JP2015143046A - 自動車用物品収納部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】 軽量性に優れ、且つ、高周波音での吸音性に優れる物品収納部材を提供する。
【解決手段】
熱可塑性樹脂発泡粒子成形体からなり、上方に開口した凹状の収納部を有する自動車用物品収納部材において、該物品収納部材は、少なくとも下面側に、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成された吸音層を有している。さらに、該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体全体の空隙率が15%以上50%以下であり、該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表層部分の空隙率が15%以上である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、自動車用物品収納部材に関し、より詳しくは、自動車のトランクルーム等に設置可能な自動車用物品収納部材に関する。
自動車には、一般的に、トランクルーム内等の所定位置に物品収納部材が設置されている。物品収納部材としては、例えば、ラゲッジボックス、ラゲッジトレイ、ツールボックスなどが挙げられ、荷物や工具、その他の物品等を収納可能に構成されて、自動車のトランクルーム内等に配置される。これらの物品収納部材としては、強度と耐衝撃性を有しつつ軽量性に優れる点で、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体にて構成されているものが提案されている(特許文献1)。
ところで、自動車には、ハイブリッド車や電気自動車など、電気モーターと減速機を有して構成されるパワーユニットを装備したものが増えてきている。パワーユニットは、通常、自動車の後方側にあるトランクルームの、下方側の所定位置に配置される。このような自動車において、電気モーターなどパワーユニットを形成する各部から高周波音が発生することが指摘されている。
ところが、自動車用の物品収納部材として汎用されるポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体は、吸音性能の観点からは課題を残すものであった。したがって、近年、自動車においては、トランクルームなど物品収納部材の配置された部分から車室内に高周波音が漏れてしまうという高周波音域(たとえば、7kHz以上、さらには9〜10kHz程度の音域における)の音漏れの問題が存在していた。
特開平10−29466号公報
このような、トランクルームから車室内に高周波音が漏れ伝わってくるという騒音の問題を解消するため、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体からなる物品収納部材に対して別途準備された吸音材を設置する試みが実施される。しかしながら、このような試みでは、自動車の製造工程が煩雑となり製造コストの上昇を招くうえ、トランクルームの空間の一部を吸音材の設置に割り当てざるを得なくなりトランクルームとして活用できるスペースが狭くなるという問題がある。
本発明は、軽量性に優れ、且つ、高周波音域の吸音性に優れる自動車用物品収納部材を提供する、ことを目的とする。
本発明は、
(1)熱可塑性樹脂発泡粒子成形体からなり、上方に開口した凹状の収納部を有する自動車用物品収納部材において、
該物品収納部材は、少なくとも下面側に、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成された吸音層を有しており、
該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体全体の空隙率が15%以上50%以下であり、該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表層部分の空隙率が15%以上である、ことを特徴とする自動車用物品収納部材、
(2)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表層部分の空隙率が20%以上45%以下である、上記(1)に記載の自動車用物品収納部材、
(3)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の最小厚みが10mm以上40mm以下である、上記(1)または(2)に記載の自動車用物品収納部材、
(4)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の密度が0.01g/cm以上0.2g/cm以下である、上記(1)から(3)のいずれかに記載の自動車用物品収納部材、
(5)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、貫通孔を有する熱可塑性樹脂発泡粒子を型内成形してなる、上記(1)から(4)のいずれかに記載の自動車用物品収納部材、
(6)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の気泡膜厚が5μm以下である、上記(1)から(5)のいずれかに記載の自動車用物品収納部材、
(7)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる、上記(1)から(6)のいずれかに記載の自動車用物品収納部材、
(8)前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、筒状のポリオレフィン系樹脂発泡芯層と該発泡芯層を被覆するポリオレフィン系樹脂被覆層とからなる多層構造の発泡粒子を型内成形してなる、上記(1)から(6)のいずれかに記載の自動車用物品収納部材、を要旨とする。
本発明によれば、軽量性に優れ、且つ、高周波音の吸音性に優れる自動車用物品収納部材が提供される。
