，ポリスチレン系樹脂，ポリ塩化ビニル系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリエステル系樹脂，ポリアセタール系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹脂，ポリ芳香族エステル系樹脂，ポリスルホン系樹脂，アクリレート系樹脂などが挙げられる。
【０００８】
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレンなどのα−オレフィンの単独重合体やこれらと他の共重合可能な不飽和単量体との共重合体などが挙げられる。
また、スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン，α−メチルスチレンなどの単独重合体やこれらと共重合可能な不飽和単量体との共重合体が挙げられる。
【０００９】
ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、塩化ビニル単独重合体や塩化ビニルと共重合可能な不飽和単量体との共重合体などが挙げられる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、６−ナイロン、１２−ナイロン、６，６−ナイロン、６，１０−ナイロン、６，１２−ナイロン、１１−ナイロンなどを挙げることができる。
【００１０】
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどがある。
ポリアセタール系樹脂としては、例えば、単独重合体のポリオキシメチレン及びトリオキサンとエチレンオキシドから得られるホルムアルデヒド−エチレンオキシド共重合体などが挙げられる。
【００１１】
ポリカーボネート系樹脂としては、４，４’−ジヒドロキシジアリールアルカン系ポリカーボネート、特にビスフェノールＡ系ポリカーボネートが好ましく用いられる。また、変性ビスフェノールＡ系ポリカーボネートや難燃化ビスフェノールＡ系ポリカーボネートなども用いることができる。
ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹脂は、例えば、ポリフェニレンエーテル，スチレンでグラフト化されたポリフェニレンエーテル，ポリエーテルエーテルケトン，ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられる。
【００１２】
ポリ芳香族エステル系樹脂としては、例えば、ポリアリレートなどが挙げられる。
ポリスルホン系樹脂は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホンなどを挙げることができる。
アクリレート系樹脂としては、例えば、メタクリル酸エステル重合体やアクリル酸エステル重合体などが挙げられる。
【００１３】
本発明においては、上記熱可塑性樹脂は単独でも、また二種以上を組み合わせて用いてもよい。さらには、例えば、アクリル酸，メタクリル酸，マレイン酸，フマル酸などの不飽和カルボン酸類、無水マレイン酸などの酸無水物またはその誘導体で変性された酸変性ポリオレフィン系樹脂も好ましく用いられる。これらの中では、特に無水マレイン酸が好適である。
【００１４】
これらの不飽和カルボン酸やその誘導体は、一種又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。また変性方法についても特に制限はない。
(2) 繊維
本発明に用いる繊維は特に問わない。ガラス繊維；ボロン繊維，炭化ケイ素繊維，アルミナ繊維，チッ化ケイ素繊維，ジルコニア繊維のセラミック繊維；銅繊維，黄銅繊維，鋼繊維，ステンレス繊維，アルミニウム繊維，アルミニウム合金繊維等の金属繊維；ポリエステル繊維，ポリアミド繊維，アラミド繊維，ポリアリレート繊維等の有機繊維；炭素繊維等が挙げられる。好ましくは、ガラス繊維が用いられるが、上記繊維の２種以上を併用しても構わない。
【００１５】
ガラス繊維を用いる場合は、カップリング剤で表面処理されたものが好ましい。カップリング剤としては、好ましくはアミノシラン，エポキシシラン等のシラン系カップリング剤，チタン系カップリング剤から任意のものを用いることができる。また、カップリング剤とともにガラス用フィルム形成性物質を併用することができる。このフィルム形成性物質には、特に制限はなく、例えばポリエステル系，ウレタン系，エポキシ系，アクリル系，酢酸ビニル系，イソシアネート系などの重合体が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス等のガラス繊維が好ましく用いられる。
