復(fù)合形成材料、射出成形品及復(fù)合形成材料的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合形成材料、射出成形品及復(fù)合形成材料的制造方法，特別是 涉及一種在射出成形時(shí)在模具的微細(xì)部也能填充補(bǔ)強(qiáng)材的復(fù)合形成材料、由該復(fù)合形成材 料經(jīng)射出成形的射出成形品、及復(fù)合形成材料的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雖然塑膠由于輕量而能用于各種用途，然而因彈性率低不適合作為構(gòu)造用材料。 因此，與如玻璃纖維般彈性率高的材料形成的復(fù)合形成材料，可作為輕量且強(qiáng)度高的材料 使用。作為用以形成復(fù)合形成材料的補(bǔ)強(qiáng)材，除了玻璃纖維以外，已知有碳纖維、強(qiáng)度高的 樹(shù)脂纖維、克維拉（Kevlar)、大力馬（Dyneema)等纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材。
[0003] 此種復(fù)合形成材料可利用于機(jī)械機(jī)構(gòu)組件、電器組件、飛機(jī)組件、船舶組件、汽車 組件、事務(wù)用組件、建筑材料、纖維制品、雜貨等廣泛的領(lǐng)域，然而，當(dāng)樹(shù)脂中的補(bǔ)強(qiáng)材的分 散不均時(shí)，在制品使用中發(fā)生彎曲等不良產(chǎn)生，因而補(bǔ)強(qiáng)材于樹(shù)脂中均勻分散相當(dāng)重要。
[0004] 于樹(shù)脂中混入/分散補(bǔ)強(qiáng)材的方法大體上區(qū)分為2種類。其一為一于補(bǔ)強(qiáng)材中將 具有方向性的塑膠浸潤(rùn)于其中的方法，另一為于樹(shù)脂中使補(bǔ)強(qiáng)材分散的方法。
[0005] 前者的方法預(yù)先使補(bǔ)強(qiáng)材成為均勻的網(wǎng)目狀后使其浸潤(rùn)于塑膠中，使補(bǔ)強(qiáng)材均勻 分散樹(shù)脂中。然而，通常薄的補(bǔ)強(qiáng)材層為了補(bǔ)強(qiáng)材的方向各異，而有必要重疊多層，因反復(fù) 操作補(bǔ)強(qiáng)材層的積層及塑膠硬化的手續(xù)，使制造成本增加，同時(shí)缺乏量產(chǎn)性，再者，有難以 制造復(fù)雜形狀的組件的問(wèn)題。
[0006] 另一方面，后者的方法中：（1)通過(guò)擠出機(jī)在加熱熔融的熱可塑性樹(shù)脂中混練補(bǔ) 強(qiáng)材而先行制造復(fù)合形成材料的圓粒（pellet)，接著將此圓粒供給至射出成形機(jī)，于該成 形機(jī)內(nèi)加熱混練，使樹(shù)脂熔融并射出至模具內(nèi)而成形的2階段工序；或（2)混練與射出成形 連續(xù)進(jìn)行的1階段工序，藉此而制造制品，因此具有量產(chǎn)性佳的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 作為后者的方法中所使用的補(bǔ)強(qiáng)材，已知有平均纖維徑10ym至18ym左右的玻璃纖 維（參照專利文獻(xiàn)1)、10ym至20ym(參照專利文獻(xiàn)2)左右的玻璃纖維等，匯集此種尺寸 的單纖維50條至200條的玻璃纖維裁切成既定的長(zhǎng)度，切股（choppedstrand)可為一般 使用。
[0008] 此外，已知作為切股以外的補(bǔ)強(qiáng)材因?yàn)榭捎稍偕Ａе谱鳌⒖梢杂行Щ钣觅Y源且 作為住宅用建材的隔熱效果佳，因而使用近年受到矚目的素材的玻璃短纖維（GlassWool) 可減少外觀不良（參照專利文獻(xiàn)3)。
[0009] 再者，本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)在將所述玻璃短纖維投入熔融的熱可塑性樹(shù)脂中時(shí)，通過(guò) 將玻璃短纖維加熱并添加于熱可塑性樹(shù)脂，所得到的復(fù)合形成材料中的玻璃短纖維相較于 未加熱而添加的情形，比較不易被切斷、且能以維持纖維較長(zhǎng)的狀態(tài)分散于熱可塑性樹(shù)脂 中，因此申請(qǐng)專利（參照專利文獻(xiàn)4)。
