(57)【要約】【課題】吸気系部品の曲げ弾性率を高め、且つ比重を小さくすることができる吸気系部品用繊維強化樹脂組成物を提供する。【解決手段】本発明の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物は、ＭＦＲ（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含む。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする内燃機関の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物。
【請求項２】
ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を５８〜７８ｗｔ％、酸により変性されたポリプレン系樹脂を１〜２ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする内燃機関の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物。
【請求項３】
前記吸気系部品は、内燃機関の吸気通路を構成するエアダクト、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減するレゾネータ又はサイドブランチ、内燃機関の吸気通路中のダストを除去するエアクリーナのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物。
【請求項４】
ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、マイカを２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする内燃機関の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の吸気系部品用の樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気系には、内燃機関の吸気通路を構成するエアダクト、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減するレゾネータ又はサイドブランチ、内燃機関の吸気通路中のダストを除去するエアクリーナが設けられる。
【０００３】
内燃機関が作動し、空気が内燃機関に導かれる際、これらの吸気系部品には吸気騒音が発生する。吸気系部品の吸気騒音を低減するのには、従来、部品の曲げ弾性率を高め、且つ部品の板厚を厚くする手法が採用されていた。例えばポリプロピレン樹脂に剛性補強材としてのタルクを４０ｗｔ％程度配合した樹脂組成物を用い、且つ部品の板厚を厚くする手法が採用されていた。しかしこの手法では、必然的に部品の重量が重くなってしまうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の吸気騒音の周波数域は例えば１００〜４００Ｈｚ程度であり、比較的低い。本発明者は、この内燃機関の吸気騒音の周波数域が低いことに着目した。そして、吸気系部品の曲げ弾性率を高め、且つ比重を小さくすることで、吸気系部品の共鳴周波数を高周波数にシフトすることができることを知見した。吸気系部品の共鳴周波数を高周波数にシフトすることにより、吸気系部品の共鳴周波数と吸気騒音の周波数域とを懸け離すことができ、これにより、吸気系部品における低周波数域の吸気騒音を低減することができる。
【０００５】
そこで本発明は、吸気系部品の曲げ弾性率を高め、且つ比重を小さくすることができる吸気系部品用組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ＭＦＲ（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を５８〜７８ｗｔ％、酸により変性されたポリプレン系樹脂を１〜２ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の吸気系部品とは、具体的には内燃機関の吸気通路を構成するエアダクト、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減するレゾネータ又はサイドブランチ、内燃機関の吸気通路中のダストを除去するエアクリーナのいずれかである。
【０００９】
請求項４の発明は、ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、マイカを２０〜４０ｗｔ％含むことを特徴とする内燃機関の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物により上述した課題を解決する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の吸気系部品用繊維強化樹脂組成物の実施形態を説明する。吸気系部品としては、内燃機関の吸気通路を構成するエアダクト、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気騒音を低減するレゾネータ又はサイドブランチ、内燃機関の吸気通路中のダストを除去するエアクリーナのいずれかが用いられる。
