JP2004244508A - Reinforcement composition, reinforcement and method and structure for reinforcing car body - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強材組成物、補強材、車体補強方法および車体補強構造、詳しくは、自動車の車体などを補強するための補強材を成形する補強材組成物、その補強材組成物から得られる補強材、その補強材組成物が用いられる車体補強方法および車体補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の車体は、重量を軽減するために、板厚の薄い鋼板により形成されており、その剛性の低下を補強するために、例えば、閉断面で形成される鋼板からなる箱型部材（中空部材）の内部空間に、樹脂発泡体からなる充填材を充填して、その箱型部材を補強することが知られている。
【０００３】
そのような充填材として、例えば、オレフィン系樹脂発泡充填材が用いられることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９５８６９号公報（段落番号［０００４］）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オレフィン系樹脂発泡充填材では、特許文献１の段落番号［０００７］にも記載されるように、剛性が十分でなく、箱型部材の内部空間に充填した場合でも、その箱形部材の剛性を十分に向上させることができないという不具合がある。
【０００５】
なお、このことから、特許文献１では、ジエン系合成ゴム成分１００重量部に対し、無機系充填材５０〜２００重量部、熱分解型発泡剤１〜５０重量部、および有機過酸化物２〜１０重量部を配合する車体補強用架橋発泡体が提案されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ポリオレフィンを用いつつ、部材に対して十分な剛性を確保して、優れた補強効果を得ることのできる補強材を成形する補強材組成物、その補強材組成物から得られる補強材、さらには、その補強材組成物が用いられる車体補強方法および車体補強構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の補強材組成物は、ポリオレフィン１００重量部に対して、熱膨張性微小球５〜３０重量部、充填材５０〜２００重量部、架橋剤１〜１０重量部を含有することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、上記の補強材組成物を加熱硬化させることによって得られ、曲げ弾性率が５０〜２５０Ｎ／ｍｍ２である補強材を含んでいる。
【０００９】
さらに、本発明は、上記の補強材組成物を車体の鋼板に装着して加熱硬化させ、得られる補強材によって前記鋼板を補強する車体補強方法、および、車体の鋼板が、上記の補強材組成物を加熱硬化させることによって得られる補強材が装着されることによって、補強されている車体補強構造を含んでいる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の補強材組成物は、ポリオレフィン、熱膨張性微小球、充填材および架橋剤を含有している。
【００１１】
本発明において、ポリオレフィンは、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン系炭化水素の重合体、または、これらエチレン系炭化水素の共重合体であって、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブチレン、ポリイソブチレンなどが挙げられる。これらポリオレフィンは、１種または２種以上を適宜選択して用いることができ、好ましくは、コストの観点より、ポリエチレンが用いられる。
【００１２】
本発明において、このようなポリオレフィンを用いることにより、安価で適度な発泡倍率を実現でき、かつ、補強性にも優れるという利点がある。
【００１３】
本発明において、熱膨張性微小球は、加熱によりガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻内に内包させた微小球であって、熱膨張性マイクロカプセルとも呼ばれる。本発明において、このような熱膨張性微小球を用いることにより、独立気泡を形成することができ、補強性に優れるという利点がある。
【００１４】
加熱によりガス化して膨張する物質としては、例えば、イソブタン、プロパン、ペンタンなどが挙げられる。
【００１５】
また、殻を形成する物質は、例えば、熱溶融性物質や熱膨張により破壊する物質が用いられ、より具体的には、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホンなどが挙げられる。
【００１６】
そして、熱膨張性微小球は、例えば、コアセルベーション法、界面重合法などの公知のマイクロカプセル化法により製造することができる。
【００１７】
なお、これら加熱によりガス化して膨張する物質および殻を形成する物質は、１種または２種以上を適宜選択して組み合わせて用いることができ、また、このような熱膨張性微小球として、例えば、マツモトマイクロスフェア（商品名、松本油脂製薬（株）製）などの市販品を用いることもできる。
【００１８】
また、熱膨張性微小球は、１２０〜１６０℃、好ましくは、１５０〜１６０℃で熱膨張し、その膨張前の粒径が、４〜２０μｍ、好ましくは、６〜１２μｍであるものが好ましく用いられる。
【００１９】
熱膨張性微小球の配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、５〜３０重量部、好ましくは、１５〜２５重量部である。熱膨張性微小球の配合量が、これより少ないと、発泡倍率が低くなり、十分な充填性を得ることができず、また、これより多いと、発泡倍率が高くなり、十分な補強性を得ることができない。
【００２０】
