JP6875271B2 - 熱可塑性樹脂シートまたはフィルムのプレス成形による成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、無機フィラーを含有した熱可塑性樹脂シートまたはフィルムのプレス成形による成形体の製造方法に関するものである。詳しくは、プレス成形品側面部に樹脂の未充填部分、穴あき、割れ部分がなく、良好な外観を実現するプレス成形を用いる方法に関するものである。

近年、金属材料のプレス成形にて製造されていた自動車、電気・電子機器、家電製品などの各種部品・部材に代表される産業用部品が、無機フィラーと熱可塑性樹脂からなる成形材料に代替されている。これは、該成形材料を用いた成形体が高い強度を有し、軽量であることによる。ここで、プレス成形とは、加工機械および型、工具等を用いて金属、プラスチック材料、セラミックス材料などに例示される各種材料に曲げ、せん断、圧縮等の変形を与え、成形、加工を行う方法である。また、プレス成形は、比較的均一な精度の製品を多量に生産できることが特徴であり、多量生産を行うために高速化、高精度化、品質の安定化などの要求が高く、それらを実現するために作業性、成形性の向上に関する市場の要求は非常に高い。

従来、転写性に優れ、高品質外観を有するプレス成形品の製造法として、金型表面温度を熱可塑性樹脂の熱変形温度またはガラス転移温度以上に高めた状態でプレス成形後、当該金型を急冷するという方法が開示されている（特許文献１）。しかしこれらのプレス成形方法は、無機フィラーが混合されていない材料に関するものであり、無機フィラーを含有することにより熱可塑性樹脂が伸びにくい場合のプレス成形方法については、特許文献１において言及されていない。

無機フィラーと熱可塑性樹脂からなる成形材料のプレス成形方法において、得られる成形体の表面外観の改善を目的に提案されている技術の一つとして、熱可塑性樹脂シートを予熱し、軟化したうちに切れ目を入れ、かつ型締を行う方法が開示されている（特許文献２）。しかし、これらのプレス成形方法は、抄造法により製造された繊維長が５ｍｍ以上の繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいて好ましいとされ、溶融押出成形法により製造された長さ５ｍｍ以下の無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートのプレス成形方法、特に、シートに切れ目を入れることなしにプレス成形する方法については言及されていない。また、抄造法は１ｍｍ以上の肉厚の成形品を製造する場合に好適に用いられ、薄肉の成形品の製造に用いた場合には成形品の表面で繊維が突出するため、表面粗さが大きく、賦形性が不十分であるという問題があった。

特開２００６−２２４３３２号公報 特開平１０−１００１７４号公報

薄肉成形品表面の繊維の突出を抑え、賦形性を良好にするには、成形品中の無機フィラーの長さを５０〜５００μｍとすることが有効であるが、このような無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートおよびフィルムを、例えば箱型等の段差を有する形状にプレス成形する場合、シートおよびフィルム端部と金型の外周部分との接着により型締時に樹脂が破断し、樹脂成分がキャビティ内部に入り込まないため、成形品側面部に穴あきや割れが生じるという問題があった。

本発明の課題は、上記従来の課題を解消し、優れた外観の熱プレス成形品を、無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートおよびフィルムの熱プレス成形により製造する方法を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するべく検討を重ねた結果、例えば図１〜図６の１ａ〜１ｄに示す樹脂シートの余白部分の長さが５ｍｍ〜５０ｍｍになるよう規定することにより、従来にはない優れた外観の熱プレス成形品が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、以下に示す熱可塑性樹脂シートおよびフィルムの箱型等の段差を有する形状への熱プレス方法に関するものであり、以下を要旨とする。

［１］熱可塑性樹脂（Ａ）及び繊維状無機フィラー（Ｂ）を含有する樹脂シートまたは樹脂フィルムを上金型と下金型とでプレス成形する工程を含む成形体の製造方法であって、
該樹脂シートが、該樹脂シート１００質量部において、熱可塑性樹脂（Ａ）４０〜８０質量部、繊維状無機フィラー（Ｂ）を２０〜６０質量部それぞれ含有し、樹脂シートの厚さが０．３〜１．２ｍｍであり、成形体中の繊維状無機フィラー（Ｂ）の繊維長の平均長さが５０〜５００μｍであって、
前記プレス成形に用いる前記下金型の凹部上に配置した該樹脂シートの余白部分の長さが５〜５０ｍｍである、プレス成形による成形体の製造方法。

［２］前記プレス成形に用いる前記下金型の凹部の深さが１〜３０ｍｍである、［１］に記載のプレス成形による成形体の製造方法。

［３］前記下金型の凹部の深さに対する前記余白部分の長さの比である、（余白部分の長さ（ｍｍ））／（下金型の凹部の深さ（ｍｍ））の値が１．０以上１０．０以下である、［１］又は［２］に記載のプレス成形による成形体の製造方法。