【００１６】
本発明において、繊維としては、その平均繊維径が２０μｍ以下のものが好ましい。さらに、好ましくは１〜１７μｍ、より好ましくは３〜１４μｍのものである。１μｍより小さいとペレット製造時の樹脂の濡れ、含侵が困難となり、２０μｍを越えると溶融混練時の繊維の欠損が起こりやすくなる。
(3) 繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）の作製方法
繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）の作製については、特に制限されるものではないが、得られたペレット（Ａ）における繊維の長さが２〜１００ｍｍ、好ましくは３〜８０ｍｍ、より好ましくは５〜５０ｍｍであることが必要である。繊維長が２ｍｍより小さいと本発明の製造法を採用しても、十分な膨張が行われないため成形品の軽量化の達成は困難であり、機械的強度も充分でなく、反り変形も大きくなる場合がある。また、１００ｍｍを超えると射出成形が困難となるとともに、繊維の分散性が悪くなり、成形品の表面特性が低下する場合がある。
【００１７】
ペレット（Ａ）の作製については、例えば、以下に述べる方法が好ましく用いられる。
▲１▼集束された繊維束に熱可塑性樹脂を含浸・付着させる方法
用いる繊維を集束し、そこへ熱可塑性樹脂を含浸させ、溶融樹脂の付着した繊維束（ストランド）を引き抜き、切断することによりペレットを作製する方法であり、例えば、ガラス繊維や無機繊維，炭素繊維のように比較的折損し易い繊維を用いる場合に好ましく用いられる。繊維を適当な集束剤を用いて、好ましくは１００〜１００００本の範囲で集束した繊維束が用いられる。
【００１８】
集束剤としては、例えば、ウレタン系，オレフィン系、アクリル系，ブタジエン系，エポキシ系などがあるが、これらの中でウレタン系、オレフィン系が好ましい。繊維束に樹脂を付着、含浸させる方法としては、例えば、溶融樹脂に繊維束を浸漬して通す方法，コーティング用ダイに繊維束を通す方法，ダイを用いて繊維束の周りに溶融樹脂を押し出す方法などが挙げられる。なお、繊維への熱可塑性樹脂の含浸性、ペレットの製造性が満足されれば集束剤の使用は必ずしも必要としない。このようにして得られたストランド状の長繊維含有熱可塑性樹脂を冷却後、適切な長さのペレットに切断することにより、繊維が互いに平行に配列され、繊維長とペレット長とが等しい繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）を得ることができる。ペレットとして（Ａ）を２〜１００ｍｍの長さに切断したものを用いると、繊維の長さはペレット長と等しい２〜１００ｍｍとなる。
【００１９】
熱可塑性樹脂として、例えば、ポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられるが、その場合、メルトインデックス（２３０℃、２．１６ｋｇｆ）が、１０〜１０００ｇ／１０分の範囲のものが、含侵性、成形性などの点で好ましい。なお、前記ペレットとしては、ストランド状のものを切断したものに限らず、シート状、テープ状、バンド状に成形したものを繊維長さが実質的に２〜１００ｍｍになるように切断したものであってもよい。
【００２０】
該方法による場合、ペレット（Ａ）中における繊維含有量が２０〜８０重量％になるように樹脂と繊維を配合するのが好ましい。２０重量％未満では、ペレット作製時連続してストランドを引き出せないおそれがあり、８０重量％を超えると、繊維束中への樹脂の含浸が悪くなるおそれがある。
▲２▼バンバリーミキサー等を用いて熱可塑性樹脂と繊維とを混練する方法
バンバリーミキサー等の中に熱可塑性樹脂と繊維を加え、加熱することにより樹脂を溶融させ、しかる後に押出機から押出し、ストランドを切断することによりペレットを作製する方法である。例えば、有機繊維のように比較的折損しにくい繊維を用いる場合に好ましく採られる方法である。
【００２１】
該方法における繊維の量は、熱可塑性樹脂と繊維からなる全体に対し５〜８０重量％になるように適宜選べばよい。
該方法による場合、（Ａ）中の繊維はペレット中において互いに平行に配列しているとは必ずしも限らない。
２．繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法は、前記の繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）単独、あるいは（Ａ）と熱可塑性樹脂との混合物を成形原料とし、必要に応じて少量の発泡剤を配合したものを、特定条件の射出成形により成形する。