また、本発明では、このような熱膨張性微小球とともに、公知の発泡剤を併用することができる。発泡剤としては、特に制限されないが、例えば、無機系発泡剤や有機系発泡剤が挙げられる。無機系発泡剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、アジド類などが挙げられる。また、有機系発泡剤としては、例えば、Ｎ−ニトロソ系化合物（Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミドなど）、アゾ系化合物（例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボン酸アミド、バリウムアゾジカルボキシレートなど）、フッ化アルカン（例えば、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタンなど）、ヒドラジン系化合物（例えば、パラトルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、アリルビス（スルホニルヒドラジド）など）、セミカルバジド系化合物（例えば、ｐ−トルイレンスルホニルセミカルバジド、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）など）、トリアゾール系化合物（例えば、５−モルホリル−１，２，３，４−チアトリアゾールなど）などが挙げられる。
【００２１】
これら発泡剤は、１種または２種以上を適宜選択して、熱膨張性微小球と併用することができる。発泡剤の配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、例えば、１〜１０重量部、好ましくは、２〜５重量部である。
【００２２】
本発明において、充填材としては、特に制限されないが、例えば、炭酸カルシウム（例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムなど）、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ケイ酸およびその塩類、マイカ、クレー、タルク、雲母粉、ベントナイト、シリカ、ガラスビーズ、ガラスバルーン、シラスバルーン、アルミナ、アルミニウムシリケート、アルミニウム粉、カーボンブラック、アセチレンブラック、亜鉛華などが挙げられる。これら充填材は、１種または２種以上を適宜選択して用いることができる。充填材としては、好ましくは、炭酸カルシウム、さらに好ましくは、重質炭酸カルシウムが用いられる。
【００２３】
本発明において、このような充填材を配合することにより、補強効果の向上を図ることができる。
【００２４】
また、充填材の配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、５０〜２００重量部、好ましくは、６０〜１５０重量部、さらに好ましくは、８０〜１２０重量部である。充填材の配合量が、これより少ないと、十分な補強効果を得ることができず、また、これより多いと、補強材組成物の粘度が高くなり過ぎて、体積発泡倍率が低くなる。
【００２５】
本発明において、架橋剤としては、特に制限されないが、例えば、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生する公知のラジカル発生剤が用いられる。そのようなラジカル発生剤として、例えば、ジクミルパーオキサイド、１，１−ジターシャリブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジターシャリブチルパーオキシヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジターシャリブチルパーオキシヘキシン、１， ３−ビス（タ−シャリ−ブチルパ−オキシイソプロピル）ベンゼン、ターシャリブチルパーオキシケトン、ターシャリブチルパーオキシベンゾエートなどの有機過酸化物が挙げられる。
【００２６】
また、架橋剤として、その他に、例えば、硫黄、硫黄化合物類、セレン、酸化マグネシウム、一酸化鉛、酸化亜鉛、ｐ−キノンジオキシムおよびｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシムなどのオキシム類、ｐ−ジニトロソベンジンなどのニトロソ化合物類、アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂およびメラミン−ホルムアルデヒド縮合物などの樹脂類、安息香酸アンモニウムなどのアンモニウム塩類なども挙げられる。
【００２７】
これら架橋剤は、１種または２種以上を適宜選択して用いることができる。架橋剤としては、好ましくは、有機過酸化物が用いられる。
【００２８】
また、架橋剤の配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、１〜１０重量部、好ましくは、１．５〜８重量部、さらに好ましくは、２〜７重量部である。架橋剤の配合量が、これより少ないと、発泡倍率が低くなり、十分な充填性を得ることができず、また、これより多いと、曲げ弾性率が低下したり、コスト面で不利となる。
【００２９】
また、本発明の補強材組成物には、得られる補強材の物性に影響を与えない範囲において、例えば、発泡助剤、加硫促進剤、加工助剤や、さらには必要に応じて、例えば、安定剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料、着色剤、防カビ剤、難燃剤などの公知の添加剤を適宜含有させてもよい。
【００３０】
発泡助剤としては、例えば、尿素系化合物、サリチル酸系化合物、安息香酸系化合物などが挙げられる。これら発泡助剤は、１種または２種以上を適宜選択して用いることができ、その配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、例えば、１〜１０重量部である。
【００３１】
加硫促進剤としては、例えば、ジチオカルバミン酸類、チアゾール類、グアニジン類、スルフェンアミド類、チウラム類、キサントゲン酸類、アルデヒドアンモニア類、アルデヒドアミン類、チオウレア類などが挙げられる。これら加硫促進剤は、１種または２種以上を適宜選択して用いることができ、その配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、例えば、１〜５重量部である。
【００３２】
加工助剤としては、例えば、ステアリン酸やそのエステル類などの滑剤などが挙げられる。これら加工助剤は、１種または２種以上を適宜選択して用いることができ、その配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して、例えば、１〜５重量部である。
【００３３】
