JP2006124647A - 樹脂組成物並びに樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂成形品は、熱可塑性樹脂1のマトリックス中に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維2が分散しているものである。樹脂成形品は、熱可塑性樹脂の融点より高く且つ繊維の融点より低い成形温度で成形される。本発明は燃料にさらされる燃料系部品(燃料タンク等)に好ましく適用でき、その場合、CE10に対する65℃での燃料透過係数が1.0×10-11m3・m/m2/sec/MPa以下である熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
(2)本発明の樹脂成形品は、熱可塑性樹脂のマトリックス中に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維が分散していることを特徴としている。
(3)本発明の樹脂成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維を混合し、前記熱可塑性樹脂の融点より高く且つ前記繊維の融点より低い成形温度で成形することを特徴としている。
熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、好ましいものとして次のものを例示できる。
(1)後述する燃料系部品の成形に適用する場合、燃料バリア性の高い熱可塑性樹脂、具体的にはトルエン/イソオクタン/エタノールの混合体積比が45/45/10の組成の試験燃料(以下「CE10」という。)に対する65℃での燃料透過係数が1.0×10-11m3・m/m2/sec/MPa以下である熱可塑性樹脂が好ましい。
(2)耐燃料油性に優れた熱可塑性樹脂、具体的には65℃でのCE10による飽和膨潤量が10質量%以下である熱可塑性樹脂が好ましい。
(3)流動性の高い熱可塑性樹脂、具体的にはASTM−D1238に従って測定したメルトフローレート(MFR)(5000g荷重)が15g/10分以上である熱可塑性樹脂が好ましい。
(4)種類としては、ポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、ケトン樹脂、ポリアミド樹脂及びフッ素系樹脂の群から選ばれる1種(単体)又は2種以上のブレンドであることが好ましい。
(5)前記(1)(2)(3)の何れか一つ又は二つ以上の条件を満たす前記(4)の種類の熱可塑性樹脂がより好ましく、その幾つかの例を表1に示す。
繊維としては、前記のとおり熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維である。熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の繊維としたのは、熱可塑性樹脂の溶融に対して繊維形態を保つためである。また、長さ4〜20mmの繊維としたのは、4mm未満であると耐衝撃性を高める効果が低下し、20mmを越えると成形品の外観が低下する傾向があるからである。より好ましくは、長さ6〜10mmの繊維である。繊維について、その他は特に限定されないが、好ましいものとして次のものを例示できる。
(1)有機繊維又はカーボン繊維であること。その他の繊維(例えばガラス繊維)は、採用可能ではあるが、除いてもよい。
(2)有機繊維の種類としては、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート繊維及びポリテトラフルオロエチレン繊維の群から選ばれる1種(単体)又は2種以上の混合であることが好ましい。その幾つかの例をカーボン繊維とともに表2に示す。
(1)不融性の繊維は、どのような熱可塑性樹脂にも混合できる。
(2)熱溶融性の繊維は、より融点の高いどのような熱可塑性樹脂にも混合できる。
(3)具体的な組み合わせとして、表3の左欄の熱可塑性樹脂と右欄の繊維との組み合わせを例示できる。
熱可塑性樹脂には、繊維の他に添加物を添加してもよく、次のものを例示できる。
(1)酸化防止剤
(2)改質剤:カップリング剤、可塑剤、結晶核剤、金属石鹸、離型剤、着色防止剤、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤、発泡剤などの通常の改質剤を配合することができる。
(3)充填材
樹脂組成物の混合比率は、繊維が5〜50質量%で、熱可塑性樹脂とその他の添加物が残部であることが好ましい。繊維が5質量%未満であると、耐衝撃性を高める効果が低下し、繊維が50質量%を越えると、成形加工性(外観・溶着性)が低下する傾向があるからである。より好ましくは、繊維が20〜40質量%である。