[0010] -般而言，制作射出成形品時(shí)，將熔融的復(fù)合形成材料施加來(lái)自模具填充口的壓 力而擠入模具中，于模具全體中填充復(fù)合形成材料而成形。說(shuō)到此，近年以射出成形而制作 的射出成形品構(gòu)造復(fù)雜/微細(xì)化，例如：射出成形品中的一部分厚度相異、射出成形品的一 部分有彎折、射出成形品的一部分設(shè)有格子狀等微細(xì)的形狀等（以下，射出成形品中厚度 相異的部分、彎折部分、微細(xì)的形狀部分記載為「微細(xì)部」），訴求以射出成形制作復(fù)雜的形 狀。
[0011] 然而，在以射出成形制作含有微細(xì)部的制品時(shí)，當(dāng)使用玻璃纖維等平均纖維徑比 較大的補(bǔ)強(qiáng)材，模具對(duì)應(yīng)于制品的微細(xì)部的部分、形成屈曲等復(fù)雜的形狀，玻璃纖維難以進(jìn) 入對(duì)應(yīng)于微細(xì)部的部分，結(jié)果會(huì)有射出成形品中的微細(xì)部的強(qiáng)度劣化問(wèn)題。另一方面，當(dāng) 使用玻璃短纖維等平均纖維徑比較小的補(bǔ)強(qiáng)材時(shí)，雖然射出成形品的微細(xì)部的強(qiáng)度提升， 卻有射出成形品全體的強(qiáng)度劣化的問(wèn)題。再者，將含有玻璃纖維等平均纖維徑比較大的補(bǔ) 強(qiáng)材的復(fù)合形成材料射出成形于含有微細(xì)部的模具時(shí)，會(huì)有模具中的補(bǔ)強(qiáng)材均勻分散性惡 化，各制品及/或即使是同一制品依部位不同而有強(qiáng)度不一致，制品的良率不佳的問(wèn)題。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-7179號(hào)公報(bào)。 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2007-277391號(hào)公報(bào)。 專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2011-183638號(hào)公報(bào)。 專利文獻(xiàn)4:日本特愿2012-089067號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】
(發(fā)明要解決的問(wèn)題）
[0013] 本發(fā)明為了解決所述問(wèn)題點(diǎn)，經(jīng)精心研究，發(fā)現(xiàn)以熱可塑性樹(shù)脂及平均纖維徑相 異的2種以上的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材制作復(fù)合形成材料，使用該復(fù)合形成材料制作射出成形 品，可維持制品的基本部分的強(qiáng)度，同時(shí)制品的微細(xì)部經(jīng)填充平均纖維徑小的補(bǔ)強(qiáng)材而提 升微細(xì)部的強(qiáng)度。
[0014] 換言之，本發(fā)明的目的為提供一種復(fù)合形成材料、射出成形品及復(fù)合形成材料的 制造方法。 (用于解決問(wèn)題的方案）
[0015] 本發(fā)明涉及如下所示的復(fù)合形成材料、射出成形品及復(fù)合形成材料的制造方法。