そして、本発明の補強材組成物は、上記した各成分を、上記した配合量において配合し、特に限定されないが、例えば、ミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などによって、必要により熱膨張性微小球（および発泡剤）が熱膨張する温度以下で加熱して、混練し、混練物として調製することができる。
【００３４】
さらに、この調製においては、得られた混練物を、所定形状に成形することにより予備成形物（プリフォーム）として調製することもできる。
【００３５】
混練物の成形は、特に限定されないが、例えば、混練物を、ペレタイザーなどによってペレット化し、このペレットを、熱膨張性微小球（および発泡剤）が実質的に分解しない温度条件下で、射出成形機または押出成形機などによって所定形状に成形するか、あるいは、カレンダー成形やプレス成形によって、直接、所定形状に成形すればよい。
【００３６】
そして、このようにして調製される本発明の補強材組成物を、適宜の条件（例えば、後述する焼付塗装と同一の条件）下で加熱して、発泡、架橋および硬化させることにより、発泡体からなる本発明の補強材を形成することができる。
【００３７】
このようにして得られる本発明の補強材は、その密度（発泡体の重量（ｇ）／発泡体の体積（ｇ／ｃｍ３））が、例えば、０．２〜０．７ｇ／ｃｍ３、さらには、０．３〜０．６ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、また、発泡時の体積発泡倍率が、２．０倍以上、さらには、２．０〜５．０倍であることが好ましい。
【００３８】
体積発泡倍率が、これより低いと、後述するように、部材の間や中空部材の内部空間を補強材によって充填する場合には、その充填効果が不十分になる場合がある。
【００３９】
また、このようにして得られる本発明の補強材は、その曲げ弾性率が、５０〜２５０Ｎ／ｍｍ２、さらには、７０〜２００Ｎ／ｍｍ２であることが好ましい。曲げ弾性率が、これより低いと、十分な補強性が得られない場合があり、また、これより高いと、曲面への追従性に劣る場合がある。
【００４０】
そして、このようにして得られる本発明の補強材は、たとえ、補強材組成物のベース樹脂としてポリオレフィンが用いられていても、熱膨張性微小球の熱膨張による発泡により、補強材の独立気泡率を向上させることができる。そのため、ポリオレフィンの、安価で適度な発泡倍率を実現でき補強性に優れるという利点を生かしつつ、部材に対してより十分な補強効果を付与することができる。
【００４１】
そのため、本発明の補強材組成物および補強材は、特に制限されず、剛性が必要とされる各種の産業製品に用いられ、とりわけ、自動車の車体の鋼板を補強するために好適に用いられる。本発明の補強材組成物および補強材によって、車体の鋼板を補強すれば、剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。
【００４２】
また、本発明の補強材組成物を、各種の部材の間や中空部材の内部空間において発泡成形させれば、その部材の間や中空部材の内部空間を補強材によって充填することができ、これによって、部材の間や中空部材に対する、制振、防音、防塵、断熱、緩衝、水密などを図りつつ、その部材の間や中空部材の十分な剛性を確保することができる。
【００４３】
そのため、本発明の補強材組成物および補強材は、例えば、制振、防音、防塵、断熱、緩衝、水密などを目的とする、例えば、防振材、防音材、防塵材、断熱材、緩衝材、止水材などの充填材としても、好適に用いることができる。
【００４４】
なお、各種の部材の間や中空部材の内部空間に充填して、これらの部材を補強するには、例えば、目的する部材の間や中空部材の内部空間に、補強材組成物を設置して、その後、設置された補強材組成物を加熱し、発泡、架橋および硬化させることにより、部材の間や中空部材の内部空間内で、補強材を発泡形成すればよい。
【００４５】
より具体的には、例えば、中空部材の内部空間に充填して、中空部材を補強する場合には、まず、補強材組成物に取付部材を装着して充填用部材を作製し、その充填用部材の取付部材を、中空部材の内部空間に取り付けた後、加熱により、発泡、架橋および硬化させて補強材を形成すれば、その補強材によって中空部材の内部空間が充填され、これによって中空部材を補強することができる。
【００４６】
そのような中空部材としては、より具体的には、自動車の車体を構成し、鋼板により閉断面として形成される各種の部材、例えば、ピラーを例示することができる。すなわち、本発明の補強材組成物により、充填用部材を作製して、ピラーの内部空間に取り付けた後、加熱により、発泡、架橋および硬化させれば、得られる本発明の補強材によってピラーの補強を十分に図りつつ、エンジンの振動や騒音、あるいは、風きり音などが車室内に伝達されることを、有効に防止することができる。
【００４７】
次に、本発明の車体補強方法および車体補強構造の一実施態様として、上記した補強材組成物を用いて、補強材をピラーの内部空間に充填して、ピラーの補強を図る補強方法および補強構造について説明する。
【００４８】
この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、所定形状に成形された補強材組成物１をピラー２内に装着する。補強材組成物１をピラー２内に装着するには、例えば、取付部材３を補強材組成物１に取り付けて、充填用部材Ｐを作製し、その充填用部材Ｐの取付部材３をピラー２の内周面に設置すればよい。取付部材３を補強材組成物１に取り付けるには、例えば、取付部材３を、成形された補強材組成物１に取り付ける他、補強材組成物１の成形時に混練物とともにインサート成形してもよい。
【００４９】
また、取付部材３をピラー２の内周面に設置するには、例えば、ピラー２の内周面に係止溝を形成して、取付部材３を差し込むことにより係止させるか、あるいは、取付部材３を吸盤または磁石などから構成して、吸着または磁力により固定するか、さらには、取付部材３を金属板から構成して、溶接により取り付ければよい。
【００５０】
なお、このピラー２は、鋼板から形成される略断略凹状のインナパネル４およびアウタパネル５からなり、まず、補強材組成物１をインナパネル４に装着した後に、これらインナパネル４およびアウタパネル５の両端部を対向当接させて、溶接により接合することによって、閉断面として形成される。なお、このようなピラー２は、より具体的には、車体のフロントピラー、サイドピラーあるいはリヤピラーとして用いられる。
【００５１】