【００１１】
吸気系部品用繊維強化樹脂組成物は、ＭＦＲが４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を６０〜８０ｗｔ％、ガラス繊維及びマイカを両方で２０〜４０ｗｔ％含む。
【００１２】
ポリプロピレンの種類としては、プロピレンの重合体であるブロックポリプロピレンが用いられる。
【００１３】
ポリプロピレンのＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）は、４０〜７０ｇ／１０分のものが望ましく、特に５０〜６０ｇ／１０分のものが望ましい。ここでポリプロピレンのＭＦＲとは、ＪＩＳＫ７２１０−１９９９に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇの条件で測定した値である。ＭＦＲが４０ｇ／１０分以下であると成形体中のガラス繊維の分散性が低下し、成形体の外観不良が見られることがある。ＭＦＲが６０ｇ／１０分より大きいと、衝撃強度に劣る可能性があり、好ましくない。
【００１４】
このプロピレンの重合体は、重合用触媒を用いてプロピレン等をスラリー重合、気相重合、あるいは液層塊状重合することにより製造される。プロピレン重合体を製造する重合方式としては、バッチ重合、連続重合のどちらの方式も採用することができる。ポリプロピレンのＭＦＲは多段重合や、重合された樹脂を分解することで調整できる。
【００１５】
ＭＦＲが４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂に、マレイン酸等の酸により変性されたポリプロピレン系樹脂を組成物作製時に混合するのが望ましい。マレイン酸により変性されるポリプロピレンのＭＦＲとしては、５〜８００ｇ／１０分が好ましい。ＭＦＲが低すぎると分散不良を起こしやすく、８００ｇ／１０分より大きいと衝撃強度の低下を招く場合がある。マレイン酸により変性されるポリプロピレンの結晶化温度（Ｔｃ）は、１０５〜１２５℃が好ましく、特に１１０〜１２０℃が好ましい。マレイン酸の付加量は、０．１〜１０ｗｔ％の範囲が好ましく、特に０．８〜８ｗｔ％が好ましい。
【００１６】
ガラス繊維としては、Ｅガラス（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｇｌａｓｓ）、Ｃガラス（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇｌａｓｓ）、Ａガラス（Ａｌｋａｌｉ  ｇｌａｓｓ）、Ｓガラス（Ｈｉｇｈ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｇｌａｓｓ）、耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸してフィラメント状の繊維にしたものを用いることができる。
【００１７】
ガラス繊維の繊維径は、好ましくは３〜３０μｍが好ましく、さらに好ましくは８〜２０μｍである。繊維径が過小であると、繊維が破損し易いため、強化繊維束の生産性が低下することがある。またペレットを連続製造するときに、繊維を多数束ねなければならなくなり、繊維束をつなぐ手間が煩雑になったり、生産性が低下したりするため好ましくない。
【００１８】
樹脂組成物中のガラス繊維の繊維長は、１．５〜６０ｍｍが好ましい。短繊維樹脂組成物として好ましいのは１．５〜８ｍｍであり、長繊維樹脂組成物として好ましいのは１２〜５０ｍｍである。
【００１９】
ガラス長繊維の原料としては、連続状ガラス繊維束が用いられ、これはガラスロービングとして市販されている。通常、その平均繊維径は４〜３０μｍ、フィラメント集束本数は４００〜１０，０００本、及びテックス番手は３００〜２０，０００ｇ／ｋｍが好ましい。特に平均繊維径９〜２３μｍ、集束本数１，０００〜６，０００本のものが望ましい。
【００２０】
他にガラス繊維として、ガラスチョップドストランドを用いることもできる。このチョップドストランドの長さは通常３〜５０ｍｍ、繊維の径は３〜２５μｍ程度、好ましくは８〜１４μｍのものである。
【００２１】
ガラス繊維表面に熱可塑性樹脂との界面接着性付与又は向上のため、表面処理（例えばシランカップリング剤処理）が施されているものが好ましい。このような処理のされた強化繊維を用いると、強度と外観が良好な成形体が得られる。
【００２２】
ガラス繊維の表面処理剤としては、所謂シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤として従来からあるものの中から適宜選択することができる。シラン系化合物としては、例えばγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（２，４−エポキシシクロヘキシル）エトキシメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランやエポキシシランが採用できる。特に前記アミノ系シラン化合物を採用するのが好ましい。
