JP2008013693A - 自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、機械的特性、耐薬品性に優れ、吸湿性が少なく、低繊維膨張係数であり、異方性が低減された軽量化が可能な自動車外板部材およびその材料を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、熱可塑性ポリウレタン樹脂(TPU)とスチレン系樹脂(SR)が重量比(TPU/GP)20/80〜90/10である組成物100重量部に対して強化繊維が25〜200重量部を配合してなる自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物を提供する。更に、その長繊維強化熱可塑性樹脂組成物から成形される自動車外板部材を提供する。
【選択図】 なし
Description
上記TPUに使用される、原料ポリオールとしては、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ジプロピレングリコールなどの飽和、不飽和の低分子グリコール類;n−ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル等の低分子アルキルグリシジルエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の高分子ポリエーテルグリコール類;上記低分子グリコール類とアジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、こはく酸、しゅう酸、マロン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの二塩基酸もしくはこれらの無水物を脱水縮合せしめて得られる高分子ポリエステルグリコール類や、カプロラクトンなどの環状エステル化合物を開環重合して得られる高分子ポリエステルグリコール類等が挙げられる。中でも、好ましくは、高分子ポリエーテルグリコール類、低分子グリコール類、低分子アルキルグリシジルエーテル類などである。
熱可塑性ポリウレタン樹脂とスチレン系樹脂の混合比は通常、重量比で20/80〜90/10である。好ましくは、30/70〜80/20であり、特に好ましくは40/60〜70/30程度である。熱可塑性ポリウレタン樹脂が20未満では機械的強度が不足し、スチレン系樹脂が10未満では軽量化が不十分となり、また、流動性が悪くなるため成形性に劣る。
本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物は長さ方向に同一長さの繊維を含浸したペレットとして製造することが好ましい。その製造方法は、強化用連続繊維を引きながら熱可塑性樹脂を繊維に含浸させる引き抜き成形法により得られる。例えば、上記熱可塑性樹脂に必要に応じて樹脂添加剤を加えて、連続繊維をクロスヘッドダイを通して引きながら、熱可塑性樹脂を押出機から溶融状態でクロスヘッドダイに供給して強化用連続繊維に、熱可塑性樹脂を含浸させ、溶融含浸物を加熱し、冷却後、引き抜き方向と直角に切断して得られるので、該ペレットの長さ方向に強化繊維が同一長さで平行配列している。引き抜き成形は、基本的には連続した強化用繊維束を引きながら樹脂を含浸するものであり、上記クロスヘッドの中を繊維束を通しながら押出機等からクロスヘッドに樹脂を供給し含浸する方法の他に、樹脂のエマルジョン、サスペンジョンあるいは溶液を入れた含浸浴の中を繊維束を通し含浸する方法、樹脂の粉末を繊維束に吹きつけるか粉末を入れた槽の中を繊維束を通し繊維に樹脂粉末を付着させたのち樹脂を溶融し含浸する方法等が知られており、本発明ではいずれも利用できる。特に好ましいのはクロスヘッド方法である。また、 これらの引き抜き成形における樹脂の含浸操作は1段で行うのが一般的であるが、これを2段以上に分けてもよく、さらに含浸方法を異にして行ってもかまわない。
酸化防止剤や熱安定剤を添加することは、繊維強化ポリウレタン樹脂組成物ペレットの製造及び成形時の熱履歴によって生じる樹脂の酸化、着色、分解、解重合を抑制することに有用な方法である。また、加水分解抑制剤は高温多湿の環境下での長期間の使用に対して、安定的に機械的特性や表面外観の劣化防止に有効である。例えば熱可塑性ポリウレタン系樹脂の場合、加水分解を促進するカルボン酸を捕捉するカルボン酸捕捉剤を添加することによって顕著な劣化防止効果を発揮させることが出来る。
リン系酸化防止剤としては、アルキルホスファイト、アルキルアリールホスファイト、アルキルホスフォナイト、アリールホスフォナイト等を挙げることができ、具体的にはジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンホスファナイト、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(2,4−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、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン等を例示することができる。イオウ系酸化防止剤としては、具体的にジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)等を挙げることができる。
<使用した原材料>(先頭の番号を持って以降は記載する場合もある)
ABS−1:ABS樹脂(塊状重合法により得られたポリマー、ゴム種:ポリブタジエン、ゴム含有量20重量%、マトリックスを構成するモノマー成分の共重合比:スチレン/アクリロニトリル=77/23(重量比)、ゴム重量平均粒径1300nm)