［４］前記樹脂シートが、さらに板状フィラーを０．１〜１０質量部含有する、［１］〜［３］に記載のプレス成形による成形体の製造方法。

［５］熱可塑性樹脂（Ａ）が芳香族ポリカーボネートを含む、［１］〜［４］のいずれかに記載のプレス成形による成形体の製造方法。

［６］前記余白部分の長さが、７ｍｍ〜２０ｍｍである［１］〜［５］のいずれかに記載のプレス成形による成形体の製造方法。

［７］上記［１］〜［６］のいずれかに記載の製造方法によって得られた成形体。

無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートおよびフィルムを例えば箱型にプレス成形して、成形体を製造する本発明の方法は、成形品側面部に穴あき、割れがなく優れた外観の成形品を提供することが可能である。このため、本発明は、電子電気機器筐体用途などの熱賦形用シートおよびフィルムの熱プレス方法に好適に使用できる。

プレス成形金型および樹脂シートの第１の具体例を模式的に示した断面図である。 プレス成形金型および樹脂シートの第２の具体例を模式的に示した断面図である。 プレス成形金型および樹脂シートの第３の具体例を模式的に示した断面図である。 プレス成形金型および樹脂シートの第４の具体例を模式的に示した断面図である。 プレス成形用の下金型および樹脂シートを示す平面図である。 実施例に使用したプレス成形金型および樹脂シートを模式的に示した断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。

［熱可塑性樹脂（Ａ）］
本発明の成形方法で使用される熱可塑性樹脂（Ａ）（以下「（Ａ）成分」と称す場合がある。）としては、周知のものを特に制限なく使用することが可能である。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ＰＰＥ、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂（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）、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンスルファイドなどを挙げることができる。これらの樹脂は単独のみならず、２種類またはそれ以上の混合物や共重合体としても使用することができる。

各種熱可塑性樹脂の中でも、特に芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。芳香族ポリカーボネート樹脂は透明性、耐衝撃性、耐熱性などに優れ、しかも、得られる成形品は寸法安定性などにも優れることから、筐体などにおいて、美麗な外観を得ることができるからである。

本発明で使用される芳香族ポリカーボネート樹脂は、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物又はこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲン又は炭酸ジエステルと反応させることによって得られる、分岐していてもよい熱可塑性重合体又は共重合体である。芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のホスゲン法（界面重合法）や溶融法（エステル交換法）により製造したものを使用することができる。また、溶融法を用いた場合には、末端基のＯＨ基量を調整した芳香族ポリカーボネート樹脂を使用することができる。

原料の芳香族ジヒドロキシ化合物としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（＝ビスフェノールＡ）、テトラメチルビスフェノールＡ、ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、ハイドロキノン、レゾルシノール、４，４−ジヒドロキシジフェニル等が挙げられ、好ましくはビスフェノールＡが挙げられる。また、上記の芳香族ジヒドロキシ化合物にスルホン酸テトラアルキルホスホニウムが１個以上結合した化合物を使用することもできる。

分岐した芳香族ポリカーボネート樹脂を得るには、上述した芳香族ジヒドロキシ化合物の一部を、以下の分岐剤、即ち、フロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ヘプテン−２、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン、２，６−ジメチル−２，４，６−トリ（４−ヒドロキシフェニルヘプテン−３、１，３，５−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、１，１，１−トリ（４−ヒドロキシフェニル）エタン等のポリヒドロキシ化合物や、３，３−ビス（４−ヒドロキシアリール）オキシインドール（＝イサチンビスフェノール）、５−クロルイサチン、５，７−ジクロルイサチン、５−ブロムイサチン等の化合物で置換すればよい。これら置換する化合物の使用量は、芳香族ジヒドロキシ化合物に対して、通常０．０１〜１０モル％であり、好ましくは０．１〜２モル％である。

芳香族ポリカーボネート樹脂としては、上述した中でも、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンから誘導されるポリカーボネート樹脂、又は、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンと他の芳香族ジヒドロキシ化合物とから誘導されるポリカーボネート共重合体が好ましい。また、シロキサン構造を有するポリマー又はオリゴマーとの共重合体等の、ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体であってもよい。

上述した芳香族ポリカーボネート樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量を調節するには、一価の芳香族ヒドロキシ化合物を用いればよく、この一価の芳香族ヒドロキシ化合物としては、例えば、ｍ−及びｐ−メチルフェノール、ｍ−及びｐ−プロピルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−長鎖アルキル置換フェノール等が挙げられる。