図1Aは、本発明における物品収納部材の例として、ラゲッジボックスの実施例の1つを模式的に示すための概略斜視模式図である。図1Bは、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の所定部分を拡大した図であって、図1Aの物品収納部材の下面側において、破線枠で囲まれた領域(領域X)の部分を拡大した状態を模式的に示す部分拡大模式図である。 図2は、物品収納部材に蓋材を取り付けた場合における図1AのI−I線縦断面の状態に対応する状態を模式的に示す概略断面模式図である。 図3は、自動車に物品収納部材を取り付けた状態を説明するための概略側面模式図である。 図4は、自動車に物品収納部材を取り付けた状態で且つトランクルームが開けられた状態を説明するための概略背面模式図である。 図5Aは、熱可塑性樹脂発泡粒子の実施例の1つを模式的に示すための概略斜視模式図である。図5Bは、熱可塑性樹脂発泡粒子の他の実施例の1つを模式的に示すための概略斜視模式図である。 図6は、本発明における物品収納部材の他の一例における縦断面の一つの状態に対応する状態を模式的に示す概略断面模式図である。
[物品収納部材1]
本発明の物品収納部材1は、所望の物品を収納可能な空間を形成したものである。物品収納部材1は、図1A,図2に示すように、下面2側には、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体により形成された吸音層23を有する。また、上面3側には、図1A,図2の例に示すように、物品を収納可能な、上方に開口した、凹状の収納部21が形成されている。さらに、物品収納部材1の上面側には、収納部21を被覆する蓋材12が取り付けられているが、蓋材12は適宜備えられてよいものである。したがって、物品収納部材1は、蓋材12で覆われずに物品収納部材1の上面3側を外方に露出させるものとされてもよい。蓋材12は物品収納部材1の上面3の一部を覆うように構成されてもよい。また、物品収納部材1は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体に対して蓋材12を回動自在に固定されてもよい。なお、物品収納部材1の上面3側とは、物品収納部材1が自動車に取り付けられた状態を想定した場合に物品収納部材1のうち車体上側を向く面を示すものとする。また、物品収納部材1の下面2側は、上面3側とは逆面側を示す。
物品収納部材1が、図1A、図2に示すような、側壁4と仕切り壁5とを有するボックスタイプの物である場合を例として、さらに物品収納部材1について説明する。
図2の例では、物品収納部材1の下面2側に、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成された吸音層23を形成する底面部22が直方体形状の薄板状に形成されている。さらに底面部22から物品収納部材1の上面3側に向けて、底面部22の周縁に沿って立ち上がった側壁4と、側壁4で囲まれた空間を仕切る仕切り壁5とが備えられることで、凹状の収納部21が形成される。なお、図1、図2の例は物品収納部材の一例であって、このような形状及び構成に限定されず、物品収納部材を設置するためのスペースの状況に応じて適宜特定されればよい。
なお、収納部21の形状は、上方に開口された凹形状であれば適宜選択可能であり、例えば、図6に示すように、開口部21の形状は、その断面形状が湾曲状となるように形成されてよい。さらに、開口部21が複数存在する場合においては、その断面形状が湾曲状となるように形成されているものと、非湾曲状に形成されているものが組み合わされてよい。
本発明の物品収納部材1は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体(以下、単に、発泡粒子成形体、成形体ということがある)からなる。なお、物品収納部材1の下面側にて吸音層23を形成する成形体であり連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、吸音層23以外の部分を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体とは、一体的に形成されてよい。また、発泡粒子成形体は、下面側にて吸音層23を形成する成形体であり連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、吸音層23以外の部分を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体とを別体にて成形して、これらの成形体を相互に位置あわせして固定、接着等により形成されたものであってもよい。また、物品収納部材1は、下面側に吸音層23を形成する成形体であり連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体が、吸音層23以外の部分を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体をも兼ねるように構成されていてもよい。
吸音層23を形成する成形体であり連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、吸音層23以外の部分を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を構成する熱可塑性樹脂は、互いに同種の樹脂でも、異種の樹脂で構成されてもよい。物品収納部材1は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成されることにより、軽量性と耐衝撃性に優れた物品収納部材となる。上記強度と耐衝撃性の観点からは、物品収納部材1をなす発泡粒子成形体は、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体であることが好ましい。
また、具体的に、例えば、物品収納部材1が、底面部22と、底面部22の周縁に沿って上面3側に立ち上がった側壁4と、側壁4で囲まれた空間を仕切る仕切り壁5とで形成された凹状の収納部21を備える場合において、物品収納部材1の底面部22に対応する部分を、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成し、側壁4と仕切り壁5などの吸音層23以外の部分を熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成してよい。また、物品収納部材1の底面部22に対応する部分と、側壁4と仕切り壁5のいずれについても、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成されてよい。これらのいずれの場合でも、物品収納部材1の下面2側の少なくとも底面部22が、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成されることとなり、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成された部分が吸音層23をなすことになる。