ABS−2:ABS樹脂(乳化重合法により得られたポリマー、酸凝固物、ゴム種:ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン共重合体、ゴム含有量20重量%、マトリックスを構成するモノマー成分の共重合比:スチレン/アクリロニトリル=74/26(重量比)、ゴム重量平均粒径350nm)
TPU−1:プラストロンTPU−GF60−01(ダイセルポリマー株式会社製ウレタン系長繊維ガラス繊維60%強化樹脂(ペレット長11mm))
TPU−2:プラストロンTPU−GF40−01(ダイセルポリマー株式会社製ウレタン系長繊維ガラス繊維40%強化樹脂(ペレット長11mm))
<試験方法>
引張試験:ISO 527−1に準拠
曲げ試験:ISO178に準拠
シャルピー衝撃試験:ISO179/1eA(エッジワイズ)に準拠
比重測定:電子比重計EW−200SG(ミラージュ貿易製)にて測定
線膨張係数:150角平板(厚み=3mm,ゲート幅=150mm)のほぼ中央部を流動方向(MD)と流動直角方向(TD)に試験片を切り出し、試験片長手方向での線膨張係数を測定した。試験片:20×10×3(mm);測定範囲:40℃〜80℃;単位:×10−5(1/K)
そり測定:120角平板(20mmサイドゲート、厚み2mm)を成形温度250℃、金型温度60℃で成形した。これを試料として、定盤の上で平板4角のうちの一点を押さえ対角線上の角の高さ(浮き上がり)を測定して、そり量の判断とした。4角すべてにおいて測定を実施、最も大きい値をそり量とした。測定機:高さゲージ(株式会社ミツトヨ製);単位:mm
繊維長測定方法(重量平均繊維長):成形品から約5gの試料を切出し、650℃で灰化して繊維を取り出す。取り出した繊維の一部(約1000本)から重量平均繊維長を求めた。
TPU−1を67重量部、ABS−1を33重量部(ガラス繊維含量40重量%となる組成)をドライブレンドして、シリンダー温度250℃、金型温度60℃に設定した射出成形機((株)日本製鋼所製、J−150EII 長繊維専用スクリュー 背圧20%設定)にて機械物性測定用の試験片を作成し引張試験、曲げ試験、シャルピー衝撃試験および比重試験を測定した。同様に線膨張係数測定用の150mm角平板(厚み=3mm、ゲート幅=150mm)を成形し、そのほぼ中央部を流動方向(MD)と流動直角方向(TD)に試験片を切り出し、試験片長手方向での線膨張係数を測定した。更に、そり測定用の120mm角平板(厚み=2mm、20mmサイドゲート)を成形し、そり試験に供した。また、そり測定用120角平板の一部(約5g)の試料を切出し繊維長測定に使用した。
材料としてABS−1の換わりにABS−2を33重量部使用した以外は実施例1と同様な操作を実施した。
材料としてTPU−2およびABS−1を使用せずに、TPU−2を100%使用した以外は実施例1と同様な操作を実施した。
材料としてTPU−2を38重量部、ABS−2を62重量部(ガラス繊維濃度15重量%となる組成)使用した以外は実施例1と同様な操作を実施した。
射出成形機の条件を背圧90%設定とした以外は実施例2と同じ操作を実施した。
実施例、比較例の測定結果は表1に示した。
2 射出流動方向を示す矢印
3 流動方向(MD)の試験片採取箇所
4 流動直角方向(TD)の試験片採取箇所
Claims (8)
- 熱可塑性ポリウレタン樹脂(TPU)とスチレン系樹脂(SR)が重量比(TPU/SR)20/80〜90/10である組成物100重量部に対して強化繊維が25〜200重量部を配合してなる自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- スチレン系樹脂がゴム質重合体存在下に芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル単量体とを主成分として含む単量体成分を共重合してなるグラフト共重合体である請求項1記載の自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- スチレン系樹脂において、シアン化ビニル単量体成分が10〜40重量%よりなる請求項1記載の自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- 熱可塑性ポリウレタン樹脂が、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂である請求項1に記載の自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- 強化繊維が、ガラス、カーボン、シリコンカーバイド、玄武岩、ボロン製の無機繊維;ステンレス製の金属繊維;アラミド、レーヨン、ナイロン、ポリナフタレート、ポリエステル、セルロース製の有機繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種の繊維を含むことを特徴とする請求項1記載の自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- 強化繊維がペレットの長さ方向に実質的に平行に配列しており、円柱状、角柱状またはテープ状に賦形され、3〜50mmのいずれかの長さに切断された請求項1記載の自動車外板部材用長繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂組成物から成形される自動車外板部材。
- 成形体中に分散される強化繊維の重量平均繊維長が1.0mm以上である請求項7記載の自動車外板部材。
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