(1) 成形原料
繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）については前記のとおりであるが、繊維含有量は５〜８０重量％、好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは１５〜５５重量％であることが必要である。繊維含有量の異なるペレットや繊維長の異なるペレットを必要に応じて混合して用いることもできる。繊維含有量の異なるペレットを必要に応じて混合して用いる場合であっても、繊維含有量は全体に対し５〜８０重量％、好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは１５〜５５重量％であることが必要である。
【００２２】
また、繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）と熱可塑性樹脂との混合物を成形原料として用いる場合、該熱可塑性樹脂としては、ペレット、粒状体、粉体などその形状には制限はないが、ペレットを用いることが好ましい。この場合においても、（Ａ）と熱可塑性樹脂との混合は制限はなく、（Ａ）と熱可塑性樹脂との混合物からなる成形原料全体に対し、繊維含有量が５〜８０重量％、好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは１５〜５５重量％であることが必要である。５重量％より少ないと製品の剛性や耐衝撃性が不十分になるおそれがある。また、８０重量％を超えると成形品中に未解繊の繊維が残ったり、製品の外観が悪くなる場合がある。この場合、（Ａ）と熱可塑性樹脂との混合物からなる成形原料全体に対し、繊維含有量が５〜８０重量％であればよく、（Ａ）自身の繊維含有量は５〜８０重量％に限られず、特に問わない。
【００２３】
またタルク、マイカ、炭酸カルシウムなどの強化剤、充填剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、分散剤などを含有していてもよい。
さらに、本発明の軽量成形品の製造法（４）においては、繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）１００重量部、又は繊維含有熱可塑性樹脂ペレット（Ａ）及び熱可塑性樹脂からなる混合物１００重量部に対し、発泡剤を０.0１〜３重量部配合した配合物が射出成形に供される。０.0１重量部より少ない場合、十分な量のガスが発生せず、金型を後退させキャビティを拡大したときに、キャビティ内が負圧状態になり、安定した膨張が行われず、成形品の表面にうねりが生じ平滑性が悪くなったりするおそれがある。３重量部を超える場合、キャビティ内にガスが多くなりすぎ、成形品に空隙部の偏在等が生じ、機械的強度が低下するおそれがある。発泡剤の種類は特に問わないが、熱により分解しガスが発生するものであることが必要である。好ましい発泡剤の量は、発泡剤の種類及び成形に供される原料に含有されている繊維の種類又は量によっても異なるが、一般に、繊維量が３０〜８０重量％の場合、成形に供される原料１００重量部に対し０.0１〜０.8重量部であり、繊維量が２０〜３０重量％の場合、同様に０.0５〜１.5重量部であり、繊維量が５〜２０重量％の場合、同様に０.1〜３重量部である範囲から選ばれる。
【００２４】
発泡剤としては、具体的には、シュウ酸誘導体，アゾ化合物，ヒドラジン誘導体，セミカルバジド，アジ化合物，ニトロソ化合物，トリアゾール，尿素及びその関連化合物，亜硝酸塩，水素化物，炭酸塩及び重炭酸塩等が用いられる。
(2) 成形方法
本発明の製造法は、成形原料を溶融し、閉じた金型中に該溶融原料（前記の製造法（１）にあっては溶融樹脂をいい、製造法（４）にあっては溶融樹脂に発泡剤を配合したものをいう。以下同じ。）を射出するのであるが、その際、例えば、次の▲１▼〜▲３▼で示す方法から選ばれる。
【００２５】
▲１▼最終の成形品に相等する金型容積よりも小さくなるように閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の射出完了前若しくは完了後に金型を最終成形品の容積まで開くことにより行う方法。
この場合の最初の金型の閉じ具合は、成形原料中の繊維の含有量、繊維長さなどをもとに適宜設定すればよい。また、金型を開くタイミングは金型の温度、成形品表面のスキン層の厚み、成形品の厚みなどを考慮して適宜決定すればよい。
