(57)【要約】【課題】ガラス繊維によって強化した樹脂製のパネル状成形体において、寸法安定性と適度な耐衝撃性を両立し得るパネル状成形体を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、発泡剤、及び質量平均繊維長さ４〜１２ｍｍのガラス繊維を含有し、発泡倍率が１．０５〜１．２０であるパネル状成形体とし、成形後の反りや捩れといった変形を抑制して、高精度な寸法安定性を実現し、これに加えて適度な耐衝撃性をも実現した。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、発泡剤、及び質量平均繊維長さ４〜１２ｍｍのガラス繊維を含有し、発泡倍率が１．０５〜１．２０であることを特徴とするパネル状成形体。
【請求項２】
熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であり、熱可塑性エラストマーがオレフィン系エラストマーであり、発泡剤が重曹・クエン酸系発泡剤であることを特徴とする請求項１に記載のパネル状成形体。
【請求項３】
ポリオレフィン系樹脂が２７〜６２質量％、オレフィン系エラストマーが５〜３０質量％、ガラス繊維が３０〜４０質量％であることを特徴とする請求項２に記載のパネル状成形体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のパネル状成形体から成ることを特徴とする自動車用構造部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス繊維により強化した樹脂製のパネル状成形体に関し、自動車のボディパネル等の構造部品として用いるのに好適なパネル状成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、樹脂製のパネル状成形体としては、強度を高めるためにガラス繊維を添加したものが知られている。このパネル状成形体は、例えば、金型を使用した射出成形により製造する。ところが、このようなパネル状成形体は、高強度が得られる反面、成形後に反りや捩れの変形が発生し易く、寸法精度を安定させるために金型形状や成形条件を設定するのが難しいことから、製造において非常に多くの時間とコストがかかるものとなっていた。
【０００３】
上記パネル状成形体に反りや捩れの変形が生じるのは、添加したガラス繊維が異方性を有することに起因している。つまり、上記パネル状成形体では、射出成形時に樹脂の流動方向にガラス繊維が配向することで、熱線膨張係数や収縮率が部分的に相違したものとなり、これが変形として現れる。
【０００４】
従来、上記したようなパネル状成形体の変形を抑制する方法としては、ガラス繊維を扁平断面にする方法や、ガラスフレークや雲母のような板状フィラーを添加する方法などが提案されている。しかし、これらの方法では、例えば自動車用構造部品に適用するには寸法安定性が不充分であった。そこで、より高精度な寸法安定性を得るための方法として、ポリプロピレン材料に無機充填材であるガラス繊維を添加する方法、及び成形体を発泡させる方法が提案されていた（特許文献１参照）。また、熱可塑性樹脂にガラス繊維を添加したものを発泡させる方法も提案されていた（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９２６７５号公報
【特許文献２】
特開平８−３１８５４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような従来のパネル状成形体において、ポリプロピレン材料に無機充填材であるガラス繊維を添加する方法、及び成形体を発泡させる方法にあっては、例えば自動車用構造部品への適用に対してガラス繊維の添加による高強度化が充分に成されていないと共に、発泡することによって耐衝撃性が低下するという問題点があり、また、熱可塑性樹脂にガラス繊維を添加したものを発泡させる方法にあっても、例えば自動車用構造部品への適用に対して、寸法安定性と耐衝撃性を両立させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、ガラス繊維によって強化した樹脂製のパネル状成形体において、寸法安定性と適度な耐衝撃性を両立させることができるパネル状成形体を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のパネル状成形体は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、発泡剤、及び質量平均繊維長さ４〜１２ｍｍのガラス繊維を含有し、発泡倍率が１．