本発明で用いる芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は用途により任意であり、適宜選択して決定すればよいが、成形性、強度等の点から芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量［Ｍｖ］で、１５，０００〜４０，０００、好ましくは１５，０００〜３０，０００である。この様に、粘度平均分子量を１５，０００以上とすることで機械的強度がより向上する傾向にあり、機械的強度の要求の高い用途に用いる場合により好ましいものとなる。ここでの粘度平均分子量〔Ｍｖ〕は、溶液粘度から換算した粘度平均分子量［Ｍｖ］であり、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を用いて温度２０℃での極限粘度［η］（単位ｄｌ／ｇ）を求め、Ｓｃｈｎｅｌｌの粘度式、すなわち、η＝１．２３×１０^−４Ｍ^0.83から算出される値（粘度平均分子量：Ｍｖ）を意味する。ここで極限粘度［η］とは各溶液濃度［ｃ］（ｇ／ｄｌ）での比粘度［η_sp］を測定し、下記式により算出した値である。

芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、中でも１７，０００〜３０，０００、特に１９，０００〜２７，０００であることが好ましい。また粘度平均分子量の異なる２種類以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を混合してもよく、この場合には、粘度平均分子量が上記した好適な範囲から外れる芳香族ポリカーボネート樹脂を混合してもよい。この場合、混合物の粘度平均分子量は上記範囲となることが望ましい。
本発明における樹脂シート１００質量部中の熱可塑性樹脂（Ａ）の割合は４０〜８０質量部、好ましくは４５〜７５質量部、より好ましくは５０〜７０質量部である。

［繊維状無機フィラー（Ｂ）］
本発明に使用する熱可塑性樹脂シートは、成形品の曲げ弾性率、曲げ強度等の曲げ特性を高めるために繊維状無機フィラー（Ｂ）（以下、「（Ｂ）成分」と称す場合がある。）を含有することを特徴とする。

本発明で用いる繊維状無機フィラー（Ｂ）としては、熱可塑性樹脂組成物の補強効果に優れることから、ガラス系強化材、炭素系強化材を用いることができる。その中でも特にガラス系強化材を用いることが好ましい。いずれのガラス系強化材もその形状から繊維状無機フィラー、板状無機フィラーに分類される。本発明に使用する繊維状のガラス繊維としては、チョップドストランド、ロービングガラス、熱可塑性樹脂とガラス繊維の（長繊維）マスターバッチ等の配合時のガラス繊維の形態を問わず、公知のいかなる形態のガラス繊維も使用可能である。ただし、生産性の観点よりチョップドストランド（チョップドガラス繊維）が好ましい。原料として用いる繊維状無機フィラー（Ｂ）の平均長さは５０μｍ以上であり、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上である。
原料として用いる繊維状無機フィラー（Ｂ）は、樹脂ペレットの製造やシート成形などの工程で破断され短くなるため、一定以上の長さを有することが必要である。

成形品中の無機フィラーの平均長さは、５０〜５００μｍであり、好ましくは１００〜５００μｍ、より好ましくは１５０〜５００μｍである。繊維長が長すぎると、シートまたはフィルムの賦形性が悪くなり、また、シートまたはフィルムの表面から繊維が突出する可能性がある。一方、繊維長が短すぎると成形品の剛性が不足する。
繊維長は、以下のように測定する。すなわち、繊維状無機フィラーを含む成形品約２ｇを６００℃の電気炉に２時間放置し、灰分として残った繊維状無機フィラーをガラス上に広げて光学顕微鏡により観察し、撮影した後、画像解析装置（三谷商事（株）製ＷｉｎＲｏｏｆ２０１３）にて５００本測定して平均値を算出する。なお、上述のように、繊維状無機フィラーは、シートまたはフィルムの形成時に破断されるため、シートまたはフィルムに含まれる実際の繊維長は、原料として用いた繊維状無機フィラーの繊維長よりも短くなる。このため、上述のように、シートまたはフィルムを用いた成形品における繊維状無機フィラーの実際の繊維長は、上述の方法により測定される。
また、繊維状無機フィラーの平均繊維径は、１〜５０μｍであることが好ましく、３〜４０μｍであることがより好ましい。

本発明において、無機フィラーは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。例えば、平均繊維径や平均長さなどの異なるガラス繊維（ミルドファイバーを含む）の２種以上を併用してもよく、平均粒径や、平均厚さ、アスペクト比の異なるガラスフレークの２種以上を併用してもよく、１種又は２種以上のガラス繊維（ミルドファイバーを含む）を組み合わせて用いたり、１種又は２種以上のフレークと、１種又は２種以上のガラス繊維（ミルドファイバーを含む）とを組み合わせて用いてもよい。
また寸法安定化を目的に粒径ガラスビーズを併用することができる。