なお、物品収納部材1をなす発泡粒子成形体は、多数の発泡粒子を型内成形して得られる発泡粒子型内成形体であることが好ましい。この場合、発泡粒子成形体は、発泡粒子同士が加熱融着された構造を有する。このような成形体は、例えば、特開平2−299822号公報、特開平5−147120号公報などに記載されている方法を適宜用いて複数個の発泡粒子を型内成形することによって、具体的に成形することができる。
(連通した空隙を有する成形体)
物品収納部材1の少なくとも下面2側の吸音層23は、熱可塑性樹脂発泡粒子(発泡粒子と呼ぶことがある)で形成されており、且つ連通した空隙を有する成形体(連通空隙保有成形体6(以下、単に、成形体6と呼ぶことがある))にて形成されている。また、前記吸音層23は、連通した空隙を有する本発明で規定する成形体により形成されていればよく、密度や空隙率が異なる複数種の成形体からなるものであってもよい。なお、物品収納部材1全体が、連通した空隙を有する成形体で形成されてよい。物品収納部材1の少なくとも下面2側が連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成されることにより、物品収納部材1は優れた吸音性を発揮する。上記観点から、連通空隙保有成形体6は、物品収納部材の下面2の全面を構成するように形成されることが好ましい。
なお、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を得るための方法としては、例えば、(i)貫通孔を有する熱可塑性樹脂発泡粒子を金型内に充填し、加熱することにより発泡粒子同士を融着させ、前記貫通孔による連通した空隙を形成する方法、(ii)熱可塑性樹脂発泡粒子を金型内に充填し、充填時の発泡粒子間の空隙がなくならないように発泡粒子を加熱して発泡粒子同士の一部を互いに融着させることにより発泡粒子間に連通した空隙を形成する方法、(iii)円柱状または楕円柱状であり、その半径に対する長さの比が大きい熱可塑性樹脂発泡粒子を用いて型内成形体を得る方法や、(iv)これらの方法を組み合わせることによって粒子間の空隙や貫通孔による空隙の両方を形成する方法などが挙げられる。物品収納部材1の下面2側が連通空隙保有成形体6で形成されることにより、物品収納部材1を備えた自動車においてその自動車のパワーユニット等から発生する高周波音は、物品収納部材1の下面2側の連通空隙保有成形体6で効果的に吸音されて、高周波音の車室内側への伝播を抑制させることが可能となる。
(連通した空隙を有する成形体の厚み)
連通した空隙を有する成形体(連通空隙保有成形体6)の最小厚み(図2において符号Wにて示す)は10mm以上60mm以下であることが好ましい。連通した空隙を有する成形体の最小厚みが上記範囲内であることにより、物品収納部材1の軽量性を有しつつ、吸音性を担保することが可能となる。さらに、耐衝撃性の観点からは、連通した空隙を有する成形体の最小厚みは12mm以上であることが好ましく、15mm以上であることがさらに好ましい。また、物品収納部材1の車内収納性の観点からは、最小厚みは50mm以下であることが好ましく、45mm以下であることがさらに好ましく、40mm以下がもっとも好ましい。本発明においては、下面2側を形成する成形体として連通した空隙を有する成形体の最小厚みが比較的薄い場合であっても、特定の連通した空隙を有する発泡粒子成形体で構成されているので、優れた吸音性能が発揮される。
なお、連通した空隙を有する成形体の最小厚みは、次のように特定される。すなわち、連通した空隙を有する成形体における、物品収納部材1の下面2側から、物品収納部材1の上面3側への上下方向厚みの最小値をいう。例えば、図2の例では、物品収納部材1のうち収納部21を形成する部分において底面部22の下面2側表面から底面部22の上面3側表面までの厚みWが最小厚みとなっている。なお、図2の例のように収納部21が複数個所存在する場合には、それぞれの収納部21について同様の測定を行い、それらの測定値のち、最小の値を求める。
なお、図6の例では、下面2側の表面から、収納部21の最深部、すなわち破線Dの位置までの範囲で特定される部分までの厚みが、連通した空隙を有する成形体最小厚みとなる。
(連通した空隙を有する成形体の密度)
連通した空隙を有する成形体(連通空隙保有成形体6)の密度は、0.01g/cm以上0.2g/cm以下であることが好ましい。前記連通した空隙を有する成形体6の密度がこのような範囲内であれば、強度と軽量性を併せ持つ物品収納部材1となる。上記観点から、0.015〜0.1g/cmであることがより好ましく、0.02〜0.08g/cmであることがさらに好ましい。
連通した空隙を有する成形体6の密度は、次のように特定される。すなわち、連通した空隙を有する成形体から所定寸法のカットサンプルを切り出し、そのカットサンプルの外形寸法を測定して体積(cm)を算出するとともに、カットサンプルの重量(g)を測定する。そして、カットサンプルの体積V(cm)でカットサンプルの重量M(g)を除することによりM/Vを算出する。そして、連通した空隙を有する成形体から任意に5箇所以上を選択して切り出されたカットサンプルごとに算出されたM/Vの値を算術平均する。こうして得られた算術平均値が、前記連通した空隙を有する成形体の密度とされる。
(熱可塑性樹脂発泡粒子7)
連通した空隙を有する成形体(連通空隙保有成形体6)を構成している熱可塑性樹脂発泡粒子7は、図5Aに示すように、貫通孔8を有して形成されていることが好ましく、熱可塑性樹脂発泡粒子7は中空状に形成されていることが好ましい。図5Aの例では、熱可塑性樹脂発泡粒子7は断面円形状の貫通孔8を有して、円筒形状に形成されている。ただし、このことは、熱可塑性樹脂発泡粒子7の形状を限定するものではなく、例えば、熱可塑性樹脂発泡粒子7は、円柱、楕円柱、角柱等の柱状発泡粒子の柱の上下方向を貫通する筒孔を少なくとも有する形状のものであることが好ましい。上記形状の中でも、製造安定性の観点からは、円筒状の発泡粒子が好ましい。