【００２６】
具体的には、図１及び図２に示すように、固定金型及び可動金型からなり、キャビティ部が該固定金型及び可動金型から形成され、可動金型を前進又は後退させることによりキャビティ部の容積を可変とし得る金型を用いて成形を行うのがよい。即ち、閉じた金型中に溶融樹脂を射出し、樹脂の射出が完了し閉じた金型内へ樹脂が充満された直後、キャビティ部分が最終成形品に相等する状態になるように可動金型を後退させることにより成形を行うのが望ましい。可動金型を後退させる速度は、用いた樹脂等の成形原料或いは最終成形品の形状等によっても異なるが、通常、０.1〜１０ｍｍ／秒の範囲で選ばれる。さらには、速度は必ずしも一定にする必要はなく、後退初期から徐々に速度を速めていってもよい。
【００２７】
▲２▼キャビティ部の容積が射出される該溶融原料の全体積よりも小さくなるように閉じた状態の金型に射出し、しかる後、金型を最終成形品の容積まで開くことにより行う方法。
この方法は、前記▲１▼の方法を改良したもので、射出前の金型の閉じ方として、キャビティ部の容積が射出される該溶融原料の全体積量よりも小さくなるようにしておくものである。この状態で射出を開始すると同時にコアバックを開始する。射出される溶融樹脂は金型に押しつけられ面転写が良くなるとともに、連続してコアバックが行われるため、ヘジテーションがなく、良好な膨張性を示す。これにより、良好な表面状態をもつ成形品を得ることができる。
【００２８】
射出される溶融原料の全体積量よりも、どの程度キャビティ部の容積が小さくなるように閉じさせておくかについては、用いる樹脂の種類，含有する繊維の量等に応じて適宜決めればよい。通常、キャビティ部の容積を、射出される溶融原料の全体積量に対し、６０〜９９％、好ましくは８０〜９５％の範囲にしておくのが好ましい。或いは、成形品が板状のものである場合には、溶融原料をすべて充填した場合に得られる成形品の厚みに対し、その厚みの６０〜９９％、好ましくは８０〜９５％になるようにキャビティ部を小さくすべく、金型を閉じさせておくのが好ましい。
【００２９】
このように閉じた金型内に溶融原料を射出し、続いて金型を最終成形品の容積まで開く操作操作を行う。金型を開き始めるタイミングは金型の温度、成形品表面のスキン層の厚み、成形品の厚みなどを考慮して適宜決定すればよい。このコアバック操作は、射出と同時に開始してもよく、また射出が完了する直前に開始してもよい。通常、溶融原料の充填速度は極めて速いので、射出が完了する直前まで待つ必要はなく、射出開始と同時にコアバック操作を開始することが好ましく行われる。最終成形品の容積になるまで金型を開き、冷却することによって最終の軽量成形品が得られる。可動金型を後退させる速度は前記▲１▼と同様である。
【００３０】
▲３▼キャビティ内に溶融樹脂を射出するのと同時又は射出開始後、可動金型を前進させて一旦圧縮し、しかる後に、金型を最終成形品の容積まで開くことにより行う方法。
この方法は、前記▲１▼及び▲２▼のように原料の射出後、直ぐに金型を開き始めるのではなく、一旦可動金型を前進させて原料を圧縮した後に開く方法である。
【００３１】
この方法による場合、最初のキャビティの容積は金型を開いた状態、即ち、最終成形品の容積にしておいてもよく、それより小さい容積でもよい。低い射出圧力で樹脂の射出を行うことにより、射出充填時に生じやすい繊維の折損や配向を効果的に防ぐことが可能になるという観点から、金型を開いた状態であることが好ましい。溶融樹脂を射出するのと同時又は射出開始後、金型内に樹脂が充満するように一旦可動金型を前進させるが、この場合の前進させる距離は、通常、０.1〜５０ｍｍの範囲にするのがよい。特に、成形品表面でのエアーの巻き込みによるフローマーク等の外観不良発生防止の点から、０.1〜２０ｍｍの範囲が好ましい。前進させる速度は、通常、０.5〜３０ｍｍ／秒の範囲から適宜選ばれる。
【００３２】
キャビティ部を圧縮するタイミングとしては、溶融樹脂の射出と同時に開始してもよく、また射出開始後に行ってもよい。通常、溶融原料の充填速度は極めて速いので、射出が完了する直前まで待つ必要はなく、射出と同時に圧縮を開始することが好ましく行われる。
続いて金型を最終成形品の容積まで開く操作を行うが、金型を開き始めるタイミング及び可動金型の後退速度については、前記▲１▼及び▲２▼で述べたのと同様である。
(2) 金型温度
