JP4044669B2

JP4044669B2 - 樹脂フレーム組立品およびその組立方法

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Publication number: JP4044669B2
Application number: JP07439898A
Authority: JP
Inventors: 清志山本; 晃一清水
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-03-23
Also published as: JPH11268130A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐衝撃性と高耐熱・高剛性の両立した特性を有し、熱可塑性樹脂フレーム組立品を構成する機能部品が発熱してもフレームが変形せず、さらに落下等の衝撃や厳しい条件での冷熱サイクルによっても破損・変形することの無い樹脂フレーム組立品およびその組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フレームは組立品における骨格であり、製品形状の保持を主目的とした構造部品である。組立品においてはフレームを中心にその他各種の機能部品が接合されており、組立後の使用環境下において様々な性能を維持できるように設計されている。したがってフレームには各種機能部品を確実に固定した状態で十分な強度、剛性、耐熱性等が要求されるため、安全性の高さから金属材料が使用されることが多い。
【０００３】
ところが電気、電子、ＯＡ機器用途においては製品の軽量化要請が強いため、金属よりも比重の小さい樹脂フレームの開発が盛んに行われている。特に熱可塑性樹脂は射出成形、押出成形等の溶融成形加工法が適用できるため、比較的複雑な形状を有するフレームでも容易に量産できるメリットがある。そこでフレーム単独はもちろんフレームと筐体の一体成形等、組立工数および組立部品数低減のための様々な検討がなされている。
【０００４】
一般に金属に比べると熱可塑性樹脂の使用可能な温度範囲は狭く、耐久性も乏しい。樹脂フレームに発熱性機能部品を組付けて使用したり、また組立品を寒冷地で使用したり、輸送用車両に搭載したりする場合には、樹脂フレーム部分の耐熱性、低温強度、耐衝撃強度、および耐疲労性等で性能不足となる場合がある。
そこでエンジニアリング樹脂、ポリマーアロイ、フィラー強化樹脂等の高性能樹脂を使用し、樹脂フレームの性能を向上させて対応することが可能である。とりわけ金属材料からの代替という観点で様々な厳しい要求特性が課せられる中にあっては、要求特性に応じて比較的自由に樹脂性能を設計できるポリマーアロイは特に有効である。
【０００５】
一方、組立工程においては各機能部品をフレームに接合する必要があり、ネジ締め、カシメ、接着剤、溶接等の接合方法がとられている。しかしフレームが樹脂の場合、ネジ締め、カシメの様に点で接合する方法によって接合すると、局所的に応力が集中してフレームが割れやすくなる。これを避けるために接合点数を増やす方法も考えられるが、組立工数や接合用部品点数の増大につながるため得策とはいえない。さらに製品の小型化やデザイン形状の多様化により接合部に空間的制約が生じ、ネジ締めやカシメができない場合も多い。
【０００６】
これに対して接着剤および溶接の場合は面で接合できるために接合部の応力集中は緩和できるが、別の問題を含んでいる。溶接の場合は各機能部品が必ずしも樹脂フレームと同じ材質ではないので、機能部品側に何らかの細工をしない限り樹脂フレームと直接接合することは困難である。また、接着剤は異種の材料同士であっても接合できるため状況に応じて様々な用途で利用されているが、接着剤による樹脂のクラック誘発、接着工程での取扱いの煩雑さ、乾燥工程を必要とすること、廃棄時の困難な解体性による機能部品の回収しにくさ等の問題点がある。以上のように、フレームが樹脂である場合には機能部品との接合において何らかの問題を抱えることになる。
【０００７】
そこで熱可塑性樹脂の特性を生かし、フレーム成形時にインサート成形法を適用し、樹脂が各機能部品を包みこむ形でフレームごと一気に組立品を完成する方法が考えられる。これにより組立工程における接合が不要になるため、樹脂フレーム組立法としては理想的といえる。
【０００８】
しかしインサートする各機能部品の材質が金属やセラミックスである場合、組立後に新たな問題が生じる。一つは樹脂とインサートする機能部品の密着性の問題である。密着性が悪いと落下等の衝撃により機能部品が樹脂フレームからズレてしまい、最悪の場合ははずれてしまう。特開平４−１６９２１４号公報においては熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、繊維状強化材等を配合した樹脂材料を用いてインサート成形することが提案され、熱可塑性ポリエステル樹脂成分をアロイ化技術によって導入することにより金属やセラミックスとの密着性を改良している例も報告されている。