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂発泡粒子7を構成する基材樹脂となる熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン系樹脂、スチレン改質ポリオレフィンなどのオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ブタジエン変性ポリスチレン(耐衝撃性ポリスチレン)、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂等が、採用されてよい。これらの中でも、強度や耐衝撃性の観点からはポリオレフィン系樹脂が好適である。
さらにポリオレフィン系樹脂の中でも、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。上記したポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のコモノマーとの共重合体、あるいはこれらの混合物が挙げられる。プロピレンと他のコモノマーとの共重合体としては、例えば、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン共重合体などが例示される。
(貫通孔8)
貫通孔8は、図1,図5A,図5Bの例では熱可塑性樹脂発泡粒子7の筒軸方向を法線とする面で熱可塑性樹脂発泡粒子7を切断した状態を想定した場合に認められる断面輪郭形状を円形状に形成されているが、楕円形状、多角形状など、その断面輪郭形状は特に限定されるものではない。
熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の状態で貫通孔8の直径は、1mm以上7mm以下であることが好ましい。貫通孔8の直径は、成形体断面写真における、発泡粒子に形成された貫通孔8の断面輪郭の平均径(貫通孔平均径)(図5Aの例において符号Rで示す)であるものとする。貫通孔8の直径が上記範囲内であれば、吸音性能に優れた連通空隙保有成形体6を容易に得ることができる。なお、上記貫通孔8の直径は、成形体の断面写真を撮影し、その断面写真における貫通孔の直径を測定して算出することができる。上記観点から、貫通孔の直径は、1.1mm〜5mmの範囲にあることがより好ましい。
さらに、熱可塑性樹脂発泡粒子7は、図5Bに示すように、筒状のポリオレフィン系樹脂発泡芯層9とその発泡芯層9を被覆するポリオレフィン系樹脂被覆層10(単に、被覆層10という場合がある。)とからなる多層構造を有するものであることが好ましい。この場合、発泡芯層9が、発泡した状態とされて発泡層をなしており、被覆層10は、実質的に非発泡の状態とされた層である樹脂被覆層をなしていることが好ましい。なお、実質的にとは、気泡が全く存在しないもの(樹脂粒子を発泡させる際に一旦形成された気泡が溶融破壊されて気泡が消滅したものも包含する。)のみならず、得られる発泡粒子成形体の機械的強度に影響しない範囲で、ごく微小な気泡が僅かに存在するものも包含される。さらに図5Bに示すような熱可塑性樹脂発泡粒子においては、発泡芯層9に中空状の貫通孔8が形成されている。
また、発泡芯層9を構成する樹脂と被覆層10を構成する樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、例えば物性を同じくする樹脂であってもよいが、融点の異なる樹脂であることが好ましい。特に、熱可塑性樹脂発泡粒子7の被覆層10を構成する樹脂は、発泡芯層9を構成する樹脂よりも低融点の樹脂であることが好適である。上記のような多層構造の発泡粒子を用いて型内成形を行い、連通した空隙を有する成形体(連通空隙保有成形体6)を得た場合、後述するように、連通した空隙を有する成形体全体の空隙率や表層部分の空隙率を制御することが容易となり、物品収納部材1の高周波音域での吸音特性を向上させることが容易となる。
(連通した空隙を有する成形体の表層部分の空隙率)
連通空隙保有成形体6において、表層部分の空隙率aが15%以上である。連通空隙保有成形体6の表層部分の空隙率が15%以上であることで、物品収納部材1の吸音性能を向上させることができるという効果が得られる。上記観点から、連通空隙保有成形体6の表層部分の空隙率a%は、18%以上50%以下であることが好ましく、20%以上45%以下であることがさらに好ましい。なお上記のような表層部分の空隙率を有する、連通した空隙を有する発泡粒子成形体は、例えば融着性が改善された多層構造の発泡粒子を用いると、容易に製造することができる。
(連通した空隙を有する成形体の表層部分の空隙率(%)と成形体内部の空隙率(%)の差)
さらに、前記成形体6においては、成形体の表層部分の空隙率(表層空隙率)(%)と成形体の内部の空隙率(内部空隙率と呼ぶことがある)(%)の差値である空隙率差(%)に関してみるに、表層部分の空隙率a(%)が内部空隙率b(%)よりも大きい、または表層部分の空隙率a(%)と内部空隙率b(%)が等しいことが、吸音性の観点からは好ましく、表層空隙率a(%)が内部空隙率b(%)よりも大きいことがさらに好ましい。
ここに、成形体の表層部分とは、連通した空隙を有する発泡粒子成形体の最小厚みに対して、成形体の表面からの深さが該最小厚みの20%以下であることを満たす部分を示すものとする。また、成形体の内部は、表層部分を除いた部分を示すものとする。
なお、表層部分の空隙率aは、連通した空隙を有する発泡粒子成形体の断面写真を撮影し、その該当部分の断面写真から、空隙部分の面積と気泡膜(樹脂)部分の面積を算出し、その面積比率(面積%)として求めることができる。また、成形体内部の空隙率bは、成形体の断面写真を撮影し、その成形体表面から表層部分を除いた断面写真から、空隙部分の面積と気泡膜(樹脂)部分の面積を算出し、その面積比率(面積%)として求めることができる。
(成形体全体の空隙率)
前記連通した空隙を有する成形体6は、成形体全体の空隙率が15%以上50%以下である。空隙率が15%以上であることで、吸音性能に優れた成形体6となり物品収納部材1の吸音性能を向上させることができるという効果が得られる。また、空隙率が50%以下であることで、音の透過が抑制され、吸音効率に優れた成形体6となる。こうした効果をより向上させる観点では、成形体6の空隙率は、20%以上40%以下がより好ましい。なお、上記のような空隙率を有する成形体は、貫通孔を有する発泡粒子を型内成形することによって、容易に得ることができる。