樹脂組成物の製造方法(熱可塑性樹脂と繊維との混合方法)は、特に限定されないが、次に例示する方法が好ましい。図1(a)に示すように、樹脂押出機先端に取り付けたクロスヘッド8に、溶融した熱可塑性樹脂1を供給するとともに、多数本の連続状の繊維2を供給する。該繊維2の供給は、多数本のモノフィラメントからなる繊維束(糸)2aをボビン9に巻いておき、該ボビン9から複数本の繊維束2aを送る等して行うことができる。クロスヘッド8から、引き揃えられた多数本の繊維に熱可塑性樹脂がコーティングされた状態の長尺体3を押し出し、該長尺体3を所定の長さ(この長さが繊維の長さとなる。)のペレット4にカットすることにより、ペレット状の樹脂組成物を得ることができる。また、このペレット4を射出成形機等の混練機で溶融及び混合することにより、溶融状の樹脂組成物を得ることができる。
図1(b)は、溶融状の樹脂組成物又はそれにより成形された樹脂成形品におけるミクロ組織を模式的に例示する拡大図であり、熱可塑性樹脂1のマトリックス中に繊維2がモノフィラメント単位に分離して分散した状態(モノフィラメントの一部が互いに部分的に絡み合っていてもよい。)を示している。このような分散状態が好ましいと考えられる。繊維2は熱可塑性樹脂1よりも融点の高い又は不融性のものなので、熱可塑性樹脂1の溶融にも拘わらず繊維形態を保っている。また、前記のとおり繊維2の繊維長が4mm以上であると、同図に示されているように、絡み合いが多くなる。このように繊維2が分散していると、樹脂成形品に衝撃力が加わったときに、熱可塑性樹脂1のマトリックスと繊維2との間の摩擦により衝撃エネルギが吸収されて、耐衝撃性が高くなるのでないかと推定される。特に繊維2の繊維長4〜20mmの長繊維であると、その摩擦も多くなり、また絡み合いが多くなることも相俟って耐衝撃性がより高くなるものと考えられる。
樹脂成形品は、特定用途の物品に限定されず、自動車の部品・内装品、電気電子装置の部品・ケース、機械装置の部品・ケース、室内装置品の本体・ケースなど、各種用途の樹脂成形品に実施することができる。とりわけ、燃料バリア性に優れた熱可塑性樹脂に繊維を混合することにより、燃料バリア性と耐衝撃性とが両立するので、燃料にさらされる燃料系部品に好ましく適用することができる。燃料系部品としては、燃料タンク、バルブ、燃料ホース、燃料ホース継ぎ手、燃料ポンプ、燃料ポンプハウジング、キャニスター等を例示でき、特に燃料タンクに適する。
樹脂成形品の成形方法としては、特に限定されないが、溶融成形(射出成形、射出プレス成形等)、ブロー成形、押出成形、スタンピング成形、真空成形、圧空成形、スラッシュ成形、圧縮成形等を例示できる。特に燃料系部品の場合は溶融成形が好ましい。
樹脂成形品の成形方法は、上記のとおり前記熱可塑性樹脂の融点より高く且つ前記繊維の融点より低い成形温度であるが、好ましくは前記熱可塑性樹脂の融点より10〜50℃高く且つ前記繊維の融点より20〜30℃以上低い成形温度である。熱可塑性樹脂の溶融を確実にするとともに、繊維の溶融を確実に防ぐためである。
(1)前記樹脂組成物を、前記熱可塑性樹脂の融点より高く且つ前記繊維の融点より低い成形温度にて、アッパシェル用の成形型に射出してアッパシェル10を射出成形し、ロアシェル用の成形型に射出してロアシェル20を射出成形する(図2(a))。
(2)アッパシェル10の下端面11とロアシェル20の上端面21とを熱板加熱して突き合わせ(熱板溶着)、溶着部30を形成する(図2(b)(c))。
(3)アッパシェル10の取付穴13(射出成形時に形成されるが、該成形後の穴あけ加工でもよい。)に、ポンプモジュール14の取付板14aをロックリング15により取り付ける(図2(b))。
(A)前記樹脂組成物を用いてアッパシェル10及びロアシェル20を射出成形するので、生産性が高い。また、前記のとおり流動性の高い熱可塑性樹脂を用いるので、成形性に優れ、欠肉が生じないとともに、衝撃特性や引張り強さが確保される。
(B)燃料バリア性(特にガソリン、アルコールに対するバリア性)の高い熱可塑性樹脂を用いてアッパシェル10及びロアシェル20を射出成形するので、一般部における燃料透過を抑制することができる。また、溶着部30においても該熱可塑性樹脂どうしが融合した構造となるため、溶着部30の燃料バリア性は一般部と同等であり、燃料透過を抑制することができる。
(C)長さ4〜20mmの繊維が分散していることにより耐衝撃性が増すので、耐衝撃性に優れた燃料タンクを得ることができる。