【０００９】
もう一つは金属やセラミックスに比較すると樹脂の線膨張率は著しく大きく、成形後樹脂の収縮により機能部品周囲の樹脂に引張応力が発生し、割れが発生しやすくなる。これらの対策としては製品形状の肉厚化で対応可能であるが、製品のデザインが制約される。製品のデザインや耐熱性等の要求に幅広く対応するためには、熱可塑性樹脂に金属または無機の繊維状フィラーを練り込み、樹脂組成物としての線膨張率を低下させるという方法が有効である。
【００１０】
このようにポリマーアロイをベースに繊維状フィラーを練り込んだ、いわゆる繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いたならば、製品設計いかんによっては樹脂フレーム組立にインサート成形法を適用し、一度の成形工程ですべての機能部品を樹脂フレームに組みつけて一気に組立品を完成することも可能と思われる。しかし現実には完成品形状や各機能部品のレイアウト等、立体的な制約があるため、汎用性のある組立方法とはいい難い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで組立品をインサート成形可能な単位まで分割することを考える。すなわち各機能部品を１つまたは複数ずつにグループ分けをし、各々の機能部品または機能部品グループに対してインサート成形を行う。そして次の段階でインサートした各成形体の樹脂部分と樹脂フレームを接合し、組立品を完成するという方法である。この場合は機能部品と樹脂フレームのような異種材料を接合する場合と異なり、樹脂同士の接合を考えればよいので熱溶接法が適用できる。したがって熱溶接法により接合することで、点での接合による応力集中や接着剤使用による取扱い上の煩雑さ等の問題を回避することができると考えられる。
【００１２】
また、熱溶接法による接合は樹脂が溶融状態で混合することによってなされるため、理想的に行われた場合は接合部の強度が材料そのものの強度になるはずである。しかしながら、実際には接合部に残留歪みが生じるため接合部強度は著しく低下してしまう。
確かに繊維強化熱可塑性樹脂組成物は剛性および耐熱性に優れ、各機能部品に近い線膨張率を有するため、製品に高度なデザイン性を付与するとともに厳しい環境下での使用が想定される場合等においてはフレーム材として最適であるといえるが、繊維強化熱可塑性樹脂組成物の場合は、接合部に残留歪が生じたりする上に接合面に対して繊維状強化材が平行に揃ってしまい、繊維による補強効果が得られないため、接合部の強度が相対的に弱くなるという問題点がある。そこで、接合部の強度を改良する目的で接合部の形状に幾何学的な工夫を凝らすことで対応しているが、未だ十分な接合強度を得るには至らず、樹脂フレームの材質そのものを改良せざるを得ない状況である。
このような課題を抱える中で、樹脂フレームとしての剛性や耐熱性を犠牲にせずに、樹脂フレームの接合部の強度を改良することを目的として行った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を踏まえて、ポリマーアロイ技術を応用しながら種々の樹脂での組み合わせを検討した結果、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、特定のグラフト共重合体、及び繊維状強化材からなる熱可塑性樹脂組成物を樹脂フレームとして使用し、機能部品をインサート成形した後にフレームを熱溶接法で接合したところ、他の組み合わせの繊維強化樹脂組成物に比較して落下等による耐衝撃強度が著しく高くなることがわかり、本発明に至った。
すなわち本発明は、（Ａ）ポリカーボネート樹脂１４〜８３重量％、（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂７〜５７重量％、（Ｃ）ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、およびメタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体２〜２８重量％、並びに（Ｄ）繊維状強化材５〜４０重量％からなる繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、該繊維強化熱可塑性樹脂組成物による成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形した成形体を得、更に樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接法によって接合した樹脂フレーム組立品である。