空隙率は、次のようにして特定される。前記連通した空隙を有する成形体6から、複数個所の測定対象箇所を選択し、各測定対象箇所から厚みを成形体の厚みとしつつ所定の縦横寸法(例えば、縦20mm×横20mmの寸法)のカットサンプルを切り出す。なお、上記カットサンプルは表層部と内部を含有する。該カットサンプルのそれぞれについて、カットサンプル外径寸法から体積H(cm)を算出し、カットサンプルの空隙部を除いた体積I(cm)を測定する。体積Iは、カットサンプルをアルコール中に沈めた時の、体積の増量分の値として求めることができる。このとき、アルコールとしては、例えばエタノールなどを用いることができる。そして、Hの値とIの値に基づき、下記(式1)により空隙率を体積比率として算出する(体積%)。それぞれのカットサンプルについて算出された空隙率の値を算術平均し、それを空隙率とする。なお、測定対象箇所については、例えば上記した成形体6の密度を測定する際における測定点の選択方法と同様の方法を用いて選択することができる。
(気泡膜厚)
前記連通した空隙を有する成形体6の気泡膜厚は5μm以下であることが好ましい。該成形体6の気泡膜厚が5μm以下であれば、高周波領域での吸音特性の向上効果がさらに見られる。気泡膜厚がより薄くなるほど、高周波音との相互作用がより顕著となり、吸音効果が向上すると考えられる。上記観点からは、連通した空隙を有する成形体6の気泡膜厚は、4μm以下が好ましく、3μm以下がさらに好ましい。なお、気泡膜の構造を維持し、物品収納部材としての強度を維持する観点からは、気泡膜厚は0.5μm以上であることが好ましい。
気泡膜厚みTmは、前記連通した空隙を有する成形体6の平均気泡径dと、下記(式2)から誘導されうる下記(式3)とを用いて算出される。なお、下記(式2)は、「プラスチックフォームハンドブック」(発行所:日刊工業新聞社、昭和48年2月28日(1973年2月28日)発行)、222頁目の「1.3.2の項」の記載に基づく。
上記(式2)中、Vは基材樹脂の容積分率、ρfは成形体6の見かけ密度(g/cm)、ρsは基材樹脂の密度(g/cm)、ρgは成形体の気泡内のガス密度(g/cm)、dは平均気泡径(μm)、Tmは平均気泡膜厚み(μm)である。なお、平均気泡径は次のように測定される。サンプルの切断面を走査型電子顕微鏡にて写真を撮影する。得られた断面写真において、切断面の中心付近から八方向に等間隔に直線を引き、その直線と交わる気泡の数を全てカウントし、該直線の合計長さをカウントされた気泡数で除して得られた値を気泡径とする。なお、測定対象箇所については、例えば上記した成形体6の密度を測定する際における測定点の選択方法と同様の方法を用いて選択し、各測定対象箇所から厚みを成形体の厚みとしつつ所定の縦横寸法(例えば、縦20mm×横20mmの寸法)のカットサンプルとする。
発泡成形体においては、ρf>>ρg且つρs>>ρgであることから、上記(式2)中、Vs=ρf/ρsと近似できる。そこで、この近似と(式2)に基づき、平均気泡膜厚みTm(μm)は、下記(式3)から算出することができる。
上記(式3)中、Xは、ρs/ρfである。
なお、物品収納部材1においては、前記連通した空隙を有する成形体6の密度αとその他の部分(成形体6を除く部分)を形成する成形体の密度βとの差の絶対値が、0.1g/cm以下であることが好ましい。前記密度αと密度βとの差の絶対値が0.1g/cm以下の範囲にあることで、物品収納部材1として、その全体強度を十分に保持されたものを得ることがより容易となる。
(立ち上がり部)
図1の例に示すように、物品収納部材1においては、底面部22から起立した部分で構成される立ち上がり部が形成されてよい。図1の例では、立ち上がり部は、側壁4と仕切り壁5でなる部分として構成される。立ち上がり部は、底面部22から連続一体的に構成されてよく、また、底面部22を形成する連通した空隙を有する成形体とは別に成形された部材を、所定位置に取り付け固定して構成されてもよい。立ち上がり部に対応する部分を形成する成形体は、発泡粒子型内成形体であることが好ましく、例えば、株式会社ジェイエスピー製のピーブロック(商標)のような市販されている発泡体などが挙げられる。なお、立ち上がり部を別体として構成し、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成することにより、物品収納部材1の意匠性を向上させることができる。また、底面部22の上方側を、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成することにより、物品収納部材1の意匠性はさらに向上する。
(高周波音での吸音性)
本発明の物品収納部材1は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成され、少なくとも下面2側が連通した空隙を有する特定の成形体6で形成された吸音層23を有することで、強度と耐衝撃性を有しつつ軽量性に優れ、且つ、高周波音域での吸音性に優れる。このため、この物品収納部材1を設けた自動車においては、高周波音域の音漏れの問題が抑制される。また、物品収納部材1に別体にて準備された吸音材を設置せずとも十分な吸音が可能となり、自動車においてトランクルームとして活用できるスペースをできるだけ広く確保することが容易となる。
なお、物品収納部材1について、吸音性は、物品収納部材1の内部に対象となる音が侵入し拡散することにより、音のエネルギーが、振動を伴った熱エネルギーに変換され、反射する音の量が小さくなる性質を示すためであると考えられる。そして、前記連通した空隙を有する成形体6のように、表層部分の空隙率が従来よりも高く、15%以上であるとともに、成形体全体の空隙率が15%以上50%以下であるという特定の空隙構造を有する成形体を用いて、吸音層23が形成されることにより、物品収納部材1は高周波音の吸音に特に優れるものとなる。特に、このような空隙構造を有する発泡粒子成形体は、後述する特定の発泡粒子を型内成形することにより、容易に得ることができる。
(吸音性の特定)
物品収納部材1の吸音性の程度は、例えば、JIS A1405−2に準拠した音響管による吸音率の測定により得られた値にて評価できる。吸音率の測定は、物品収納部材1から選択された測定対象箇所(吸音層23を形成する連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体)から、垂直入射吸音率測定器を用い、音響管直径16mmの音響管を使用し、2〜10kHzの吸音率を測定し、周波数5.5kHz、7.8kHz、10KHzにおける吸音率を、n数=3の平均値として算出することができる。垂直入射吸音率測定器としては、例えばACIMS(株式会社神戸製鋼所製)を使用することができる。