これらの無機フィラーは、表面処理剤により表面処理されたものであってもよく、このような表面処理により、樹脂成分と粒状ガラスとの接着性が向上し、高い機械的強度を達成することができるようになる。
本発明における樹脂シート１００質量部中の繊維状無機フィラー（Ｂ）の割合は２０〜６０質量部、好ましくは２５〜５５質量部、より好ましくは３０〜５０質量部である。

なお、繊維状無機フィラーの配向性について特に制限はなく、例えば、プレス成形の前にフィラーを一方向に沿って配向させておき、プレス成形によって配向状態を変化させてて一方向のみに沿わないよう、フィラーの配向の異方性を緩和しても良い。

＜その他の無機フィラー＞
上記の無機フィラーの他、本発明においては、珪酸塩系強化材も用いることができ、繊維状フィラーとしてワラストナイト等、板状フィラーとしてタルク、マイカ等を用いることができる。またその他繊維状フィラーとして金属繊維や、チタン酸カリウムウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、酸化チタンウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、硫酸マグネシウムウイスカーといったウイスカーや、板状フィラーとしては金属フレーク、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等を用いることもできる。これらのその他の無機フィラーについても、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。繊維状以外の無機フィラー、例えば板状フィラーを添加する場合の使用量は、樹脂シート１００質量部に対して０．１〜１０質量部、好ましくは１〜１０質量部、より好ましくは５〜１０質量部である。

本発明の範囲を著しく損なわない限り、樹脂中に、リン系熱安定剤、酸化防止剤、耐候性向上剤、強度向上のための添加剤等を配合することが可能である。

［熱可塑性樹脂組成物の製造方法］
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法に制限はなく、公知の熱可塑性樹脂組成物の製造方法を広く採用することができる。

その具体例を挙げると、本発明に係る熱可塑性樹脂（Ａ）と繊維状無機フィラー（Ｂ）、必要に応じて配合されるリン系熱安定剤、酸化防止剤、さらにはその他の成分を、例えばタンブラーやヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどの各種混合機を用いて予め混合した後、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機、ニーダーなどの混合機で溶融混練する方法が挙げられる。

また、例えば、各成分を予め混合せずに、又は、一部の成分のみを予め混合し、サイドフィーダを用い押出機に供給、溶融混練して、本発明の熱可塑性樹脂組成物を製造することもできる。特に、無機フィラー（Ｂ）は破砕を抑制するため、樹脂成分とは別に押出機下流側に設置したサイドフィーダから供給して混合することが好ましい。

［シートおよびフィルムの製造方法］
本発明における熱可塑性樹脂シートおよびフィルムを作製する方法としては、溶融押出法（例えば、Ｔダイ成形法）が好適に用いられる。

なお、「シート」と「フィルム」とは、本明細書では、明確に区別されるものではなく、双方とも同じ意味として用いられる。

［プレス成形方法］
ここで、プレス成形とは、型（金型）、加工機械、及び工具等を用いて金属、プラスチック材料、セラミックス材料などに例示される各種材料に曲げ、剪断、圧縮等の変形を与えて成形体を得る方法を意味する。また、プレス成形の方法としては、いずれも型を用いて成形をおこなう成形法、例えば、金型プレス法、ラバープレス法（静水圧成形法）、押出し成形法などが例示される。

本発明では、前記熱可塑性樹脂シートをプレス成形する際に、樹脂シートの余白部分のそれぞれの長さが５ｍｍ〜５０ｍｍになるように調整する。例えば、プレス成形金型および樹脂シートの具体例を示す図１〜図６では、１ａ〜１ｄとして示す樹脂シート２の余白部分１の長さが、いずれも５ｍｍ〜５０ｍｍになるように調整する。すなわち、凸部３ａを有する上金型３と下金型４との間で、下金型４の凹部４ａを覆うように樹脂シート１を配置するときに、樹脂シート２の余白部分１ａ〜１ｄの長さは、いずれも５ｍｍ〜５０ｍｍである。
本発明における樹脂シートの余白部分とは、プレス前の下金型上に配置した樹脂シートにおいて、下金型の凹部を除く平坦な部分と接触している領域をいう。そして、余白部分の長さとは、余白部分における、下金型の凹部の輪郭線から、樹脂シートの輪郭線までの距離（最短の長さ）を意味する。

