玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體及其制法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及使玻璃纖維分散而提高了強度的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體及 其制法，詳細而言，涉及底座、軸襯、扭力桿等作為具有環(huán)狀結構的成型體發(fā)揮出優(yōu)異的性 能的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體及其制法。
【背景技術】
[0002] 對于汽車的發(fā)動機室內(nèi)所使用的部件，要求高溫多濕條件下的強度、耐水性、耐熱 性、耐氯化鈣性（由于使用氯化鈣作為融雪劑）等特性。這樣的部件一直以來通常是金屬 制的，但是近年來，由于輕量化的需求而研究出了使用了纖維強化樹脂（FRP)作為代替金 屬部件的汽車用部件。其中，使玻璃纖維分散于熱塑性樹脂而成的玻璃纖維強化熱塑性樹 脂的通用性、加工性、成型性等優(yōu)異，從成本方面出發(fā)也優(yōu)異，因此可以期待應用于上述那 樣的用途。由玻璃纖維強化熱塑性樹脂形成的成型體通常通過將熱塑性樹脂和玻璃纖維熔 融混煉進行粒料化，將其再熔融進行注射成型等而制造（參照例如專利文獻1~3)。
[0003] 現(xiàn)有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本特開2012-25844號公報
[0006] 專利文獻2 :日本特開2003-285323號公報
[0007] 專利文獻3 :日本特開2010-189637號公報
[0008] 專利文獻4 :W02012/124060號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問題
[0010] 然而，如上所述，暫時粒料化而制作目標的成型體時，在制作該粒料時在熔融混煉 機內(nèi)，玻璃纖維受到剪切應力而折損，上述玻璃纖維微細化（纖維長度為0. 5mm以下），進而 受到注射成型時的剪切應力，從而上述玻璃纖維更加微細化。因此，存在如下問題：這樣得 到的成型體內(nèi)的玻璃纖維變得過于微細，從而成型體的強度提高效果小。
[0011] 因此，研究了使用長纖維強化樹脂粒料（拉拔制法中制作的含有纖維長度長的玻 璃纖維的粒料）。然而，如果這樣做，則存在如下問題：會對成型性帶來惡劣影響，進而制作 底座、軸襯、扭力桿等具有環(huán)狀結構的成型體時，由該長纖維帶來的殘余應力變大、進而由 于提高了樹脂向玻璃纖維的浸透性而不得不使用分子量低的樹脂，因此成型體得不到充分 的強度。另外，如先前的專利文獻2、3那樣，還提出了將長纖維強化樹脂粒料和短纖維強化 樹脂粒料混合而成型的方法，但如果這樣做，則成型性雖然得到改善，但由于纖維長度分布 發(fā)生二極化，所以還不至于解決殘余應力。
[0012] 另外，如上述的現(xiàn)有的由玻璃纖維強化熱塑性樹脂形成的具有環(huán)狀結構的成型體 存在如下問題：在成型為薄壁時，特別是高溫氣氛中、吸水時的機械強度降低。在這樣的情 況下，以往是成型為厚壁而解決該問題，但這樣一來，還會產(chǎn)生輕量化效果小這樣的問題。
[0013] 另外，如專利文獻4那樣，還提出了如下方法：對于由纖維強化樹脂形成的外皮層 和芯層分別調(diào)節(jié)材料以使兩者的彎曲模量不同，通過夾層成型而得到目標的成型體，從而 解決上述問題。然而，由于夾層成型體中存在層界面，因此有得不到充分的強度的擔心。另 外，為了進行夾層成型，由于還需要專用的成型機，因此還有制造成本增大的擔心。
[0014] 本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，其目的在于，提供即便不進行成型為厚壁等 的處理，在高溫氣氛中、吸水時的機械強度也優(yōu)異、并且充分具備具有環(huán)狀結構的成型體所 要求的應變耐性等強度的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體及其制法。
[0015] 用于解決問題的方案
[0016] 為了達成上述目的，本發(fā)明的第一主旨是玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體，其特 征在于，其為具有環(huán)狀結構的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體，上述成型體中，下述（A)~ (D)所示的纖維長度的玻璃纖維以下述（A)~（D)所示的比率（相對于纖維狀填料總體數(shù) 的比率）被分散。
[0017] (A) 0. 05mm 以上且小于 0· 5mm :40 ~80%，
[0018] (B) 0. 5mm 以上且小于 1.0 mm : 15 ~40%，
[0019] (C) 1.0 mm 以上且小于 3. Omm :5 ~30%，
[0020] (D) 3. Omm 以上：1% 以下。
[0021] 另外，本發(fā)明的第二主旨是玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體的制法，其為上述第 一主旨的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體的制法，將玻璃纖維和熱塑性樹脂分別直接投入 至注射成型機中，通過該注射成型而得到目標的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體。