(50%歪時圧縮応力)
50%歪時圧縮応力は、例えば次のように測定することができる。すなわち、上記吸音性の特定の場合と同様に物品収納部材1から選択された測定対象箇所から、例えば縦50mm×横50mm×厚み25mmのサイズの試験片を切り出す。その試験片を用い、JIS K7220:2006に準拠し、50%歪み時の圧縮応力を測定することができ、強度や耐衝撃性を評価できる。50%歪時の圧縮応力は、0.08〜0.5MPaであることが好ましく、0.1〜0.3MPaであることがより好ましい。50%歪時の圧縮応力が低いほど、柔軟性に優れるものとなり、耐衝撃性に優れる成形体となる。
[物品収納部材1の製造方法]
物品収納部材1は次のように製造することができる。ここでは、物品収納部材1が、底面部22に対応する部分と、側壁4と仕切り壁5のいずれについても、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で構成され、且つ、図2に示す形状である場合を例として、その製造方法の一例について説明する。
(熱可塑性樹脂発泡粒子7の製造)
次に、本発明に用いられる発泡粒子の製造方法について説明する。ここでは、発泡粒子が多層構造である場合を例として、その発泡粒子の製造方法の例について示す。発泡粒子は、ポリオレフィン系樹脂で構成される非発泡状態の芯層と、その芯層を構成するポリオレフィン系樹脂の融点Tc(℃)より低い融点Ts(℃)のポリオレフィン系樹脂で構成される非発泡状態の外側被覆層とからなる多層樹脂粒子を、後述する方法により発泡させることにより得ることができる。
多層樹脂粒子は、例えば、次のようにして得られる。芯層形成用押出機と被覆層形成用押出機の2台の押出機を共押出ダイに連結し、芯層形成用押出機には、芯層形成用のポリオレフィン系樹脂と、必要に応じて供給される添加剤とを溶融混練し、一方の被覆層形成用押出機には被覆層形成用のポリオレフィン系樹脂と、必要に応じて供給される添加剤とを溶融混練する。さらに、それぞれの溶融混練物を前記ダイ内で合流させ、非発泡状態の筒状の芯層と、芯層の外側表面を被覆する非発泡状態の外側被覆層とからなる鞘芯型の複合体を形成する。そして、押出機先端に付設された口金の細孔から該複合体をストランド状に押出し、ペレタイザーで粒子の重量が所定の重量となるようにストランド状の押出成形体を切断することにより、筒状のポリオレフィン系樹脂からなる芯層とこれを被覆するポリオレフィン系樹脂からなる外側被覆層とからなる多層樹脂粒子を得ることができる。
本発明に用いられる多層発泡粒子は、上記した多層樹脂粒子を用いて例えば次に示すような分散媒放出発泡方法などの発泡方法を実施することにより、得ることができる。
(分散媒放出発泡方法)
分散媒放出発泡方法においては、非発泡状態の芯層と外側被覆層からなる多層樹脂粒子を、オートクレーブ等の密閉容器内において分散媒に分散させ芯層を構成するポリオレフィン系樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、発泡剤を圧入して多層樹脂粒子に発泡剤を含浸させる。次に、密閉容器内の圧力を発泡剤の蒸気圧以上の圧力に保持しながら、密閉容器内の一端を開放し、多層樹脂粒子と分散媒とを同時に容器内よりも低圧の雰囲気下に放出する。このとき、多層樹脂粒子が発泡する。発泡により、少なくとも芯層が発泡状態となって発泡芯層をなす。こうして、発泡粒子を得ることができる。なお、分散媒放出発泡方法においては、分散媒は、通常、水系媒体が使用される。
分散媒放出発泡方法においては、容器内で多層樹脂粒子が加熱された場合に多層樹脂粒子同士が容器内で互いに融着しないように、分散媒体中に分散剤を添加することが好ましい。分散剤は、多層樹脂粒子100重量部当り、0.001重量部〜5重量部程度使用されることが好ましい。
発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロヘキサン等の環式脂肪族炭化水素類、クロロフロロメタン、トリフロロメタン、1,2−ジフロロエタン、1,2,2,2−テトラフロロエタン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライド等のハロゲン化炭化水素などの有機系物理発泡剤や、窒素、酸素、空気、二酸化炭素、水といったいわゆる無機系物理発泡剤などといった各種の物理発泡剤が例示される。また有機系物理発泡剤と無機系物理発泡剤を併用することもできる。こうした各種物理発泡剤の中でも、窒素、酸素、空気、二酸化炭素、水からなる群から選択される1又は2以上の無機系物理発泡剤を主成分とするものが好適である。
分散媒放出発泡方法における発泡剤の容器内への充填量は、使用する発泡剤の種類と発泡温度と得ようとする発泡粒子の見掛け密度に応じて適宜選択される。具体的には、例えば発泡剤として二酸化炭素を使用し、分散媒体として水を使用した場合、発泡開始直前の安定した状態にある密閉容器内の圧力、すなわち密閉容器内空間部の圧力(ゲージ圧)が、0.6〜6MPa(G)となるようにすることが好ましい。なお、一般的に、目的とする発泡粒子の見掛け密度が小さいほど密閉容器内空間部の圧力は高い値とすることが望ましく、目的とする発泡粒子の見掛け密度が大きいほど密閉容器内空間部の圧力は低い値とすることが望ましい。
(熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の成形)
一対の雄型と雌型を有して構成される金型を準備する。金型は、例えば物品収納部材1の形状に対応した型内形状を備えている。この金型内に熱可塑性樹脂発泡粒子7を充填して型内成形を実施することにより、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体が形成される。そして、この熱可塑性樹脂発泡粒子成形体が物品収納部材1をなす。なお、作製された物品収納部材1を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体には上述したように連通した空隙が形成されている。ただし、ここに説明した作製方法の例では、物品収納部材1全体に連通した空隙が形成される。