例えば、樹脂シート２とプレス前の下金型４とを示す平面図である図５においては、樹脂シート２の余白部分１の長さは１ａ〜１ｄで表わされ、これらの長さは、それぞれ５ｍｍ〜５０ｍｍである。なお、図１〜５においては、余白部分の長さ１ａと１ｂ、及び１ｃと１ｄとはそれぞれ同じであるが、これらの長さが異なる場合は、１ａ〜１ｄのすべての長さが５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。同一のシートについて、複数の余白部分の長さが異なる場合においては、少なくとも余白部分の長さの一部は５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内にあることを必要とする。例えば、図５の例では、余白部分の長さ１ａ（または１ｂ）と、余白部分の長さ１ｃ（または１ｄ）とのいずれかは５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内にある。そして、複数の互いに異なる余白部分の長さの平均値、例えば、図５における余白部分の長さ１ａ（または１ｂ）と、余白部分の長さ１ｃ（または１ｄ）との平均値は、５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。
なお図５においては、樹脂シート２の輪郭線２ｃと、下金型４の凹部４ａの輪郭線４ｃとがいずれも矩形状であるが、樹脂シート２と下金型４の凹部４ａの形状は、図５に示されたものには限定されない。例えば、樹脂シート２と下金型４の凹部４ａとの少なくとも一方が、楕円形などの矩形以外の形状であっても、上述の定義により規定される余白部分の長さの少なくとも一部は５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内にあり、好ましくは複数の余白部分の長さ、特に好ましくは全ての余白部分の長さが上述の範囲内にある。また、複数の余白部分の長さの平均値もまた、上述の範囲内にあることが好ましい。

このように、樹脂シートのシート長さを調整することにより、シート端部と金型の外周部分との接着による型締時における樹脂の破断を抑制し、成形品側面部に穴あき・割れがなく優れた外観の成形品を得ることができる。
この主な理由は以下の通りである。フィラーを含有する樹脂シートは、破断し易い傾向にあり、通常、数%伸びると破断する。そして、フィラーを含有する樹脂シートが高温の金型に接触すると、接触面の樹脂が溶けて接着力が発生する。その後のプレス時において、フィラーを含有する樹脂シートは、下金型の凹部に押し込まれるが、このときに余白部分の大きさが適切である場合には前述の接着力が小さく、樹脂シートは凹部に引き込まれて正常に賦形できる。これに対し、樹脂シートの余白部分が大き過ぎる場合には、樹脂シートの下金型に対する接触面積が大きいため、接着力がより大きくなり、下金型の凹部に引き込まれずに引っ張られて伸び、破断し易い。このため、余白部分が大きいフィラー含有樹脂シートは、正常に賦形できない可能性が高い。
また、樹脂シートの余白部分が小さ過ぎると、下金型の凹部の周囲において成形体を形成することが困難となり得る。このため、樹脂シートの余白部分の長さ（ｍｍ）／下金型の凹部の深さ（ｍｍ）の比の値は、１．０以上であることが好ましく、より好ましくは１．２以上である。また、余白部分の長さ（ｍｍ）／下金型の凹部の深さ（ｍｍ）の比の値は、１０．０以下であることが好ましい。なお、下金型の凹部の深さとは、下金型の凹部の開口と、凹部の最も深い領域との距離である。

樹脂シートの余白部分の長さは、好ましくは５〜４０ｍｍ、より好ましくは７〜３０ｍｍ、特に好ましくは７〜２０ｍｍである。
また、樹脂シートの厚さは、０．３〜１.２ｍｍであり、好ましくは０．４〜１．１ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．０ｍｍである。樹脂シートが薄すぎる場合には賦形時に側面部が破れやすくなり、さらに成形体の剛性も不足する。樹脂シートが厚すぎる場合には成形体のＲ部分の賦形性が不十分である。

本発明に使用する下金型の凹部の深さは、上述のように、プレス前のシート設置面から最も深くなっている部分までの長さに相当する。例えば、図６においては４ｄで示される下金型４の深さは１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜３０ｍｍ、さらに好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍである。
下金型の深さが５０ｍｍを超えるものは、シート端部と金型の外周部分との接着面積が大きくなり型締時に樹脂が破断し、キャビティ内部に入り込まず、成形品側面部に穴あき・割れが生じ易い傾向にある。また、下金型凹部の側面深さ４ｅについても、深さ４ｄと同様であり、５０ｍｍを超えるものは成形品側面部に穴あき・割れを生じさせ易い。よって側面深さ４ｅの値も、上述の深さ４ｄについて規定した範囲内にあることが好ましい。

熱可塑性樹脂シートは、一層でも、または多層構成をとりうるように積層したものを用いることができる。金型を加熱するために使用される加熱媒体としては、熱水、水蒸気、加熱油、電気加熱体、超音波もしくは電磁誘導またはそれらの併用を使用することが挙げられる。金型の降温のために使用される冷却媒体としては、冷水または冷却油の少なくとも一方を使用することが好ましい。

加熱時の温度設定は、冷水、冷却油の供給を止めて、金型に熱をかける。また、冷却時には、熱水、加熱蒸気、加熱油の供給を止めるか、あるいは超音波発振機、ヒーター等への通電を止め、冷水、冷却油を同一の金型温調用管路あるいは別々の金型温調用管路に供給することによって冷却する。なお、加熱、冷却の媒体が液体の場合、同一の管路を使用してもよい。