【００２３】
樹脂組成物の形状は、パウダー状、フレーク状、ペレット状のいずれでも構わない。ガラス繊維樹脂組成物の比重は１．２以下が好ましく、より好ましくは１．１５以下である。ガラス繊維樹脂組成物中のガラス繊維は５〜１５ｗｔ％、マイカは１５〜２５ｗｔ％が好ましい。
【００２４】
また樹脂組成物は、ポリプロピレン樹脂と実質的に平行に配列されたガラス繊維とからなり、ガラス繊維長がペレット長に実質的に等しいペレットを含むのが望ましい。樹脂組成物のペレット長は２〜２００ｍｍの長さである。ペレット長は３〜１００ｍｍの範囲が好ましく、３〜５０ｍｍの範囲がさらに好ましく、６〜２５ｍｍの範囲であるのがさらにより好ましい。
【００２５】
次に樹脂組成物の製造方法について説明する。まず樹脂ペレットを製造する。樹脂ペレットは、数千本からなるガラス繊維のロービングを含浸ダイスに導き、フィラメント間に溶融した熱可塑性樹脂を均一に含浸させた後、必要な長さ（２〜２００ｍｍ）に切断することにより容易に得ることができる。
【００２６】
図１はペレットの製造装置の一例を示す。例えば、押出機１の先端に設けられた含浸ダイス２中に押出機１より溶融樹脂を供給する一方、連続状ガラス繊維束Ｆを通過させ、該ガラス繊維束Ｆに溶融樹脂を含浸させた後ノズルを通して引抜き、２〜５０ｍｍの長さにペレタイズする方法がとられる。ガラス繊維束Ｆは引き出しロール３により含浸ダイス２から引き出され、冷却装置４で冷却される。樹脂が含浸されたガラス繊維はペレタイザ５によりペレタイズが行われる。各成分を所定の割合にてロールミル、バンバリーミキサー、ニーダーなどでよく混練分散させることができる。タンブラー式ブレンダー、ヘンシェルミキサー、リボンミキサーなどでドライブレンドしてもよい。これを一軸押出機、二軸押出機などで混練してペレット状の成形原料とする。
【００２７】
ペレットには、用途に応じて各種の添加剤、例えば、分散剤、滑剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤（フェノール系酸化防止剤、リン酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤）、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、結晶化促進剤（増核剤）、発泡剤、架橋剤、抗菌剤等の改質用添加剤、顔料、染料等の着色剤、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラ、アゾ顔料、アントラキノン顔料、フタロシアニン、等の公知の添加剤を添加することができる。これらの添加剤は、ペレット製造時に添加してペレット中に含有させるか、ペレットから成形体を製造するときに添加してもよい。
【００２８】
このペレット、マイカ、及びＭＦＲが４０〜７０ｇ／１０分のブロックポリプロピレン系樹脂を混合し、その後成形して成形品を得る。
【００２９】
成形品の成形方法には、射出成形法、押出成形法、中空成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法、ガス注入射出成形、又は発泡射出成形等の公知の成形法をなんら制限なく適用できる。特に射出成形法、圧縮成形法及び射出圧縮成形法が好ましい。
【００３０】
【実施例】
図１におけるペレット製造装置を用いて繊維強化樹脂組成物を作成した。
【００３１】
製造条件
ダイ：５０ｍｍφの押出機先端に取り付け、含浸部に４本のロッドを直線状に配置した。繊維径：アミノシランで表面処理された繊維径１６μｍのガラス繊維を１７０本束ねたガラスロービングを使用した。予熱温度：２００℃。熱可塑性樹脂：ＭＦＲ５０のブロックポリプロピレン＋カルボン酸変性ポリプロピレン。溶融温度：２９０℃。ロッド：４本  ６ｍｍ（直径）×３ｍｍ（長さ）。上記条件下で、テンションロール群で繊維束の量を調整しつつ、ダイ内に送り込み含浸を行い、その後ダイから引き出し、冷却し、ペレタイズを行い、ガラス繊維が５０ｗｔ％の樹脂組成物を作成した。
【００３２】
この樹脂組成物：マイカＭ／Ｂ（マイカ４０％）：上記ブロックポリプロピレン＝２０：５０：３０でドライブレンドし、射出成形機（東芝機械製、ＩＳ８０ＥＰＮ）を使用し、成形体を作製した。製造された実施例を比較例と比較してみた。
【００３３】
実施例、比較例の樹脂組成物の組成を以下に示す。
実施例：ベースとなるＰＰに長繊維ガラス繊維１０％及びマイカ２０％を含有。
比較例１：ベースとなるＰＰに長繊維ガラス繊維４０％含有。
比較例２：ベースとなるＰＰに長繊維ガラス繊維２０％及びタルク３０％を含有。比較例３：ベースとなるＰＰに長繊維ガラス繊維１０％及びタルク２０％を含有。比較例４：ベースとなるナイロン（ＰＡ６／ＰＡ６６）に長繊維ガラス繊維１０％及びミネラル１０％を含有。
比較例５：ベースとなるナイロン（ＰＡ６／ＰＡ６６）に長繊維ガラス繊維１７％及びミネラル２１％を含有。
比較例６：ベースとなるＰＰリサイクル材にタルク４０％含有。
比較例７：ベースとなるＰＰにタルク４０％含有。この比較例７が従来一般的に使用されていた。