その後、この方法では、図１（ｂ）に示すように、防錆処理など適宜の処理をした後に、例えば、その後の焼付塗装時の乾燥ライン工程での加熱（例えば、１４０〜２１０℃）によって、補強材組成物１を加熱により発泡、架橋および硬化させて補強材６を形成し、この補強材６によって、ピラー２の内部空間を隙間なく充填することにより、ピラー２を補強する構造を形成すればよい。このような方法によれば、補強材６によってピラー２を十分な強度で補強することのできる補強構造を形成することができる。
【００５２】
なお、以上の説明においては、補強材組成物１の形状、設置位置、配置方向および配置数などは、ピラー２の形状などに応じて適宜選択される。
【００５３】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、何らこれらに限定されるものではない。
【００５４】
実施例１
ポリオレフィンとして、ポリエチレン１００重量部、熱膨張性微小球として、発泡性樹脂粒子マイクロスフェアーＦ−１００ＳＳ（商品名、松本油脂製薬（株）製、粒径６〜１２μｍ）２０重量部、充填材として、重質炭酸カルシウム１００重量部、架橋剤として、ジクミルパーオキサイド５重量部を、ミキシングロールを用いて１３０℃で混練し、得られた混練物を、ヒートプレスにて厚さ３ｍｍのシート状に成形することによって、補強材組成物を調製した。
【００５５】
実施例２
発泡性樹脂粒子マクロスフェアーＦ−１００ＳＳを３０重量部とした以外は、実施例１と同様の成分および操作により、厚さ３ｍｍのシート状の補強材組成物を調製した。
【００５６】
比較例１
重質炭酸カルシウムを配合しなかった以外は、実施例１と同様の成分および操作により、厚さ３ｍｍのシート状の補強材組成物を調製した。
【００５７】
比較例２
発泡性樹脂粒子マクロスフェアーＦ−１００ＳＳを３重量部とした以外は、実施例１と同様の成分および操作により、厚さ３ｍｍのシート状の補強材組成物を調製した。
【００５８】
比較例３
熱膨張性微小球に代えて、発泡剤として、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（商品名：セルマイクＳＸ、三協化成（株）製）２重量部を配合した以外は、実施例１と同様の成分および操作により、厚さ３ｍｍのシート状の補強材組成物を調製した。
【００５９】
評価
得られた各実施例および各比較例の補強材組成物の体積発泡倍率および補強性を、次のように評価した。その結果を表１に示す。
【００６０】
体積発泡倍率
各実施例および各比較例の補強材組成物を、５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出して、１８０℃×２０分にて発泡させたときの体積発泡倍率を次式に従い求めた。
【００６１】
体積発泡倍率＝発泡後の体積／発泡前の体積
補強性
各実施例および各比較例の補強材組成物を、１８０℃×２０分にて発泡した後、２０ｍｍ（幅）×１４０ｍｍ（長さ）に切り出して、スパン１００ｍｍで支持した状態において、その中央から加圧楔を垂直方向から圧縮速度５ｍｍ／分にて負荷させる３点曲げ試験によって、曲げ弾性率（Ｎ／ｍｍ２）を求め、その曲げ弾性率を補強性として評価した。
【００６２】
【表１】
以上述べたように、本発明の補強材組成物によれば、たとえ、補強材組成物のベース樹脂としてポリオレフィンが用いられていても、熱膨張性微小球の熱膨張による発泡により、補強材の独立気泡率を向上させることができる。そのため、本発明の補強材によれば、ポリオレフィンの、安価で適度な発泡倍率を実現でき補強性に優れるという利点を生かしつつ、部材に対してより十分な補強効果を付与することができる。
【００６３】
したがって、本発明の補強材組成物が用いられる車体補強方法および車体補強構造によれば、剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強材組成物および補強材を用いて、自動車のピラーの内部空間を充填する方法の一実施形態の工程図であって、
（ａ）は、補強材組成物に取付部材を装着して充填用部材を作製し、これをピラーに装着する工程、
（ｂ）は、加熱により補強材組成物を発泡、架橋および硬化させることにより、補強材によってピラーの内部空間を充填する工程を示す。
【符号の説明】
１ 補強材組成物
２ ピラー
６ 補強材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reinforcing material composition, a reinforcing material, a vehicle body reinforcing method and a vehicle body reinforcing structure, and more specifically, a reinforcing material composition for forming a reinforcing material for reinforcing an automobile body and the like, and a reinforcing material composition obtained from the reinforcing material composition. The present invention relates to a reinforcing material, a vehicle body reinforcing method using the reinforcing material composition, and a vehicle body reinforcing structure.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an automobile body is formed of a thin steel plate in order to reduce weight, and in order to reinforce the reduction in rigidity, for example, a box-shaped member made of a steel plate formed in a closed cross section It is known to fill the internal space of (hollow member) with a filler made of resin foam to reinforce the box-shaped member.