本発明においては、用いられる金型において、最終成形品の端部が形成される部分が他の部分より高い温度になるようにして成形することが必要である。ここでいう端部とは、図１及び図２に示すように、可動金型の後退により、固定金型とにより形成される面を含む最終成形品の側面部をさす。このように端部が形成される部分の温度を他の部分より高くすることにより、最終製品の端部が形成される部分が、固定金型に接することにより先に冷却され、固化されてしまうことによって引き起こされる膨張不十分を防止することができる。用いられる金型において、端部が形成される部分が他の部分より、どの程度高い温度であればよいかについては、用いる樹脂等の成形原料の種類やキャビティ部の容積によって適宜選択すればよいが、具体的には、少なくとも１０℃以上高いことが好ましい。金型における該部分を他の部分より高い温度にする方法としては、特に制限はないが、該金型部分にヒーターを埋設したり、赤外線により加熱する方法等が好ましく行われる。
４．繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品
本発明の製造法によって得られる繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品は、繊維含有量は５〜８０重量％、好ましくは５〜６０重量％、より好ましくは１５〜５５重量％である。また、その空隙率は３０〜８０％、好ましくは４０〜７５％であり、より好ましくは５０〜７０％である。なお、空隙率とは、成形品中の繊維や樹脂などの占める容積を除いた、いわゆる空隙部の容積の全体に対する比率をいい、例えば、素材と製品の比重の比率や、製品を製造する際の発泡倍率等をもとに算出することもできる。
【００３３】
本発明の製造法においては、各種軽量成形品の製造が可能である。本発明にかかる製造法によって得られる繊維強化熱可塑性樹脂軽量成形品は、特に形状や大きさに制限はないが、好適には板状成形品、特に３０ｍｍ以下の板状系の成形品、型物成形品が含まれる。具体的には、自動車部品（例えば、インパネコア，バンパービーム，ドアステップ，ルーフラック，リアクォーターパネル，エアクリーナーケース，サンシェードなど）、自動二輪車等に搭載されるヘルメット収納用ボックスのように軽量でかつ耐衝撃性，強度が要求されるところに用いられる各種箱状物、家電部品、建築部材（例えば、コンクリートパネル（コンクリート型枠），ケーブルトラフ，壁材，床材など）、ユニットバスの床材、ウォーターパンなどが挙げられる。
【００３４】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
下記の実施例及び比較例において、成形品の評価は下記の方法で行った。
６００ｍｍ×３００ｍｍ×肉厚ｔｍｍテスト用矩形板について、以下に述べる評価を行った。
（ａ）製品端部の膨張状態
▲１▼端部膨張率＝ａ／ｔ
▲２▼中央部膨張率＝ｂ／ｔ
ここで、ａは、図３に示すように、可動金型のコアバックの終了後も固定金型における製品の端部形成部に接していることにより形成された側面部の厚みをさす。また、ｂは、可動金型のコアバックの終了による膨張後の最終成形品の厚みをさす。また、ｔは、可動金型をコアバックする前の状態での製品の厚みをさす。
（ｂ）反り量：  テスト用矩形板を定盤上に設置し、図４に示すように左右の端が定盤から反り上がった距離を求め、次式により反り量を求めた。
【００３５】
反り量＝  ｈ1 ＋ｈ2 
（ｄ）膨張状況：  テスト用矩形板の中央部を切断し、切断面を目視により評価した。
〔実施例１〕
ポリプロピレン（出光石油化学（株）製，商品名Ｊ−６０８３Ｈ）９６重量部に無水マレイン酸含有量１重量％の無水マレイン酸変性ポリプロピレン４重量部を加え、これをダイスの中に押し出す一方、γ−アミノプロピルトリエトキシシランで表面処理された繊維径１３μｍのガラス繊維をウレタン系集束剤で１７０本束ねたガラスロービングをダイスに引き入れ、繊維束へ樹脂を含浸させた後、繊維を引き抜き、冷却後ペレットの長さが１５ｍｍになるように切断した。得られたペレット中の繊維量は４０重量％であった。
【００３６】
このペレットを、射出成形機（三菱重工業株式会社製：８５０ＭＧＷ、出光圧縮ユニット装着）にて、金型（６００ｍｍ×３００ｍｍ×ｔｍｍ厚み可変の矩形）を用いて射出成形を行った。このとき、樹脂温度は２５０℃とし、金型において、成形品の端部に対応する部分は８０℃とし、それ以外の部分は４０℃とした。成形手順は次のとおりである。まず、予め厚み（ｔ）が３ｍｍの成形品を得るのに必要な溶融原料量を計量しておいた。次に、成形品の厚み（ｔ）が３ｍｍとなるような位置まで可動金型を前進させセットした後、先に計量しておいた量の溶融原料の射出を開始した。射出開始とほぼ同時に、最終成形品の厚みが７.5ｍｍになるように可動金型を後退させて金型を開いた。冷却後、肉厚７.5ｍｍの軽量成形品を得た。評価結果を第１表に示す。