[0022] 即，本發(fā)明人等為了解決前述課題，反復進行了深入研究。其結果，本發(fā)明人等對 于具有環(huán)狀結構的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體，著眼于成型體中的強化纖維的長度， 發(fā)現(xiàn)通過具有如上述（A)~（D)所示的特定的玻璃纖維長度分布，即便不進行厚壁設計等 的處理，在高溫氣氛中、吸水時的機械強度也優(yōu)異并且充分具備具有環(huán)狀結構的成型體所 要求的應變耐性等強度，至此完成了本發(fā)明。
[0023] 需要說明的是，將玻璃纖維和熱塑性樹脂的混合物暫時粒料化而成的物質(zhì)作為材 料進行注射成型等而得到成型體的現(xiàn)有的方法中，難以得到如上述的特定的玻璃纖維長度 分布。因此，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，實施將玻璃纖維和熱塑性樹脂分別直接投入至注射成型機 中，通過該注射成型而得到目標的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體的制法，結果能夠容易 地制造如上述（A)~（D)所示那樣具有特定的玻璃纖維長度分布的成型體。
[0024] 發(fā)明的效果
[0025] 如以上，本發(fā)明的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體具有環(huán)狀結構，作為熱塑性樹 脂中的纖維狀填料，前述（A)~（D)所示的纖維長度的玻璃纖維以前述（A)~（D)所示的 比率被分散。因此，即便不進行厚壁設計等處理，在高溫氣氛中、吸水時的機械強度也優(yōu)異， 也能夠充分地具備具有環(huán)狀結構的成型體所要求的應變耐性等強度。并且，上述成型體通 過制成例如為發(fā)動機底座、軸襯、扭力桿等汽車用軸承部件，能夠發(fā)揮出優(yōu)異的性能。
[0026] 另外，通過將玻璃纖維和熱塑性樹脂分別直接投入至注射成型機中，利用該注射 成型，得到本發(fā)明的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體這樣的特殊制法，能夠良好地制造具 有如前述（A)~（D)所示那樣的特定的玻璃纖維長度分布的本發(fā)明的玻璃纖維強化熱塑性 樹脂成型體。
【附圖說明】
[0027] 圖1是實施例中制作的試驗片的結構圖，圖1的（a)表示俯視圖，圖1的（b)表示 側視圖。
【具體實施方式】
[0028] 接著，對于本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。
[0029] 本發(fā)明的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體具有環(huán)狀結構。此處，"具有環(huán)狀結構" 既可以指該成型體的一部分具有環(huán)狀結構，也可以是該成型體整體表現(xiàn)出環(huán)狀結構。進而， 除了圓環(huán)狀以外，環(huán)狀也可以是五邊形、六邊形等角形的環(huán)狀。
[0030] 并且，對于本發(fā)明的玻璃纖維強化熱塑性樹脂成型體，在該成型體中，下述（A)~ (D)所示的纖維長度的玻璃纖維以下述（A)~（D)所示的比率（相對于纖維狀填料總體數(shù) 的比率）被分散。通過這樣進行調(diào)整，由纖維長度的差導致的殘余應力變小。需要說明的 是，如果纖維長度3. Omm以上（D)的玻璃纖維較多地殘留，則具有環(huán)狀結構的成型體所需要 的韌性喪失，并且產(chǎn)生應力集中，斷裂強度降低。另外，纖維長度0. 05以上且小于0. 5mm(A) 的比率過多時，由纖維強化帶來的優(yōu)勢性消失。為了抑制殘余應力，纖維長度0. 5mm以上且 小于1.0 mm⑶的比率和纖維長度1.0 mm以上且小于3. Omm(C)的比率優(yōu)選以下述所示的范 圍包含，這樣，即便在高溫氣氛中、吸水時，纖維強化的效果也會變大且成型體的強度提高。
[0031] (A) 0. 05mm 以上且小于 0· 5mm :40 ~80%，
[0032] (B) 0. 5mm 以上且小于 1.0 mm : 15 ~40%，
[0033] (C) 1.0 mm 以上且小于 3. Omm :5 ~30%，
[0034] (D) 3. Omm 以上：1% 以下。
[0035] 特別是從在高溫氣氛中、吸水時的機械強度更優(yōu)異出發(fā)，優(yōu)選的是：上述（A)所示 的纖維長度的玻璃纖維的比率為50~70%，上述（B)所示的纖維長度的玻璃纖維的比率 為20~40%，上述（C)所示的纖維長度的玻璃纖維的比率為10~30%，上述（D)所示的 纖維長度的玻璃纖維的比率為1%以下。
[0036] 如上所述，上述（A)~（D)所示的玻璃纖維的比率為相對于纖維狀填料總體數(shù)的 比率，可以按照例如日本特開2002-5924號公報所公開的玻璃纖維長度分布測定方法進行 測定。即，使上述成型體在500~700°C的溫度下灰化，使之在灰化后的玻璃纖維重量的 1000倍以上重量的水中均勻分散，從該均勻分散液中以使玻璃纖維的重量成為0. 1~2mg 范圍的方式取出均勻分散液的一部分，通過過濾或干燥從上述均勻分散液的一部分中取出 玻璃纖維，對于玻璃纖維的總數(shù)，測定纖維長度，求出相對于該總數(shù)的相當于上述（A)~ (D)的纖維的比率（％)。需要說明的是，如上述，也可以不使之分散于水中而是從灰化后的 殘渣的纖維塊中隨機地選擇纖維，以其為基準進行上述測定。另外，上述公報中公開的玻璃 纖維長度分布測定方法中，可以采取使作為成型體的聚合物的熱塑性樹脂在高溫下熔融、 灰化后取出成型體中的玻璃纖維的方法，也可以采取用溶劑溶解上述熱塑性樹脂后再取出 成型體中的玻璃纖維的方法。需要說明的是，由上述公報中公開的玻璃纖維長度分布測定 方法可知，上述（A)~（D)所示的玻璃纖維長度分布并非表示上述成型體的材料（樹脂組 合物）中的分布狀態(tài)，而是表示上述成型體（樹脂固化物）中的分布狀態(tài)。另外，