[0003]
It is known that, for example, an olefin-based resin foam filler is used as such a filler (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-95869 (paragraph number [0004])
[Problems to be solved by the invention]
However, as described in paragraph [0007] of Patent Document 1, the olefin-based resin foam filler does not have sufficient rigidity, so that even when the inside space of the box-shaped member is filled, the box-shaped member has There is a problem that the rigidity cannot be sufficiently improved.
[0005]
From this, according to Patent Document 1, 50 to 200 parts by weight of an inorganic filler, 1 to 50 parts by weight of a pyrolytic foaming agent, and 2 to 2 parts by weight of an organic peroxide are added to 100 parts by weight of a diene-based synthetic rubber component. There has been proposed a crosslinked foam for reinforcing a vehicle body, which contains 10 parts by weight.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to secure sufficient rigidity to members while using polyolefin, and to obtain an excellent reinforcing effect. It is an object of the present invention to provide a reinforcing material composition for forming a reinforcing material, a reinforcing material obtained from the reinforcing material composition, and a vehicle body reinforcing method and a vehicle body reinforcing structure using the reinforcing material composition.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the reinforcing material composition of the present invention contains 5 to 30 parts by weight of thermally expandable microspheres, 50 to 200 parts by weight of a filler, and 1 to 10 parts by weight of a crosslinking agent based on 100 parts by weight of polyolefin. Parts.
[0008]
Further, the present invention includes a reinforcing material having a flexural modulus of 50 to 250 N / mm 2 which is obtained by heating and curing the above-described reinforcing material composition.
[0009]
Further, the present invention provides a method for reinforcing a vehicle body in which the above-mentioned reinforcing material composition is attached to a steel plate of a vehicle body and heat-cured, and the steel plate is reinforced with the obtained reinforcing material. It includes a vehicle body reinforcement structure reinforced by mounting a reinforcing material obtained by heating and curing an object.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The reinforcing composition of the present invention contains a polyolefin, heat-expandable microspheres, a filler, and a crosslinking agent.
[0011]
In the present invention, the polyolefin is, for example, ethylene, propylene, butylene, a polymer of an ethylene hydrocarbon such as isobutylene, or a copolymer of these ethylene hydrocarbons, for example, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene Copolymers, polybutylene, polyisobutylene and the like can be mentioned. One or two or more of these polyolefins can be appropriately selected and used, and polyethylene is preferably used from the viewpoint of cost.
[0012]
In the present invention, by using such a polyolefin, there is an advantage that an appropriate foaming ratio can be realized at a low cost and the reinforcing property is excellent.
[0013]
In the present invention, the heat-expandable microsphere is a microsphere in which a substance that is gasified and expanded by heating is contained in an elastic shell, and is also called a heat-expandable microcapsule. In the present invention, the use of such heat-expandable microspheres has the advantage that closed cells can be formed and the reinforcing properties are excellent.
[0014]
Examples of the substance which is gasified and expanded by heating include isobutane, propane, pentane and the like.
[0015]
Further, as the material forming the shell, for example, a heat-fusible material or a material that is destroyed by thermal expansion is used, and more specifically, a vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, Examples thereof include polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride, and polysulfone.
[0016]
The heat-expandable microspheres can be manufactured by a known microencapsulation method such as a coacervation method and an interfacial polymerization method.
[0017]
In addition, these substances which form a shell and a substance which expands by being gasified by heating can be used alone or in combination of two or more kinds. In addition, as such heat-expandable microspheres, for example, Commercial products such as Matsumoto Microsphere (trade name, manufactured by Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) can also be used.