(連通した空隙)
ここに、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体に形成される連通した空隙は、(A)可塑性樹脂発泡粒子7に形成された中空状の貫通孔8に由来する空隙や、(B)隣り合う可塑性樹脂発泡粒子7,7相互間の間隙に形成される空隙が連通して、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の一方面側から他方面側まで連通した状態で空隙が形成されている。
なお、熱可塑性樹脂発泡粒子7として、中空状の貫通孔8を有する発泡芯層9とその発泡芯層9の外周面を被覆する被覆層10とで構成される多層構造を有し、且つ、発泡芯層9よりも低融点の樹脂で被覆層10を構成した多層発泡粒子が用いられた場合、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙は、空隙全体のうち上記(A)に示す空隙の占める割合が上記(B)に示す空隙の占める割合よりも大きくなった状態となる。このような空隙の状態の形成が、高周波音域での吸音特性を特に向上させると考えられる。
このような熱可塑性樹脂発泡粒子7においては、被覆層10のほうが、発泡芯層9よりも低温で加熱融着しやすくなっていることから、発泡芯層9の2次発泡を抑制しつつも、熱可塑性樹脂発泡粒子7同士を融着することが可能である。したがって、熱可塑性樹脂発泡粒子7の貫通孔8の形状を2次発泡で不定形に変化させることを抑制しつつ、熱可塑性樹脂発泡粒子7を融着できることとなり、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙の均一性が向上するとともに、発泡粒子成形体表面の空隙率の低下が抑制される。したがって、物品収納部材1の吸音性を均一化させ、さらに高周波音域での吸音特性を向上させることが容易となる。また、2次発泡に頼らずに熱可塑性樹脂発泡粒子7を相互融着でき、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙の全体空隙率を高めることも容易となるので、高周波音域での吸音特性を向上させることができる。
[物品収納部材1の使用]
物品収納部材1は、自動車用物品収納部材として使用可能であり、図3,図4に示すように、自動車15において車室18の後方側に通常位置するトランクルーム19内に設置されて使用可能なものである。図3,図4は、物品収納部材1を設置した自動車15の例を説明するための図面である。なお、この例に示す自動車15は、電気モーターによる駆動の可能な自動車である。自動車15には、物品収納部材1の下方側に電気モーター16や減速機(図示せず)などを備えたパワーユニットが配置されている。なお符号17は電気モーター16の出力を制御するインバータである。
このような自動車15においては、物品収納部材1のうち電気モーター16により近い位置にある下面側が、連通した空隙を有する成形体6で構成されている。そして、この成形体6は、高周波音域の吸音性に優れる。こうしたことから、自動車15においては、パワーユニットから高周波音が発生したとしても、物品収納部材1にて高周波音が吸音されることになり、高周波音の発生源からトランクルーム19側に音が漏れる虞が抑制され、さらに、座席シート20の設けられている車室18内に音が漏れる虞も抑制され、自動車15の乗員に高周波音を感じさせる虞を抑制することができる。
次に、物品収納部材1について実施例を用いてより詳細に説明する。
実施例1から8、比較例1から3
(発泡粒子の調製)
内径65mmの芯層形成用押出機および内径30mmの外側被覆層形成用押出機の出口側に多層ストランド形成用ダイが取付けられた押出機を用い、芯層を形成するためのポリオレフィン系樹脂、及び外側被覆層を形成するためのポリオレフィン系樹脂を、それぞれの押出機に供給し、溶融混練してそれぞれ溶融混練物とした。芯層を形成するポリオレフィン系樹脂、及び外側被覆層を形成するポリオレフィン系樹脂は、それぞれ発泡芯層、被覆層を構成することを予定された樹脂であり、それぞれを表1,表2に示す。なお表1,表2中、PPはポリプロピレンを示し、PE/PSは、ポリエチレンとポリスチレンの複合樹脂を示す。
芯層を構成する樹脂、及び外側被覆層を構成する樹脂を用いてそれぞれに調製された溶融混練物は、多層ストランド形成用ダイに導入され、ダイ内で合流してダイ先端に取付けた口金の小孔から、円筒形状のストランドとして押出された(非発泡芯層の重量%:外側被覆層の重量%=95:5)。さらに押出されたストランドが水冷され、ペレタイザーで切断され乾燥されて円筒形状の多層樹脂粒子が得られた。多層樹脂粒子は、外側被覆層と非発泡状態の芯層の2層(鞘芯形状)に積層された構造を有しており、芯層に貫通孔を有した構造に形成される。
なお、芯層を構成する樹脂については、気泡調整剤としてホウ酸亜鉛の含有量が1000重量ppmとなるように、芯層を構成する樹脂を基材樹脂としたマスターバッチが調製されて、芯層形成用押出機に供給された。
調製された多層樹脂粒子800gと分散媒の水3Lを、容量5Lの密閉容器内に仕込み、多層樹脂粒子100重量部に対する配合比で、分散剤としてカオリンを0.3重量部、界面活性剤(商品名:ネオゲン(商標)、第一工業製薬株式会社製、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を0.4重量部(有効成分として)、及び硫酸アルミニウムを0.01重量部が、それぞれ密閉容器内に添加された。次いで、密閉容器内に発泡剤として二酸化炭素を圧入し、密閉容器内の内容物を撹拌しながら表1、表2に示す発泡温度より5℃低い温度まで加熱昇温して、その温度を15分間保持して高温ピーク熱量を調整した。その後、さらに表1、表2に示す発泡温度まで加熱昇温して再度15分間保持した。しかる後、密閉容器内の内容物を大気圧下に水と共に放出した。このとき芯層は、発泡して発泡芯層をなし、外側被覆層は、発泡芯層の周面を被覆する被覆層をなした。こうして多層の発泡粒子を得た。得られた発泡粒子については、見掛け密度が測定された。測定方法は、既述した方法が用いられた。結果は表1、表2に示すとおりである。
(物品収納部材の下面側を形成する成形体の調製)
雄型と雌型の一対の金型を準備した。金型としては、その内部空間を物品収納部材の形状にしたものが準備された。下面側の形状は、長さ300mm、幅250mm、且つ表1,2に示す厚みを有するものである。なお、物品収納部材としてはラゲッジボックスが想定された。