このようにして得られる本発明のプレス成形品の適用例を挙げると、電気電子機器、ＯＡ機器、スマートフォンおよびタブレット型ＰＣに代表される情報端末機器、機械部品、家電製品、車輌部品、建築部材、各種容器、レジャー用品・雑貨類、照明機器等の部品および筐体が挙げられる。これらのなかでも、優れた表面平滑性から本発明により製造される成形品は、スマートフォンおよびタブレット型ＰＣなどの高意匠性が要求される筐体用途として非常に好適に用いられる。

以下、実施例および比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて任意に変更して実施することができる。
以下の実施例および比較例で用いた測定・評価法並びに使用材料は、以下の通りである。

[測定・評価方法]

＜側面部割れ＞
熱プレス成形品の側面部の未充填部分、穴あき・割れ部分がない場合は特に良好、一部薄くなっている箇所があるものの、穴あき・割れが生じていない場合を良好、穴あき・割れが生じている場合は不良と評価した。

＜賦形性＞
金型形状を転写し、側面部以外の全ての表面が平滑な場合を「特に良好」、平滑性がやや劣る部分があるものの、全体的に表面が平滑な場合を「良好」、側面部以外の全ての表面の平滑性が乏しい場合を「不良」と評価した。

＜剛性＞
プレス成形品の中央部に直径３０ｍｍの円筒形状の重りを載せ、４．５Ｎの静荷重を加えたときのたわみの最大値を測定した。たわみの最大値が５ｍｍ未満の場合を「特に良好」、５ｍｍ以上１０ｍｍ未満の場合を「良好」、１０ｍｍ以上の場合を「不良」とした。

＜繊維長＞
成形品約２ｇを６００℃の電気炉に２時間放置し、灰分として残った無機フィラーをガラス上に広げて光学顕微鏡により観察し、撮影した後、画像解析装置（三谷商事（株）製ＷｉｎＲｏｏｆ２０１３）にて５００本測定して平均値を算出した。

［使用材料］
＜熱可塑性樹脂（Ａ）＞
＜（Ａ−１）芳香族ポリカーボネート＞
界面重合法で製造されたビスフェノールＡ型芳香族ポリカーボネート（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製「ユーピロン（登録商標）Ｓ−３０００ＦＮ」）
＜（Ａ−２）ポリプロピレン＞
ホモタイプポリプロピレン（日本ポリプロ（株）製「ノバテック（登録商標）ＰＰ ＭＡ−３Ｈ」）
＜（Ａ−３）ポリエスエル＞
ポリブチレンテレフタレート（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製「ノバデュラン（登録商標）５０１０Ｒ５」）

＜無機フィラー（Ｂ）＞
＜（Ｂ−１）繊維状フィラー＞
（Ｂ−１−１）ガラスチョップドストランド（日本電気硝子社製「Ｔ−５７１」、平均繊維径１３μｍ、平均繊維長さ３ｍｍ、アミノシラン処理、耐熱ウレタン集束）
（Ｂ−１−２）ガラスチョップドストランド 平均繊維径７μｍ、平均繊維長さ３ｍｍ、アミノシラン処理、耐熱ウレタン集束）（以下「７φ」）
（Ｂ−１−３）ガラス繊維 平均繊維径１７μｍ、繊維長１０〜５０ｍｍ（以下「１７φ」）
（Ｂ−１−４）断面扁平形状ガラスチョップドストランド 平均長径２４μｍ／平均短径７μｍ（以下「扁平」）
（Ｂ−１−５）炭素繊維（チョップドストランド）（三菱レイヨン（株）製「ＴＲ−０６Ｕ」、平均繊維径７μｍ、平均繊維長さ６ｍｍ、ウレタン系化合物集束、表面処理なし）
＜（Ｂ−２）板状フィラー＞
（Ｂ−２−１）ガラスフレーク（日本板硝子社製「ガラスフレークＭＥＧ１６０ＦＹ−Ｍ０１」、平均粒径１６０μｍ、平均厚み０．７μｍ、アミノシランエポキシシラン処理）
（以下「ＦＹ−Ｍ０１」）
＜（Ｂ−３）球状フィラー＞
（Ｂ−３−１）ガラスビーズ（ポッターズバロディーニ社製「ＥＧＢ７３１Ｂ」、平均粒径１８μｍ、アミノシラン処理）