【００３７】
【表１】
0003960660.tif 000002
【００３８】
〔比較例１〕
金型温度をすべて４０℃の均一とした以外は、実施例１と同様に行った。評価結果を第１表に示す。
〔比較例２〕
最初から成形品の厚み（ｔ）が３ｍｍとなるような位置に金型コアをセットし、コアバックを行わなかった以外は、実施例１と同様に行った。評価結果を第１表に示す。
〔比較例３〕
成形原料として、ガラス繊維含有量が４０重量％で、ガラス繊維の重量平均繊維長が０.4２ｍｍである短繊維ガラス繊維強化ポリプロピレンを用いた以外は、実施例１と同様にして成形品を得た。評価結果を第１表に示す。
〔実施例２〕
ポリプロピレン（出光石油化学（株）製，商品名Ｊ−６０８３Ｈ）９５重量部に無水マレイン酸含有量１重量％の無水マレイン酸変性ポリプロピレン５重量部を加え、これを実施例１と同様にしてペレットの長さが８ｍｍになるように切断した。得られたペレット中の繊維量は６０重量％であった。このペレットにポリプロピレン（出光石油化学（株）製，商品名Ｊ−６０８３Ｈ）を、ガラス繊維含有量が３０重量％になるようにドライブレンドし、さらにこのドライブレンド物１００重量部に対し、発泡剤マスターバッチペレット〔ポリスレンＥＶ−３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）：発泡剤含有量＝３０重量％〕を０．３重量部ブレンドした後、以下の手順にした以外は実施例１と同様に射出成形を行った。  まず、予め厚み（ｔ）が３ｍｍの成形品を得るのに必要な溶融原料量を計量しておいた。次に、成形品の厚み（ｔ）が２ｍｍとなるような位置まで可動金型を前進させセットした後、先に計量しておいた量の溶融原料の射出を開始した。射出開始とほぼ同時に、最終成形品の厚みが９ｍｍになるようにコアバックを行った。冷却後、肉厚９ｍｍの軽量成形品を得た。評価結果を第１表に示す。
〔比較例４〕
金型温度をすべて５０℃の均一とした以外は、実施例２と同様に行った。評価結果を第１表に示す。
〔比較例５〕
成形原料として、ガラス繊維含有量が３０重量％で、ガラス繊維の重量平均繊維長が０.4８ｍｍである短繊維ガラス繊維強化ポリプロピレンを用い、さらに発泡剤マスターバッチペレット〔ポリスレンＥＶ−３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）：発泡剤含有量＝３０重量％〕を３重量部ブレンドしたものを用いた以外は、実施例２と同様にして成形品を得た。評価結果を第１表に示す。
〔比較例６〕
成形原料として、ガラス繊維含有量が３０重量％で、ガラス繊維の重量平均繊維長が０.4８ｍｍである短繊維ガラス繊維強化ポリプロピレンを用い、さらに発泡剤を１０重量部ブレンドしたものを用いて、最初から成形品の厚み（ｔ）が３ｍｍとなるような位置に可動金型をセットし、射出開始とほぼ同時に、最終成形品の厚みが９ｍｍになるようにコアバックを行った。この際、金型温度をすべて５０℃の均一とした。また、金型はカウンタープレッシャー用にシールを施した。それ以外は実施例２と同様におこなった。冷却後、肉厚９ｍｍの軽量成形品を得た。評価結果を第１表に示す。
【００３９】
【発明の効果】
本発明による繊維強化軽量熱可塑性樹脂軽量成形品の製造法は、発泡剤を多量に用いることなく製造することができ、得られた成形体は、軽量であるとともに、表面状態等の外観に極めて優れ、しかも表面にスキン層が形成されるため、繊維の補強と相まって高強度、高剛性である。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融樹脂充填完了時点であり、未膨張状態における固定金型及び可動
金型の概略平面図
【図２】可動金型を後退させ、膨張完了状態における固定金型及び可動金型の
概略平面図
【図３】端部膨張率及び中央部膨張率の測定における試験用矩形板の中央部で
の概略断面図
【図４】反り量試験用矩形板の概略平面図
【符号の説明】
１：  固定金型
２：  可動金型
３：  金型における加熱された部分
４：  溶融樹脂
５：  スプルー
６：  初期キャビティ部
７：  最終成形品におけるキャビティ部
８：  端部
【図１】
0003960660.tif 000003
【図２】
0003960660.tif 000004
【図３】
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【図４】
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