【００３４】
表１は、これらの実施例及び比較例の曲げ弾性率、エアクリーナのケース及びカバーに成形したときの重量、イナータンスを示す。イナータンスとは、吸気系の壁面に対し垂直方向に力（Ｆ）を与え、そのときの加速度レベル（ａ）による伝達関数である。すなわちイナータンスレベルが低いと、測定面が振動しづらいことになる。
【００３５】
【表１】
2005023164.tif 000002
【００３６】
表１から本実施例のエアクリーナでは、従来使用されていた比較例７に比べ比重を１０％程度小さくすることができ、且つイナータンスが小さくなる（すなわち振動しづらくなる）ことがわかる。なおイナータンスが最も小さいのは比較例２の場合であるが、比重が大きすぎて軽量化の効果はあまり期待できない。
【００３７】
図２は、これらの実施例及び比較例の比重とイナータンスとの関係（図２−１）、曲げ弾性率とイナータンスとの関係（図２−２）、１００Ｈｚ弾性率とイナータンスとの関係（図２−３）、曲げ弾性率／比重とイナータンスとの関係（図２−４）、１００Ｈｚ弾性率／比重とイナータンスとの関係（図２−５）をそれぞれ示す。ここで、曲げ弾性率とはゆっくり曲げたときの弾性率で、１００Ｈｚ弾性率とは１００Ｈｚの周波数の動的弾性率である。
【００３８】
これら図２−２及び図２−３のグラフからわかるように、曲げ弾性率とイナータンスとには相関関係がある。特に１００Ｈｚ動的弾性率とイナータンスとはより強い相関関係がある。
【００３９】
本実施例の樹脂組成物では、１００Ｈｚ動的弾性率が大きいからイナータンスを小さくすることができ、しかも図２−１に示されるように比重が小さい。これら曲げ弾性率が大きいことと、比重が小さいこととが相俟って、本実施形態のテーマである振動騒音を低減できることになる。なお、ベース材がナイロンの比較例４及び比較例５では、曲げ弾性率が高くなるが、イナータンスも高くなってしまう傾向がある。このため、振動騒音を低減し難い。
【００４０】
図３は、本実施例と比較例７とで、周波数とイナータンスとの関係、及び周波数と遮音レベルとの関係を比較したものである。遮音レベルとは、スピーカから音を出してみてエアクリーナからどれだけの音が出るかを表したものであり、遮音レベルが低ければ低いほど遮音性がある。この図から実施例は低周波数域でのイナータンス及び遮音レベルが低いのがわかる。なお、板厚は実施例と比較例７とで同一であり、本実施例では１０％近く軽量化が図られている。
【００４１】
図４は、本実施例と比較例７とで、板厚を２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍと変更した場合の周波数とイナータンスとの関係を比較したものである。この図から同じ本実施例では同じ板厚の場合、共振周波数を上げ、低周波数域でのイナータンスを低くすることができるのがわかる。
【００４２】
図５は、本実施例及び比較例７の板厚とイナータンス共振周波数とをプロットしたグラフである。図４から同一共振周波数であれば、イナータンスレベルは略同等といえる。本実施例はイナータンスレベルが優れており、比較例と同一イナータンスを狙った場合には、板厚を３ｍｍ⇒２．６６ｍｍまで薄型化できる。
【００４３】
表２は、板厚を２．６６ｍｍにした本実施例と板厚を３ｍｍにした比較例７とで、比重×板厚を比較したものである。比較例と同一イナータンスを狙った場合には、比重が低減できることと板厚を低減できることとが相俟って、１９．２％軽量化が図れる。
【００４４】
【表２】
2005023164.tif 000003
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸気系部品の曲げ弾性率を高め、且つ比重を小さくすることができる吸気系部品用樹脂組成物が得られる。したがって、吸気系部品における吸気騒音を重量増とならずに低減することができる。
【００４６】
また従来の吸気系部品用樹脂組成物と同一のイナータンスを狙った場合には、成形品の低比重化と肉厚の薄型化にて、さらなる軽量化も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ペレットの製造装置の一例を示す概略図。
【図２】比重とイナータンスとの関係（図２−１）、曲げ弾性率とイナータンスとの関係（図２−２）、１００Ｈｚ弾性率とイナータンスとの関係（図２−３）、曲げ弾性率／比重とイナータンスとの関係（図２−４）、１００Ｈｚ弾性率／比重とイナータンスとの関係（図２−５）をそれぞれ示すグラフ。
【図３】周波数とイナータンスとの関係、及び周波数と遮音レベルとの関係を示すグラフ。
【図４】板厚を２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍと変更した場合の周波数とイナータンスとの関係を比較したグラフ。
【図５】板厚とイナータンス共振周波数とをプロットしたグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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