[0018]
Further, the thermally expandable microspheres are thermally expanded at 120 to 160 ° C., preferably 150 to 160 ° C., and those having a particle size before expansion of 4 to 20 μm, preferably 6 to 12 μm are preferably used. Can be
[0019]
The amount of the heat-expandable microspheres is 5 to 30 parts by weight, preferably 15 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyolefin. If the blending amount of the heat-expandable microspheres is less than this, the foaming ratio becomes low and sufficient filling property cannot be obtained, and if it is more than this, the foaming ratio becomes high and sufficient reinforcing property is obtained. I can't get it.
[0020]
In the present invention, a known foaming agent can be used in combination with such heat-expandable microspheres. Although it does not specifically limit as a foaming agent, For example, an inorganic foaming agent and an organic foaming agent are mentioned. Examples of the inorganic foaming agent include ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, ammonium nitrite, sodium borohydride, azides and the like. Examples of the organic blowing agent include N-nitroso compounds (N, N′-dinitrosopentamethylenetetramine, N, N′-dimethyl-N, N′-dinitrosoterephthalamide, etc.), azo compounds (Eg, azobisisobutyronitrile, azodicarboxylic amide, barium azodicarboxylate, etc.), fluorinated alkanes (eg, trichloromonofluoromethane, dichloromonofluoromethane, etc.), hydrazine-based compounds (eg, paratoluenesulfonyl) Hydrazide, diphenylsulfone-3,3'-disulfonylhydrazide, 4,4'-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), allylbis (sulfonylhydrazide), semicarbazide-based compounds (for example, p-toluylenesulfonyl semicarbazide, 4,4 '-Oxybis ( Emissions Zen semicarbazide), etc.), triazole compound (e.g., 5-morpholyl-1,2,3,4-thiatriazole, etc.) and the like.
[0021]
One or more of these foaming agents can be appropriately selected and used in combination with the heat-expandable microspheres. The amount of the foaming agent is, for example, 1 to 10 parts by weight, or preferably 2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyolefin.
[0022]
In the present invention, the filler is not particularly limited, but includes, for example, calcium carbonate (for example, heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, etc.), aluminum hydroxide, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, calcium oxide, silicic acid and the like. Salts, mica, clay, talc, mica powder, bentonite, silica, glass beads, glass balloon, shirasu balloon, alumina, aluminum silicate, aluminum powder, carbon black, acetylene black, zinc white and the like can be mentioned. One or more of these fillers can be appropriately selected and used. As the filler, preferably, calcium carbonate, and more preferably, heavy calcium carbonate is used.
[0023]
In the present invention, the reinforcing effect can be improved by blending such a filler.
[0024]
The compounding amount of the filler is 50 to 200 parts by weight, preferably 60 to 150 parts by weight, and more preferably 80 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin. If the amount of the filler is less than this, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained, and if it is more than this, the viscosity of the reinforcing material composition becomes too high and the volume expansion ratio decreases.
[0025]
In the present invention, the crosslinking agent is not particularly limited. For example, a known radical generator that is decomposed by heating to generate free radicals is used. Examples of such a radical generator include dicumyl peroxide, 1,1-ditert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-ditert-butylperoxyhexane. , 2,5-dimethyl-2,5-ditert-butylperoxyhexine, 1,3-bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene, tert-butylperoxyketone, tert-butylperoxybenzoate, etc. Organic peroxides.
[0026]
Other examples of the crosslinking agent include oximes such as sulfur, sulfur compounds, selenium, magnesium oxide, lead monoxide, zinc oxide, p-quinone dioxime and p, p'-dibenzoylquinone dioxime; Nitroso compounds such as p-dinitrosobenzine, resins such as alkylphenol-formaldehyde resin and melamine-formaldehyde condensate, and ammonium salts such as ammonium benzoate are also included.
[0027]
One or more of these crosslinking agents can be appropriately selected and used. As the crosslinking agent, an organic peroxide is preferably used.
[0028]
The compounding amount of the crosslinking agent is 1 to 10 parts by weight, preferably 1.5 to 8 parts by weight, more preferably 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin. If the compounding amount of the crosslinking agent is less than this, the expansion ratio becomes low, and sufficient filling properties cannot be obtained, and if it is more than this, the flexural modulus is reduced or the cost is disadvantageous. .
[0029]
Further, the reinforcing material composition of the present invention, within a range that does not affect the physical properties of the obtained reinforcing material, for example, a foaming aid, a vulcanization accelerator, a processing aid, and further, if necessary, for example, Known additives such as a stabilizer, a plasticizer, an antioxidant, an antioxidant, a pigment, a colorant, a fungicide, and a flame retardant may be appropriately contained.
[0030]
Examples of the foaming aid include a urea compound, a salicylic acid compound, and a benzoic acid compound. One or more of these foaming assistants can be appropriately selected and used, and the compounding amount is, for example, 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin.