【００１４】
以下、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物について詳しく説明する。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物に使用できる（Ａ）ポリカーボネート樹脂とは、芳香族ヒドロキシ化合物を原料とし、ホスゲン法またはエステル交換法によって得られる重合体または共重合体であれば特に限定はしない。上記の芳香族ヒドロキシ化合物としては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは単独でもまたは２種類以上混合しても使用されるが、これらの他にピペラジン、ジピペリジル、ハイドロキノン、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用しても良い。これらを原料としたポリカーボネート樹脂の中では、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型）ポリカーボネートが特に好ましい。
【００１５】
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、衝撃強度の点から１５，０００以上であることが必要である。一方、粘度平均分子量が３０，０００を越えると溶融粘度が高くなるため射出成形しにくくなる。したがって、本発明に用いるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は１８，０００〜２８，０００の範囲が好適である。
【００１６】
本発明で使用できる（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂は、アルキレンテレフタレート繰り返し単位を主成分とするものであれば特に制限はない。アルキレンテレフタレート繰り返し単位としては、エチレンテレフタレート、テトラメチレンテレフタレート、１，４−シクロヘキシレンテレフタレート等が挙げられ、共重合可能な成分としてはイソフタル酸等のジカルボン酸や１，３−プロパンジオール等のジオールが挙げられる。具体的には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１，４−シクロヘキシレンテレフタレートであり、特にポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートが好ましい。
【００１７】
ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートの固有粘度はフェノール／テトラクロロエタン＝６／４（重量比）を溶媒として温度３０℃で測定した値が０．５〜１．５（ｄｌ／ｇ）の範囲のものが用いられ、ポリエチレンテレフタレートの場合は０．６〜１．１（ｄｌ／ｇ）、ポリブチレンテレフタレートの場合は０．８〜１．４（ｄｌ／ｇ）の範囲が特に好ましい。
【００１８】
本発明で使用できる（Ｃ）グラフト共重合体は、ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、およびメタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体である。
ゴム状重合体としては、ブタジエン重合体、ブタジエンとこれと共重合可能なビニル単量体との共重合体、アクリル酸−Ｎ−ブチルとアクリル酸エチル共重合体、アクリル酸−Ｎ−ブチルとアクリロニトリル共重合体、エチレン、プロピレン、およびジエンとの共重合体、ブタジエンと芳香族ビニルとのブロック共重合体等が挙げられる。
【００１９】
グラフト共重合体を構成する芳香族ビニル単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、クロロスチレン等のスチレン系単量体およびその置換単量体が挙げられ、特にスチレン、α−メチルスチレンが好ましい。グラフト共重合体を構成するシアン化ビニル単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等が挙げられ、特にアクリロニトリルが好ましい。グラフト共重合体を構成するメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等が挙げられ、特にメタクリル酸メチルが好ましい。
【００２０】