０５〜１．２０であることを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のパネル状成形体によれば、ガラス繊維によって強化した樹脂製のパネル状成形体において、反りや捩れといった変形を抑制することができ、高精度な寸法安定性と適度な剛性及び耐衝撃性を得ることができ、例えば自動車のボディインナパネル等の構造部品にきわめて好適なものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のパネル状成形体は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、発泡剤、及び質量平均繊維長さ４〜１２ｍｍのガラス繊維を含有し、発泡倍率が１．０５〜１．２０となる範囲で発泡させることにより、反りや捩れといった変形を抑制する。
【００１１】
つまり、パネル状成形体における反りや捩れの変形の発生原因としては、先述したように、射出成形した際に、ガラス繊維の配向によって熱線膨張係数や収縮率が部分的に相違することが挙げられる。これに対して、本発明のパネル状成形体では、射出成形の際に成形体中に発泡セルを形成することにより、材料の熱膨脹や収縮から変形を生じさせる応力を緩和し、これにより反りや捩れの変形を抑制する。
【００１２】
また、本発明のパネル状成形体は、上記の如く熱可塑性樹脂に熱可塑性エラストマー及びガラス繊維を添加し、且つ発泡剤による発泡倍率を１．０５〜１．２０という低倍率に設定することにより、上記した変形の抑制により得られる高精度な寸法安定性に加えて、適度な剛性及び耐衝撃性を有するものとなり、例えば自動車のボディインナパネル等の構造部品にきわめて好適なものとなる。
【００１３】
ここで、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、及びポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。とくに、熱可塑性樹脂は、成形性、コスト及び材料性能の調整のし易さから、ポリオレフィン系樹脂のエチレン・ポリプロピレンブロック共重合体が好ましく、比重が０．９０８ｇ／ｃｍ３  、ＭＦＲ２０〜５０ｇ／１０ｍｉｎのものがより好ましい。
【００１４】
上記ポリオレフィン系樹脂は、望ましくは含有量を２７〜６２質量％とするのが良い。これは、含有量が２７質量％未満であると、添加するガラス繊維、熱可塑性エラストマー及び発泡剤の分散性が低下し、パネル状成形体を成形することがきわめて困難になるからであり、また、含有量が６２質量％を超えると、添加するガラス繊維の量が著しく低下して、パネル状成形体の剛性低下を引き起こすからである。
【００１５】
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体や、ポリプロピレン−オレフィン共重合体等が挙げられる。とくに、熱可塑性エラストマーは、α−オレフィン含有量が３０〜４０質量％であり、密度が０．８５〜０．８７ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲが０．２〜５ｇ／１０ｍｉｎとなるオレフィン系エラストマーが好ましい。
【００１６】
上記オレフィン系エラストマーは、望ましくは含有量を５〜３０質量％とするのが良い。これは、含有量が５質量％未満であると、パネル状成形体の耐衝撃性の低下が発生するからであり、また、含有量が３０質量％を超えると、オレフィン系エラストマーの分散性が著しく低下して、材料を製造することが非常に困難になるからである。
【００１７】
発泡剤としては、無機系発泡剤、有機系発泡剤、分散型発泡剤及び溶剤型発泡剤などが挙げられる。とくに、発泡剤は、重曹・クエン酸系発泡剤が好ましい。重曹・クエン酸系発泡剤は、発泡セルを形成する気体が二酸化炭素であり、パネル状成形体から異臭や有害気体が発生することがないからである。
【００１８】
強化繊維としては、ガラス繊維のほかに、炭素繊維及び金属繊維が挙げられるが、最適であるのは、コストや材料特性等の面からガラス繊維であり、この場合、成形体中の質量平均繊維長さが４〜１２ｍｍのものが好ましく、さらに、繊維径が１３〜２０μｍのものが好ましい。
【００１９】