[0031]
Examples of the vulcanization accelerator include dithiocarbamic acids, thiazoles, guanidines, sulfenamides, thiurams, xanthogenic acids, aldehyde ammonias, aldehyde amines, and thioureas. One or more of these vulcanization accelerators can be appropriately selected and used, and the compounding amount is, for example, 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin.
[0032]
Examples of the processing aid include lubricants such as stearic acid and esters thereof. One or more of these processing aids can be appropriately selected and used, and the compounding amount is, for example, 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin.
[0033]
The reinforcing material composition of the present invention is prepared by mixing the above-described components in the above-described amounts, and is not particularly limited. For example, a mixing roll, a pressure-type kneader, an extruder, and the like may be used to form the heat-expandable fine particles. The spheres (and the foaming agent) can be heated and mixed at a temperature not higher than the temperature at which the spheres (and the foaming agent) thermally expand to prepare a kneaded product.
[0034]
Further, in this preparation, the obtained kneaded product can be prepared as a preform by molding into a predetermined shape.
[0035]
The molding of the kneaded material is not particularly limited. For example, the kneaded material is pelletized by a pelletizer or the like, and the pellet is injection-molded under a temperature condition under which the thermally expandable microspheres (and the foaming agent) are not substantially decomposed. What is necessary is just to shape | mold into a predetermined shape with a machine or an extrusion molding machine, etc., or to shape | mold directly into a predetermined shape by calender molding or press molding.
[0036]
Then, the reinforcing material composition of the present invention thus prepared is heated under appropriate conditions (for example, the same conditions as baking coating described later) to foam, crosslink, and cure, thereby forming a foam. Can be formed.
[0037]
The reinforcing material of the present invention thus obtained has a density (weight of foam (g) / volume of foam (g / cm 3 )) of, for example, 0.2 to 0.7 g / cm 3 , Further, it is preferably 0.3 to 0.6 g / cm 3 , and the volume expansion ratio during foaming is 2.0 times or more, and further preferably 2.0 to 5.0 times. preferable.
[0038]
If the volume expansion ratio is lower than this, the filling effect may be insufficient when the space between the members or the internal space of the hollow member is filled with the reinforcing material, as described later.
[0039]
The reinforcing material of the present invention thus obtained preferably has a flexural modulus of 50 to 250 N / mm 2 , more preferably 70 to 200 N / mm 2 . If the flexural modulus is lower than this, sufficient reinforcement may not be obtained, and if it is higher than this, the followability to a curved surface may be poor.
[0040]
And the reinforcing material of the present invention obtained in this way, even if polyolefin is used as the base resin of the reinforcing material composition, closed cells of the reinforcing material by foaming due to thermal expansion of the heat-expandable microspheres. Rate can be improved. For this reason, a more sufficient reinforcing effect can be imparted to the member, while taking advantage of the fact that the polyolefin has an inexpensive and appropriate expansion ratio and is excellent in reinforcing properties.
[0041]
Therefore, the reinforcing material composition and the reinforcing material of the present invention are not particularly limited, and are used for various industrial products that require rigidity, and are particularly suitably used for reinforcing a steel plate of an automobile body. By reinforcing the steel plate of the vehicle body with the reinforcing material composition and the reinforcing material of the present invention, it is possible to reduce the weight while securing rigidity.
[0042]
Further, if the reinforcing material composition of the present invention is foamed between various members or in the internal space of the hollow member, the space between the members and the internal space of the hollow member can be filled with the reinforcing material. This makes it possible to secure sufficient rigidity between the members and the hollow member while achieving vibration suppression, soundproofing, dustproofing, heat insulation, buffering, watertightness, and the like between the members and the hollow member.
[0043]
Therefore, the reinforcing material composition and the reinforcing material of the present invention are, for example, vibration damping, soundproofing, dustproofing, heat insulation, buffering, watertightness, etc., for example, vibration damping material, soundproofing material, dustproofing material, heat insulating material, buffering material It can also be suitably used as a filler such as a material or a water stopping material.
[0044]
In order to reinforce these members by filling the space between various members and the internal space of the hollow member, for example, installing a reinforcing material composition between the target members and the internal space of the hollow member. Then, the reinforcing material composition is heated, foamed, cross-linked, and cured, so that the reinforcing material may be foamed between the members or in the internal space of the hollow member.
[0045]
More specifically, for example, when filling the internal space of the hollow member and reinforcing the hollow member, first, a mounting member is attached to the reinforcing material composition to prepare a filling member, and the filling member is used. After the mounting member of the member is attached to the internal space of the hollow member and then foamed, cross-linked and cured by heating to form a reinforcing material, the internal space of the hollow member is filled with the reinforcing material, thereby forming the hollow member. Can be reinforced.