（Ｃ）グラフト共重合体は、芳香族ビニル単量体０〜７０モル％、シアン化ビニル単量体０〜６０モル％およびメタクリル酸エステル０〜１００モル％の単量体混合物２０〜７０重量部がゴム状重合体３０〜８０重量部に対してグラフト率３０〜１００％の範囲で共重合したＡＢＳグラフト共重合体、ＭＢＳグラフト共重合体、ＡＥＳグラフト共重合体、アクリル系グラフト共重合体等の単独または上記共重合体のうち２種類以上の混合物でもよく、特にＡＢＳまたはＭＢＳグラフト共重合体が好ましい。
なお、本発明のグラフト共重合体は、ゴム状重合体に単量体混合物をグラフト共重合したものであり、未グラフトの重合体を含有していてもよい。
【００２１】
本発明における（Ｄ）繊維状強化材は、（Ａ）成分〜（Ｄ）成分で構成される繊維強化熱可塑性樹脂組成物の溶融加工温度において可塑化せず、繊維形状を保持しているものであれば特に限定するものではない。
【００２２】
具体的にはガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、アルミナ／シリカ系繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維、ステンレススチール繊維等の金属繊維、カーボン単結晶、チタン酸カリウム単結晶等のウイスカ等を挙げることができる。上記の繊維状強化材は熱可塑性樹脂組成物との接着性向上を目的として繊維表面をシランカップリング剤で表面処理したり、製造時の取扱い性向上を目的としてエポキシ、ウレタン等の樹脂溶液を繊維束に塗布して乾燥させるような集束処理をされたものが好ましい。
【００２３】
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、（Ａ）ポリカーボネート樹脂１４〜８３重量％、（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂７〜５７重量％、（Ｃ）ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、およびメタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体２〜２８重量％、並びに（Ｄ）繊維状強化材５〜４０重量％からなる。
【００２４】
（Ａ）ポリカーボネート樹脂が１４重量％未満では該繊維強化熱可塑性樹脂組成物からなる成形体を熱溶接した場合に、十分な接合強度が得られないため、樹脂フレーム組立品を使用中に割れが発生しやすくなる。８３重量％を越えると成形加工時の流動性が不足し、インサート成形品を作製することができない可能性があるとともに、インサートした機能部品と樹脂との密着性が不足して機能部品がズレてしまう可能性がある。
【００２５】
（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂が７重量％未満ではやはり成形加工時の流動性が不足するとともに樹脂フレーム組立品においてインサートした機能部品との密着性が不足するため機能部品がズレやすくなり、５７重量％を越えると該繊維強化熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃強度が劣るとともに、成形体を熱溶接した場合に十分な接合強度が得られないために、樹脂フレーム組立品を使用中に破損が発生しやすくなる。
【００２６】
（Ｃ）グラフト共重合体が２重量％未満では該繊維強化熱可塑性樹脂組成物に十分な耐衝撃強度が得られないため樹脂フレーム組立品の使用中に破損が発生しやすくなり、２８重量％を越えると剛性および耐熱性の不足から樹脂フレーム組立品が容易に熱変形してしまう。
【００２７】
（Ｄ）繊維状強化材が５重量％未満では樹脂フレームの剛性が不足するとともに、インサート部品と該繊維強化熱可塑性樹脂組成物の線膨張率の差が大きいために、ヒートショックによりインサート部品の周辺樹脂が割れてしまう。一方、４０重量％を越えると成形加工時の流動性および耐衝撃強度が不足するため、樹脂フレーム組立品を使用中に破損が発生しやすくなる。
【００２８】
本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、一般的な熱可塑性樹脂組成物の製造方法が適用できる。例えば、各成分をタンブラー、スリーハンズミキサー、ヘンシェルミキサー等のブレンダーで予め混合した後、バンバリーミキサー、ブラベンダー、混練ロール、単軸および２軸押出機等によってペレット化することができる。とりわけ定量フィーダー等の供給装置を複数利用し、２軸押出機のメインフィード口から熱可塑性樹脂原料の全部または熱可塑性ポリエステル樹脂原料分を除いた部分を、サイドフィード口から繊維状強化材または繊維状強化材と熱可塑性ポリエステル樹脂をそれぞれ供給し、ペレット化する方法が好適である。