ここで、ガラス繊維の質量平均繊維長さを４〜１２ｍｍとしたのは、パネル状成形体を射出成形した際に、成形性及び成形体の耐衝撃性を確保するためである。すなわち、ガラス繊維は、成形体における繊維長さが１２ｍｍを超えると、射出成形時には剪断応力により切断されてしまうことを見込んで、さらに長い繊維を流動させねばならず、成形性が損なわれる可能性が生じるからであり、また、射出成形時に切断されたとしても、４ｍｍ未満の繊維長さでは成形体の耐衝撃性を確保し難くなることを確認しているので、上記範囲としている。
【００２０】
さらに、ガラス繊維は、繊維径を１３〜２０μｍとすることにより、寸法安定化と高強度化の両立により貢献し得るものとなり、この際、汎用サイズとして広く使用されている繊維径１６μｍのものを用いれば、コストの面でも有利なものとなる。
【００２１】
そしてさらに、上記ガラス繊維は、望ましくは含有量を３０〜４０質量％とするのが良い。これは、含有量が３０質量％未満であると、パネル状成形体の著しい剛性低下が発生するだけでなく、耐衝撃性が低下するからであり、また、含有量が４０質量％を超えると、樹脂への含浸不良が発生し、ガラス繊維の浮きにより表面に凹凸が発生するからである。このようにガラス繊維が浮くと、強度や耐衝撃性において顕著な性能低下を発生させるだけでなく、外観不良になるとともに取り扱いを非常に困難にする。
【００２２】
また、本発明のパネル状成形体は、射出発泡成形の中でもショートショット法と呼ばれる方法により製造することができる。このショートショット法とは、射出成形機から射出される樹脂材料の量を金型容積よりも小さくし、金型内への樹脂材料の充填が同樹脂材料中の発泡剤による膨張によって成される成形方法である。
【００２３】
ここで、本発明では、発泡倍率を１．０５〜１．２０という低倍率に抑えている。これは、発泡倍率が１．０５未満であると、パネル状成形体中の発泡セルが不足して変形抑制の効果が低下するからであり、また、発泡倍率が１．２０を超えると、成形時に樹脂材料の充填不足が生じたり、パネル状成形体の耐衝撃性の低下が生じたりするからであり、発泡倍率を上記範囲にすれば、発泡剤の量を節減して未発泡剤の残留及びコストが抑えられる効果も奏するからである。
【００２４】
以上のように、本発明のパネル状成形体は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、発泡剤、及び質量平均繊維長さ４〜１２ｍｍのガラス繊維を含有し、発泡倍率が１．０５〜１．２０となる範囲で発泡させたことにより、成形時における樹脂材料の充填不足や、パネル状成形体の耐衝撃性の低下を生じることなく、高精度な寸法安定性と適度な耐衝撃性の両方を有するものとなる。
【００２５】
そして、より望ましい実施形態として、熱可塑性樹脂にポリオレフィン系樹脂を用い、熱可塑性エラストマーにオレフィン系エラストマーを用い、発泡剤に重曹・クエン酸系発泡剤を用いることにより、反りや捩れの変形をより確実に抑制して、寸法安定性や適度な耐衝撃性をさらに向上させることができるうえに、リサイクル性に優れたものとなり、異臭や有害気体が発生する心配も無い。
【００２６】
また、本発明のパネル状成形体は、より望ましい実施形態として、ポリオレフィン系樹脂を２７〜６２質量％、オレフィン系エラストマーを５〜３０質量％、ガラス繊維を３０〜４０質量％とすることにより、上記効果に加えて、ガラス繊維、熱可塑性エラストマー及び発泡剤の分散性の低下を防止して、パネル状成形体の成形を容易にすると共に、ガラス繊維の量を適切なものにして、パネル状成形体の剛性や耐衝撃性を確保することができ、且つ樹脂への含浸不良により発生するガラス繊維の浮きを防止して、強度や耐衝撃性の確保、良好な外観、及び取り扱いの容易化などをも実現する。
【００２７】
さらに、上記のパネル状成形体は、図１に示すように、自動車のエンジンフードＥ、ルーフパネルＲ、フェンダーパネルＦＦ，ＦＲ、ドアパネルＤＦ，ＤＲ及びトランクリッドＴといった各ボディパネルを構成するボディインナパネル（一部を示す）ＩＰ１〜ＩＰ３等の構造部品に用いられる。このパネル状成形体から成る自動車用構造部品は、反りや捩れの変形が抑制されて寸法安定性に優れたものであるうえに、自動車用として充分に使用し得る適度な剛性及び耐衝撃性を有するものとなり、また、リサイクル性に優れる面でも非常に利用価値が高く、異臭や有害気体が発生することのない優れたものとなる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明のパネル状成形体の実施例を説明するが、本発明のパネル状成形体の詳細は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