発泡粒子を、ラゲッジボックスの形状をした成形体に成形可能に設計された金型に充填し、スチーム加熱による型内成形方法を実施して、発泡粒子成形体を得た。なお、型内成形方法における加熱方法(スチーム加熱を行う方法)は次のように実施された。両面の型のドレン弁を開放した状態でスチームを5秒間金型内に供給して予備加熱(排気工程)を行った後、表1、表2に示す成形圧(成形蒸気圧)より0.08MPa(G)低い圧力で一方加熱を行い、さらに表1、表2に示す成形蒸気圧より0.04MPa(G)低い圧力で逆方向から一方加熱を行った後、表1、表2に示す成形蒸気圧で、両面から本加熱を行った。加熱終了後、放圧し、30秒間空冷した後、金型を開放し型内成形された発泡粒子成形体を取り出した。得られた発泡粒子成形体は、80℃のオーブンにて12時間養生された。こうして、実施例1から8について、物品収納部材の下面を形成する連通空隙保有成形体となる発泡粒子成形体が得られた。比較例1から3については、物品収納部材の下面を形成する連通空隙保有成形体と比較されるための成形体をなす発泡粒子成形体が得られた。
得られた発泡粒子成形体について、気泡膜厚、貫通孔平均径、成形体密度、成形体全体の空隙率(%)、成形体表層の空隙率(a)(表1,2中、表層空隙率)(%)、成形体内部の空隙率(b)(表1,2中、内部空隙率)(%)、空隙率差(a−bの値)(%)、成形体の最小厚みが測定された。これらについて測定方法は、既述した方法が用いられた。結果は表1、表2に示すとおりである。
なお、表層部分の空隙率aは、連通した空隙を有する発泡粒子成形体の断面写真を撮影し、その下面側の表面から3mmまでの表層部分の断面写真から、空隙部分の面積と気泡膜(樹脂)部分の面積を算出し、その面積比率(面積%)として求めた。また、内部空隙率bは、成形体の内部に相当する部分を切り出して、その内部に相当する部分の断面写真を撮影し、その断面写真から、空隙部分の面積と気泡膜(樹脂)部分の面積を算出し、その面積比率(面積%)として求めた。
(吸音性)
得られた発泡粒子成形体を用いJIS A1405−2に準拠した音響管による吸音率の測定により、吸音率が特定された。吸音率の測定は、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成された吸音層部分において垂直入射吸音率測定器を用い、音響管直径16mmの音響管を使用し、2〜10kHzの吸音率を測定することで測定された。また、周波数5.5kHz、7.8kHz、10kHzにおける吸音率が、n数=3の平均値として算出された。垂直入射吸音率測定器としては、ACIMS(株式会社神戸製鋼所製)が使用された。結果を表1,表2に示す。
実施例9
(発泡粒子の調製)
内径95mmの芯層形成用押出機の出口側にストランド形成用ダイが取付けられた押出機を用い、芯層を構成するポリオレフィン系樹脂を押出機に供給し、溶融混練してそれぞれ溶融混練物とした。被覆層を形成させない以外は、実施例1と同様にして樹脂粒子、発泡粒子、及び、発泡粒子成形体を得た。得られた発泡粒子、及び、発泡粒子成形体を用いて実施例1と同様の測定を行った。結果は表1に示す。
1.物品収納部材
2.下面
3.上面
4.側壁
5.仕切り壁
6.連通空隙保有成形体
7.連通空隙保有成形体を形成する熱可塑性樹脂発泡粒子
8.貫通孔
9.発泡芯層
10.被覆層
12.蓋材
15.自動車
16.電気モーター
17.インバータ
18.車室
19.トランクルーム
20.座席シート
21.収納部
22.底面部
23.吸音層

Claims (8)

  1. 熱可塑性樹脂発泡粒子成形体からなり、上方に開口した凹状の収納部を有する自動車用物品収納部材において、
    該物品収納部材は、少なくとも下面側に、連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体で形成された吸音層を有しており、
    該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体全体の空隙率が15%以上50%以下であり、該連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表層部分の空隙率が15%以上である、ことを特徴とする自動車用物品収納部材。
  2. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の表層部分の空隙率が20%以上45%以下である、請求項1に記載の自動車用物品収納部材。
  3. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の最小厚みが10mm以上40mm以下である、請求項1または2に記載の自動車用物品収納部材。
  4. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の密度が0.01g/cm以上0.2g/cm以下である、請求項1から3のいずれかに記載の自動車用物品収納部材。
  5. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、貫通孔を有する熱可塑性樹脂発泡粒子を型内成形してなる、請求項1から4のいずれかに記載の自動車用物品収納部材。
  6. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の気泡膜厚が5μm以下である、請求項1から5のいずれかに記載の自動車用物品収納部材。
  7. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、ポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内成形してなる、請求項1から6のいずれかに記載の自動車用物品収納部材。
  8. 前記連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、筒状のポリオレフィン系樹脂発泡芯層と該発泡芯層を被覆するポリオレフィン系樹脂被覆層とからなる多層構造の発泡粒子を型内成形してなる、請求項1から6のいずれかに記載の自動車用物品収納部材。
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