[0046]
More specifically, examples of such a hollow member include various members that constitute a vehicle body of an automobile and are formed as a closed section by a steel plate, for example, pillars. That is, a filling member is prepared from the reinforcing material composition of the present invention, attached to the interior space of the pillar, and then heated, foamed, cross-linked and cured, so that the obtained reinforcing material of the present invention forms a pillar. With sufficient reinforcement, it is possible to effectively prevent engine vibration, noise, wind noise, and the like from being transmitted into the vehicle interior.
[0047]
Next, as one embodiment of the vehicle body reinforcing method and the vehicle body reinforcing structure of the present invention, the reinforcing method is used to fill the inner space of the pillar by using the above-described reinforcing material composition to reinforce the pillar, and the reinforcing method. The structure will be described.
[0048]
In this method, first, as shown in FIG. 1A, a reinforcing material composition 1 formed into a predetermined shape is mounted in a
[0049]
Further, in order to install the mounting
[0050]
The
[0051]
Thereafter, in this method, as shown in FIG. 1 (b), after performing an appropriate treatment such as a rust prevention treatment, for example, by heating (for example, 140 to 210 ° C.) in a drying line process at the subsequent baking coating. The reinforcing material composition 1 is foamed, cross-linked and cured by heating to form a reinforcing material 6, and the reinforcing material 6 is used to fill the internal space of the
[0052]
In the above description, the shape, installation position, arrangement direction, number of arrangement, and the like of the reinforcing material composition 1 are appropriately selected according to the shape of the
[0053]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0054]
Example 1
100 parts by weight of polyethylene as polyolefin, 20 parts by weight of expandable resin particle microsphere F-100SS (trade name, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., particle size 6 to 12 μm) as thermally expandable microspheres, filler , 100 parts by weight of heavy calcium carbonate and 5 parts by weight of dicumyl peroxide as a crosslinking agent were kneaded at 130 ° C. using a mixing roll, and the obtained kneaded product was heat-pressed into a sheet having a thickness of 3 mm. To form a reinforcing material composition.
[0055]
Example 2
A sheet-like reinforcing material composition having a thickness of 3 mm was prepared by the same components and operation as in Example 1 except that the foamable resin particles Macrosphere F-100SS was changed to 30 parts by weight.
[0056]
Comparative Example 1
A sheet-like reinforcing material composition having a thickness of 3 mm was prepared by the same components and operations as in Example 1 except that heavy calcium carbonate was not blended.
[0057]
Comparative Example 2
A sheet-like reinforcing material composition having a thickness of 3 mm was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the expandable resin particles Macrosphere F-100SS was changed to 3 parts by weight.
[0058]
Comparative Example 3
Example 1 was repeated except that 2 parts by weight of 4,4′-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide) (trade name: CellMike SX, manufactured by Sankyo Chemical Co., Ltd.) was blended as a foaming agent instead of the heat-expandable microspheres. A sheet-like reinforcing material composition having a thickness of 3 mm was prepared by the same components and operation as in Example 1.
[0059]
Evaluation The volume expansion ratio and the reinforcing property of the obtained reinforcing material compositions of the respective examples and comparative examples were evaluated as follows. Table 1 shows the results.
[0060]
Volume expansion ratio The reinforcing material composition of each example and each comparative example was cut into 50 mm x 50 mm, and the volume expansion ratio when expanded at 180 ° C for 20 minutes was determined according to the following formula.
[0061]
Volume expansion ratio = Volume after foaming / Volume reinforcing property before foaming After foaming the reinforcing material composition of each example and each comparative example at 180 ° C. × 20 minutes, 20 mm (width) × 140 mm (length). In a state of being supported at a span of 100 mm, a bending elastic modulus (N / mm 2 ) was obtained by a three-point bending test in which a pressing wedge was loaded from the center thereof at a compression speed of 5 mm / min from the center thereof. The flexural modulus was evaluated as reinforcement.
[0062]
[Table 1]
As described above, according to the reinforcing material composition of the present invention, even if polyolefin is used as the base resin of the reinforcing material composition, foaming due to thermal expansion of the heat-expandable microspheres causes the reinforcing material to be expanded. The closed cell rate can be improved. Therefore, according to the reinforcing material of the present invention, a more sufficient reinforcing effect can be imparted to the member while taking advantage of the fact that the polyolefin can realize an inexpensive and appropriate expansion ratio and is excellent in reinforcing property.
[0063]
Therefore, according to the vehicle body reinforcing method and the vehicle body reinforcing structure using the reinforcing material composition of the present invention, weight reduction can be achieved while securing rigidity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram of an embodiment of a method for filling an interior space of a pillar of an automobile using a reinforcing material composition and a reinforcing material of the present invention,
(A) mounting a mounting member on the reinforcing material composition to prepare a filling member, and mounting this on a pillar;
(B) shows the step of filling the internal space of the pillar with the reinforcing material by foaming, crosslinking and curing the reinforcing material composition by heating.
[Explanation of symbols]
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