ペレット化した繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、一般的な射出成形機等によってインサート成形に用いることができる。また、押出機によるペレット化を省き、各成分を予備混合した後、直接射出成形機の可塑化工程で混練し、そのままインサート成形することもできる。
【００２９】
また本発明に用いる繊維強化熱可塑性樹脂組成物には、さらにその目的に応じて熱安定剤、酸化防止剤、酸無水物、難燃剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、着色剤等を添加することも可能である。
【００３０】
特に熱安定剤の添加は、樹脂フレームを成形する際に、溶融した樹脂組成物の熱劣化を抑制するのに有効であり、ヒンダードフェノール系、リン系等の化合物が使用できる。ヒンダードフェノール系化合物としては、トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル等が挙げられる。
【００３１】
リン系化合物としては、フォスファイト系およびフォスフェイト系有機化合物が好ましく、トリフェニルフォスファイト、トリクレジルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリオレイルホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト等の第３級ホスファイト、ジ−２−エチルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジラウリルハイドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼンホスファイト等の第２級ホスファイト、エチルアシッドホスフェイト、ブチルアシッドホスフェイト、２−エチルヘキシルアシッドホスフェイト、ラウリルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト、オレイルアシッドホスフェイト、ジ−２−エチルヘキシルホスフェイト等のアシッドホスフェイト等が挙げられる。
【００３２】
次に本発明の樹脂フレーム組立品について説明する。
本発明の樹脂フレーム組立品は当該繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、該繊維強化熱可塑性樹脂組成物による成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形した成形体を得、さらに樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接法で接合する方法によって組み立てることができる。
【００３３】
本発明におけるインサート成形は、溶融状態にある樹脂を冷却することによって形状付与する際に、インサートする機能部品と樹脂を一体化するものであれば、成形方法を特に限定するものではない。例えば、射出成形において金型のキャビティー内に予めインサートする機能部品をセットしておいた状態で溶融樹脂を金型に射出して作製する方法、押出成形においてはインサートする機能部品を連続的に被覆する形で作製する方法等が挙げられる。
【００３４】
また本発明における樹脂フレーム組立品を構成する機能部品は、インサート成形時の溶融樹脂との接触による温度上昇によって部品の形状および機能が損なわれない限りにおいて特に限定するものではないが、金属またはセラミックス材料で構成されているかまたは金属またはセラミックス材料でパッケージングされていることが好ましい。
【００３５】
本発明における樹脂フレームとインサー成形した成形体の樹脂部分を熱溶接する方法は、加熱により樹脂フレームおよびインサート成形体の樹脂部分を溶接する方法であれば特に限定するものではないが、樹脂材料自身の発熱による溶接方法が好ましい。具体的には摩擦溶接法、超音波溶接法、高周波溶接法等が挙げられる。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例にのみ限定されるものではない。なお特別なことわり書きのない場合、添加量について使用した単位は重量％または重量部を意味する。
【００３７】
実施例１〜３および比較例１〜４
本発明で使用した繊維強化熱可塑性樹脂組成物を示す。
【００３８】
（１）繊維強化熱可塑性樹脂組成物の原料
（Ａ）ポリカーボネート樹脂：市販のビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂「カリバー２００−１３」［住友ダウ（株）製］（粘度平均分子量２１，５００）を用いた。
【００３９】
（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂
（Ｂ−１）ポリエチレンテレフタレート樹脂：市販のポリエチレンテレフタレート樹脂「ＮＥＨ−２０５０」［ユニチカ（株）製］を用いた。
（Ｂ−２）ポリブチレンテレフタレート樹脂：市販のポリブチレンテレフタレート樹脂「１２００Ｓ」［東レ（株）製］を用いた。
【００４０】
（Ｃ）スチレン／アクリロニトリル／ブタジエングラフト共重合体：ポリブタジエンラテックス１００部（固形分５０％、平均粒径０．３５μｍ、ゲル含有率９０％）、ステアリン酸ナトリウム１部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート０．１部、ＥＤＴＡテトラナトリウム塩０．０８部、硫酸第一鉄０．００３部および純水２００部を窒素ガスで置換された撹拌機付き反応缶に仕込んだ。温度６５℃に加熱した後、アクリロニトリル２５％およびスチレン７５％よりなる単量体混合物５０部、ｔ−ドデシルメルカプタン０．３部、キュメンハイドロパーオキシド０．２部を４時間で連続添加し、さらに添加終了後温度６５℃で２時間重合させた。グラフト率は７８％、重合率は９７％であった。得られたラテックスに酸化防止剤を添加した後、塩化カルシウムで塩析し、水洗、乾燥後得られた白色粉末状の共重合体を用いた。
【００４１】
（Ｄ）ガラス繊維：カット長（繊維長）３ｍｍ、平均直径１３μｍであり、アミノシラン系カップリング剤により表面処理し、かつエポキシ樹脂により集束処理した無アルカリガラス繊維を用いた。
【００４２】
（２）繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法
実施例および比較例における繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、表１および表２に示した原料樹脂の重量部配合比でタンブラーを用いて均一に混合した後、単軸押出機「ＭＳ４０−３２Ｖ」［アイ・ケー・ジー（株）製］を使用し、シリンダー温度２７０℃でペレット化して作製した。
作製したペレットから射出成形機「ＩＳ−５５ＥＰＮ」［東芝機械（株）製］により、シリンダー温度２７０℃、金型温度６０℃でテストピースを作製し、物性測定に用いた。
【００４３】
（３）インサート成形および熱溶接法による組立
上記（２）で作製した繊維強化熱可塑性樹脂組成物のペレットを用い、直径３６ｍｍ×厚み４ｍｍの金属円盤を機能部品として、射出成形機「ネスタール７５」［住友重機械工業（株）製］によりシリンダー温度２８０℃、金型温度６０℃でインサート成形を行った。インサート成形体の平面図を図１に、図１のＡＡ’における断面図を図２に示す。インサート成形品は２個の金属円盤の中心が８０ｍｍの距離で、金属円盤の周囲を厚み２ｍｍで、かつ金属円盤間を厚み２ｍｍで繋ぐようにインサート成形したものである。
また、同成形条件にて上記インサート成形品２個を組み付けるためのフレーム用成形品を作製した。フレーム用成形品は、長さ１２０ｍｍ×幅４０ｍｍで両端から４０ｍｍまでは厚さ２ｍｍでかつインサート成形品と溶接する面であり、その部分に底面が直径１ｍｍの円で高さが１ｍｍの円錐状の溶接リブを複数設けた。また、中心部４０ｍｍ幅は厚み４ｍｍとした。このフレーム用成形品の平面図を図３に、図３のＢＢ’における断面図を図４に示す。図３のフレーム用成形品１個に対して図１のインサート成形品２個を超音波溶接し、樹脂フレーム組立品を完成した。使用した超音波ウエルダーは、精電舎電子工業（株）製１２０１Ｂ／Ｐ４６Ａで、圧力３ｋｇ／ｃｍ² 、発振時間２．０秒、保持時間２秒にて溶接を行った。完成した樹脂フレーム組立品の平面図を図５に、図５のＣＣ’における断面図を図６に示した。
【００４４】
（４）測定および評価
表１および表２における物性の測定方法は次の通りである。
（ａ）高荷重下の耐熱性：ＡＳＴＭＤ−６４８に従い、試験応力１８．６ｋｇｆ／ｃｍ² で、長さ１２７ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのテストピースの加熱変形温度を測定した。
【００４５】
（ｂ）曲げ弾性率：ＡＳＴＭＤ−７９０に従い、長さ１２７ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのテストピースの曲げ弾性率を測定した。
【００４６】
（ｃ）ノッチ部の耐衝撃強度：ＡＳＴＭＤ−２５６に従い、厚さ３．２ｍｍのテストピースに対し、雰囲気温度２３℃、湿度５０％のＪＩＳ標準状態でノッチ付きアイゾットを測定した。
【００４７】