［実施例１］
＜樹脂ペレットの製造＞
熱可塑性樹脂（Ａ）として芳香族ポリカーボネート（Ａ−１）、無機フィラー（Ｂ）として（Ｂ−１−１）ガラスチョップドストランドを使用した。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物のコンパウンドを、１ベントを備えた日本製鋼所社製二軸押出機ＴＥＸ３０α（Ｃ１８ブロック、Ｌ／Ｄ＝６３）を用いて、スクリュ回転数２００ｒｐｍ、吐出量２０ｋｇ／ｈ、シリンダ温度２７０℃の条件下で混練し、ストランド状に押出した溶融樹脂を水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてペレット化して樹脂ペレットを得た。（Ａ）成分は押出機上流側（Ｃ１）から供給、（Ｂ）成分は表１、表２に示す混合比に従い、サイドフィーダを用いて、押出機下流側（Ｃ１３バレル）より供給した。

＜樹脂シートの製造＞
上記樹脂ペレットを原料として、バレル直径３２ｍｍ、スクリュのＬ／Ｄ＝３５の二軸押出成形機を用い、吐出量２０ｋｇ／ｈ、スクリュ回転数２００ｒｐｍ、シリンダ温度２７０℃の条件で、幅４００ｍｍ、表１〜３に記載の厚みの樹脂シートを成形した。ダイより流れ出した樹脂は、鏡面仕上げされた３本のポリッシングロールに導かれ、このときに１番ロール、２番ロール、３番ロールの温度を１６０℃に設定した。各種シート厚みは、引取速度を調整することで調整した。なお１番ロール／２番ロール間のロール挟み圧は油圧表示で５ＭＰａであった。

＜熱プレス方法＞
金型として、上型３(コア型)が加熱・冷却回路のないシリコーンゴム製、下型４(キャビティ型)が電磁誘導による加熱回路、冷水による冷却回路をもつ鋼材製で、箱型成形品の投影面寸法が１９０×２４０ｍｍ、側面深さ４ｅ＝７ｍｍ、中央部深さ４ｄ＝１５ｍｍのものを用いた（図６を参照）。そして下部金型４を２００℃まで加熱したのち、シート余白部分の長さを金型に対して表１、２に示す一定の長さとなるように裁断した樹脂シート２を、下型金４上に凹部４ａを覆うように置き、１ＭＰａの加圧空気で型締して１分間保持して、樹脂シート２を成形した。次いで下金型４を８０℃まで冷却することで熱賦形品を得た。
なお、実施例１におけるシート余白部分の長さは２０ｍｍであり（表１参照）、下金型（下型４）の凹部の開口から最も深い領域までの距離は１５ｍｍ（中央部深さ４ｄ）であることから、「余白部分の長さ／下金型の凹部の深さの比の値」＝１．３となる（２０（ｍｍ）/１５（ｍｍ））。このように、下金型の凹部の深さに対する余白部分の長さを大きくすることにより、シートから形成される成形品の側面部において樹脂が未充填となることを確実に防止できる。

［実施例２］
熱可塑性樹脂をポリプロピレン（Ａ−２）、無機フィラー（Ｂ）含有量を３０ｗｔ％とし、コンパウンド時のシリンダ温度を２２０℃、樹脂シート製造時のシリンダ温度を２２０℃、１番ロール〜３番ロール温度を６０℃、熱プレス時の下部金型の加熱温度を１９０℃とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例３］
熱可塑性樹脂をポリブチレンテレフタレート（Ａ−３）、無機フィラー（Ｂ）含有量を３０ｗｔ％とし、コンパウンド時のシリンダ温度を２６５℃、樹脂シート製造時のシリンダ温度を２６５℃、１番ロール〜３番ロール温度を１４０℃、熱プレス時の下部金型の加熱温度を１８０℃とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例４］
無機フィラー（Ｂ）の含有量を５５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例５］
無機フィラー（Ｂ）を、直径７μｍのガラスチョップドストランド（Ｂ−１−２）とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例６］
無機フィラー（Ｂ）を、断面が扁平形状のガラスチョップドストランド（Ｂ−１−４）とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例７］
無機フィラー（Ｂ）を炭素繊維３０ｗｔ％（Ｂ−１−５）とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例８］
無機フィラー（Ｂ）を、直径１３μｍの円形断面ガラスチョップドストランド４０ｗｔ％（Ｂ−１−１）と、厚さ０．７μｍのガラスフレーク１０ｗｔ％（Ｂ−２−１）の併用とした以外は、実施例１と同様である。

［実施例９］
シートの余白部分の長さを５ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［実施例１０］
シートの余白部分の長さを４０ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［実施例１１］
シートの厚みを０．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［実施例１２］
シートの厚みを１．２ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［比較例１］
シートの余白部分の長さを６０ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［比較例２］
シートの余白部分の長さを２ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［比較例３］
シートの厚みを０．２ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［比較例４］
シートの厚みを１．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様である。

［比較例５］
無機フィラー（Ｂ）の含有量を１０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様である。

［比較例６］
無機フィラー（Ｂ）の含有量を６５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様である。