[0016] (1) -種復(fù)合形成材料，其特征在于，包含熱可塑性樹(shù)脂、平均纖維徑為Iym至 7ym且混練前的纖維長(zhǎng)為300ym至1000ym的玻璃短纖維及平均纖維徑為7ym至20ym 的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材。 (2) 如上述（1)所述的復(fù)合形成材料，其特征在于，所述平均纖維徑7ym至20ym的纖 維狀的補(bǔ)強(qiáng)材為玻璃纖維。 (3) 如上述（1)或（2)所述的復(fù)合形成材料，其特征在于，所述玻璃短纖維為經(jīng)選自硅 烷耦合劑、潤(rùn)滑劑及皮膜形成材中至少1種進(jìn)行表面處理。 (4) 如上述（2)或（3)所述的復(fù)合形成材料，其特征在于，所述玻璃纖維為經(jīng)選自硅烷 耦合劑、潤(rùn)滑劑及皮膜形成材中至少1種進(jìn)行表面處理。 (5) -種復(fù)合形成材料，其特征在于，包含熱可塑性樹(shù)脂、平均纖維徑為Iym至7ym且 混練前的纖維長(zhǎng)為300ym至1000ym的玻璃短纖維、以及平均纖維徑為7ym至20ym的 纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材，所述補(bǔ)強(qiáng)材內(nèi)，至少將玻璃短纖維以經(jīng)熔融的熱可塑性樹(shù)脂的溫度為基 準(zhǔn)減去150°C至加上50°C的范圍內(nèi)加熱后，投入經(jīng)熔融的熱可塑性樹(shù)脂中。 (6) 如上述（1)至（5)中任一項(xiàng)所述的復(fù)合形成材料，其特征在于，前述復(fù)合形成材料 為射出成形用。 (7) -種射出成形品，其特征在于，將上述（1)至（6)中任一項(xiàng)所述的復(fù)合形成材料經(jīng) 射出成形而制作。 (8) -種復(fù)合形成材料的制造方法，該復(fù)合形成材料包含熱可塑性樹(shù)脂、平均纖維徑為 Iym至7ym且混練前的纖維長(zhǎng)為300ym至1000ym的玻璃短纖維及平均纖維徑為7ym 至20ym的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)材內(nèi)，至少將玻璃短纖維以經(jīng)熔融的熱 可塑性樹(shù)脂的溫度為基準(zhǔn)減去150°C至加上50°C的范圍內(nèi)加熱后，投入經(jīng)熔融的熱可塑性 樹(shù)脂中。 (9) 如上述（8)所述的復(fù)合形成材料的制造方法，其特征在于，所述平均纖維徑7ym至 20ym的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材為玻璃纖維。 (發(fā)明效果）
[0017] 使用本發(fā)明的復(fù)合形成材料進(jìn)行射出成形，能夠?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)材填充至所得的射出成形 品的微細(xì)部。因此，能夠維持射出成形品本身的強(qiáng)度且提升微細(xì)部的強(qiáng)度，而能效率良好以 射出成形制作小型冷卻風(fēng)扇、半導(dǎo)體預(yù)燒承座（burn-insocket)等構(gòu)造復(fù)雜且要求微細(xì)部 的強(qiáng)度的制品。
[0018] 本發(fā)明的復(fù)合形成材料含有2種以上平均纖維徑相異的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材，S卩，由 于相同質(zhì)量的補(bǔ)強(qiáng)材平均纖維徑大的補(bǔ)強(qiáng)材的比例減少，所以可降低射出成形時(shí)的復(fù)合形 成材料的黏度。因此，可降低將熔融的復(fù)合形成材料擠入模具所施加的壓力，使模具的耗損 減少而提升耐久性。
[0019] 此外，使用本發(fā)明的復(fù)合形成材料制作射出成形品時(shí)，由于平均纖維徑大的補(bǔ)強(qiáng) 材的分散性提升，可使各別制品及/或同一制品中因部位不同而有強(qiáng)度不一致的情況減 少，而提尚制品的良率。
[0020] 再者，2種以上平均纖維徑相異的纖維狀的補(bǔ)強(qiáng)材內(nèi)，由于至少將體積密度最低的補(bǔ)強(qiáng) 材，在以熔融的熱可塑性樹(shù)脂的溫度為基準(zhǔn)減去150°C至加50°C范圍內(nèi)加熱后，通過(guò)投入 熔融的熱可塑性樹(shù)脂，更