射出成形機（東芝製，ＩＳ１５０）と試験片成形用金型を用いて測定用試験片を作製した。このときの成形条件を以下に示す。また、試験片の発泡倍率は、射出成形機のシリンダ内にある樹脂材料を計量し、（金型容積×材料比重）／（シリンダ内の材料の量）により設定した。
【００３０】
＜成形条件＞
シリンダ温度；２４０℃
金型温度；４０℃
射出圧力；５０ＭＰａ
冷却時間；１８秒
【００３１】
また、各物性値は下記の条件にて測定を実施した。
＜剛性試験＞
ＪＩＳＫ７１７１に準処して曲げ弾性率を測定した。試験片の諸寸法は、１０．０（幅）×３．０（厚み）×８０ｍｍ（長さ）であり、試験時の温度は２３℃であった。
【００３２】
＜衝撃性試験＞
機械切削にてノッチ加工した試験片を用い、ＪＩＳＫ７１１１に準処してシャルピー衝撃強度の測定を行った。試験片の諸寸法は、１０．０（幅）×３．０（厚み）×７５ｍｍ（長さ）である。
【００３３】
＜反り変形試験＞
２００×２００×３ｍｍのパネル状成形体をショートショット法により発泡成形し、温度２３℃、相対湿度５０％で２４時間以上状態調整した。その後、パネル状成形体を定盤上に置き、三箇所の角を定盤に接触させたときの残りの角の変位量、すなわち角から定盤までの距離を測定した。また、同じロットの３枚のパネル状成形体について同様に測定し、これらの平均値を反り量とした。
【００３４】
（実施例１〜５）
ポリオレフィン系樹脂（比重０．９０８ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ３５ｇ／１０ｍｉｎのエチレン・プロピレンブロック共重合体）、オレフィン系エラストマー（α−オレフィン含有量３５質量％、密度０．８６ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ２．６ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−α−オレフィン共重合体）及びガラス繊維の夫々の含有量、並びに重曹・クエン酸系発泡剤（サンアロマー株式会社製，ＳＤＡ−０３）による発泡倍率を異ならせて成形体を作製し、先述の各評価を行った。その結果を表１に示す。なお、表１の品質評価において、○は自動車用構造部品として良好、△は実用上充分であることを示す。また、表１における評価の欄の数値は、後記する表２の比較例１を１００としたときの相対値である。
【００３５】
【表１】
2004352801.tif 000002
【００３６】
（比較例１〜３）
ポリオレフィン系樹脂（比重０．９０８ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ３５ｇ／１０ｍｉｎのエチレン・プロピレンブロック共重合体）、オレフィン系エラストマー（α−オレフィン含有量３５質量％、密度０．８６ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ２．６ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−α−オレフィン共重合体）及びガラス繊維の夫々の含有量、並びに重曹・クエン酸系発泡剤（サンアロマー株式会社製，ＳＤＡ−０３）による発泡倍率を異ならせて成形体を作製し、先述の各評価を行った。その結果を表２に示す。なお、表２の品質評価において、○は自動車用構造部品として良好、△は実用上充分、×は不充分であることを示す。また、表２における評価の欄の数値は、比較例１を１００としたときの相対値である。
【００３７】
【表２】
2004352801.tif 000003
【００３８】
表１及び表２から明らかなように、実施例１〜５については、反り変形が少なく、寸法安定性に優れ、適度な耐衝撃性を有することを確認した。とくに、判断として◎を付した実施例１〜３が性能バランス上好ましい。これに対して、比較例１〜３については、反り変形が少ない寸法安定性と適度な耐衝撃性の両立を実現し得るものはなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパネル状成形体が適用される自動車用構造部品の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＩＰ１〜ＩＰ３  ボディインナパネル（自動車用構造部品）
【図１】
2004352801.tif 000004