実施例3は、ナイロン6樹脂にナイロン66繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はナイロン6の融点より高く且つナイロン66の融点より低い約240℃である。
実施例4は、POM樹脂にナイロン66繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はPOMの融点より高く且つナイロン66の融点より低い約200℃である。
実施例5は、PBT樹脂にナイロン66繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はPBTの融点より高く且つナイロン66の融点より低い約240℃である。
実施例6は、PBT樹脂にアラミド繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はPBTの融点より高く且つアラミドの融点より低い約240℃である。
実施例7は、ナイロン6樹脂にアラミド繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はナイロン6の融点より高く且つアラミドの融点より低い約240℃である。
実施例8は、PPS樹脂にアラミド繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はPPSの融点より高く且つアラミドの融点より低い約240℃である。
比較例2は、PPS樹脂にオレフィン系ゴムとしてのエポキシ変性ポリエチレン及びエチレン−αオレフィン共重合体を総量30質量%混合した樹脂組成物であり、成形温度は300℃である。
比較例3は、PBT樹脂にPET繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はPBTの融点より高く且つPETの融点より高い約250℃である。
比較例4は、ナイロン6樹脂にナイロン66繊維を混合した樹脂組成物であり、成形温度はナイロン6の融点より高く且つナイロン66の融点より高い約260℃である。
射出成形したテストピースに後加工してノッチを付け、ASTM−D256に従って、温度雰囲気−40℃で、ノッチ付アイゾット衝撃強度を測定した。
[燃料透過量の測定(カップ法)]
カップ法とは、図4に示すようなフランジ付きのカップ(内径:34mm、カップ内高さ:25mm)40に、試験燃料Fを17ml投入し、フランジ部41に試験片Sを載せ、さらに、金網42を介して押えリング43で押さえて、ボルト44でセットし、続いて、このカップ組立体を反転させて、試験燃料Fの逸散量を経時測定する方法である。試験燃料FはCE10とし、65℃にて測定した。数値は、1mm厚に換算したときの値である。
[飽和膨潤時の寸法変化率の測定]
65℃のCE10に2000時間浸漬した前と後における、テストピース(ISO3167に規定される多目的試験片タイプA中央部)の幅方向の寸法を測定し、寸法変化率を求めた。
(1)アッパシェル10及びロアシェル20を射出プレス成形すること。
(2)本発明の樹脂組成物を用いて、燃料タンク以外の各種用途の樹脂成形品を溶融成形すること。
(3)本発明の樹脂組成物を用いて、溶着部を有しない樹脂成形品を溶融成形すること。
2 繊維
4 ペレット
10 アッパシェル
20 ロアシェル
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維が混合された樹脂組成物。
- 前記繊維が有機繊維又はカーボン繊維である請求項1記載の樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂のマトリックス中に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維が分散している樹脂成形品。
- 前記繊維が有機繊維又はカーボン繊維である請求項3記載の樹脂成形品。
- 樹脂成形品は燃料にさらされる燃料系部品である請求項3又は4記載の樹脂成形品。
- 熱可塑性樹脂は、トルエン/イソオクタン/エタノールの混合体積比が45/45/10の組成の試験燃料に対する65℃での燃料透過係数が1.0×10-11m3・m/m2/sec/MPa以下の熱可塑性樹脂である請求項5記載の樹脂成形品。
- 熱可塑性樹脂に、該熱可塑性樹脂よりも融点の高い又は不融性の長さ4〜20mmの繊維を混合し、前記熱可塑性樹脂の融点より高く且つ前記繊維の融点より低い成形温度で射出成形する樹脂成形品の製造方法。
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