（ｄ）超音波溶接による溶接部強度：引張試験用ＪＩＳ１号形状のダンベル支点間の中点において、ダンベル表面上の片側に引張方向と垂直に直線状に溶接用リブを走らせたものを射出成形で作製した。溶接用リブの断面形状は一辺１ｍｍの正三角形である。続いてダンベルを溶接用リブと平行方向にリブから２．５ｍｍ離れた位置において切断した。この切断した二つのダンベルを図７のように配置し、リブをはさむ形で重ね合わせ部分を作り、そのまま冶具に固定する。重ね合わせ部分に対してダンベル表面と垂直方向に超音波溶接用ホーンを当てて圧力をかけながら超音波を発振させてリブを中心に溶接を行った。この時使用した超音波ウエルダーは、精電舎電子工業（株）製１２０１Ｂ／Ｐ４６Ａで、圧力２ｋｇ／ｃｍ² 、発振時間１．５秒、保持時間２秒で溶接を行った。溶接後のダンベル試験片をＡＳＴＭＤ−６３８に従って引張試験を行い、溶接部強度を測定した。
【００４８】
（ｅ）組立品落下テスト：実施例における繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて作製した樹脂フレーム組立品をコンクリートの床に対して１．０ｍの高さから自由落下させ、落下時の衝撃による樹脂フレームの破損状況並びに部品ズレの有無を観察した。特に樹脂フレームの破損状況について、熱溶接による接合部付近が破損した場合は「接合割れ」とした。
【００４９】
（ｆ）組立品冷熱テスト：実施例における繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて作製した樹脂フレーム組立品を、環境温度−４０℃と１２０℃において３時間ずつ冷熱サイクルを５回繰り返した後、組立品を観察した。組立品冷熱テストにおいて、インサートした機能部品の周囲の樹脂に割れが発生した場合、「インサート割れ」とした。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【００５２】
【発明の効果】
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、該繊維強化熱可塑性樹脂組成物の成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形をした成形体を得、さらに樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接法で組み立てた樹脂フレーム組立品は、高耐衝撃性で高耐熱性・高剛性の両立した特性を保有し、かつ落下等の激しい衝撃や環境温度が極端に変化するような厳しい環境下でも破損・変形することなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物によるインサート成形体の平面図である。
【図２】図１のＡＡ’におけるインサート成形体の断面図である。
【図３】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物により、射出成形法で作製した樹脂フレーム用成形品の平面図である。
【図４】図３のＢＢ’における成形品の断面図である。
【図５】図３の樹脂フレーム用成形品に対して、図１のインサート成形体を２個超音波溶接して組み立てた樹脂フレーム組立品の平面図である。
【図６】図５のＣＣ’における樹脂フレーム組立品の断面図である。
【図７】超音波溶接強度評価用のＪＩＳ１号ダンベルを超音波溶接するための配置図である。
【符号の説明】
１インサート金属円盤
２繊維強化熱可塑性樹脂組成物
３繊維強化熱可塑性樹脂組成物の樹脂フレーム成形品
４溶接用リブ
５溶接部
６切断した溶接用リブ付きのＪＩＳ１号ダンベル

Claims

（Ａ）粘度平均分子量が１８，０００以上２８，０００以下である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型）ポリカーボネート１４〜８３重量％、（Ｂ）フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（重量比）を溶媒として温度３０℃で測定した固有粘度が０．５〜１．５（ｄｌ／ｇ）であるポリエチレンテレフタレート７〜５７重量％、（Ｃ）芳香族ビニル単量体０〜７０モル％、シアン化ビニル単量体０〜６０モル％およびメタクリル酸エステル０〜１００モル％の単量体混合物２０〜７０重量部がゴム状重合体３０〜８０重量部に対してグラフト率３０〜１００％の範囲で共重合したＡＢＳグラフト共重合体２〜２８重量％、並びに（Ｄ）繊維状強化材がアミノシラン系カップリング剤で表面処理し、かつエポキシ樹脂により収束処理した無アルカリガラス繊維強化材５〜４０重量％からなる繊維強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、該繊維強化熱可塑性樹脂組成物による成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形した成形体を得、さらに樹脂フレームとインサート成形した樹脂部分とを熱溶接法で接合する方法によって得ることを特徴とする樹脂フレーム組立品。