［比較例７］
無機フィラー（Ｂ）をガラスビーズ４０ｗｔ％（Ｂ−３−１）とした以外は、実施例１と同様である。

［比較例８］
ポリプロピレン粉末（Ａ−２）と、繊維長１０〜５０ｍｍのガラス繊維（Ｂ−１−３）を水中に分散させて抄造したウェブ状の成形材料を１８０℃の熱風で乾燥させ、２２０℃、０．２ＭＰaで熱プレスを行った後、同圧力で冷間プレスを行い、ガラス繊維を４０重量％含むガラス繊維強化ポリプロピレン成形品を得た。

［評価結果］

表１〜表３に示す実施例、及び比較例の結果より、以下のことが明らかになった。
実施例１〜１２においては、いずれも図６の１ａおよび１ｂとして示す、樹脂シートの余白部分の長さが５ｍｍ〜５０ｍｍであることにより、プレス成形品側面部に樹脂の未充填部分、穴あき・割れ部分がなく、成形品は、良好な外観を有していた。また、成形品は、無機フィラーにより高い剛性を有するため、成形品中央部に４.５Ｎの静荷重を加えたときの最大たわみ量が小さかった。なお、図６に示された金型とは形状の異なる金型、例えば、図１〜４に示された形状を有する金型も使用可能である。

これに対して、余白部分の長さが６０ｍｍである比較例１においては、シート端部と金型の外周部分との接着により型締時に樹脂シートが破断し、キャビティ内部に入り込まず、成形品側面部に穴あき・割れが生じた。

余白部分の長さが２ｍｍである比較例２においては、樹脂量が不十分であり、成形品側面部が未充填となった。

樹脂シートの厚さが０．２ｍｍである比較例３においては、厚みが薄過ぎたため、型締時に破断し、成形品側面部に穴あき・割れが生じるとともに、成形品の剛性も不十分であった。

樹脂シートの厚さが１．３ｍｍである比較例４においては、成形品側面部の破れは生じないが、Ｒ部分の賦形性が不十分であった。

無機フィラーの含有量が１０ｗｔ％である比較例５においては、成形品に静荷重４．５Ｎの荷重を加えたときの最大たわみが１０ｍｍを超えており、剛性が不十分であった。

無機フィラーの含有量が６５ｗｔ％である比較例６においては、無機フィラーの含有量が高く、樹脂シートが破断しやいため、プレス成形品側面部に樹脂の未充填部分、穴あき・割れ部分が生じた。さらに、無機フィラーにより意匠面の表面平滑性が著しく低下した。

無機フィラーをガラスビーズとした比較例７においては、成形品の無機フィラーが短いため、最大たわみが１０ｍｍを超えており、剛性が不十分であった。

繊維長１０〜５０ｍｍのガラス繊維を用いて抄造法により製造した比較例８においては、成形品表面で繊維が突出し、意匠面の表面平滑性が不十分であった。

１：樹脂シート余白部分
２：樹脂シート
３：上金型
４：下金型
４ａ：下金型凹部
４ｄ：下金型凹部の（中央部）深さ
４ｅ：下金型凹部の側面深さ

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂（Ａ）及び繊維状無機フィラー（Ｂ）を含有する樹脂シートまたは樹脂フィルムを上金型と下金型とでプレス成形する工程を含む成形体の製造方法であって、
   該樹脂シートが、該樹脂シート１００質量部において、熱可塑性樹脂（Ａ）を４０〜８０質量部、繊維状無機フィラー（Ｂ）を２０〜６０質量部それぞれ含有し、前記樹脂シートの厚さが０．３〜１．２ｍｍであり、成形体中の繊維状無機フィラー（Ｂ）の繊維長の平均長さが５０〜５００μｍであって、
   前記プレス成形に用いる前記下金型の凹部上に配置した該樹脂シートの余白部分の長さが５〜５０ｍｍであり、
   前記プレス成形に用いる前記下金型の凹部の深さが１〜３０ｍｍであり、
   前記下金型の凹部の深さに対する前記余白部分の長さの比である、（余白部分の長さ（ｍｍ））／（下金型の凹部の深さ（ｍｍ））の値が１．０以上１０．０以下である、プレス成形による成形体の製造方法。
2. 前記プレス成形に用いる前記下金型の凹部の深さが１〜２０ｍｍである、請求項１に記載のプレス成形による成形体の製造方法。
3. 前記下金型の凹部の深さに対する前記余白部分の長さの比の値が１．２以上１０．０以下である、請求項１又は２に記載のプレス成形による成形体の製造方法。
4. 前記樹脂シートが、さらに板状フィラーを０．１〜１０質量部含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプレス成形による成形体の製造方法。
5. 前記熱可塑性樹脂（Ａ）が芳香族ポリカーボネートを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプレス成形による成形体の製造方法。
6. 前記余白部分の長さが、７ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載のプレス成形による成形体の製造方法。

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