JP2016003320A - 樹脂成型体およびそれを用いた車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】植物繊維を含有し、軽量かつ高強度で吸水率が十分に低い樹脂成型体、及び、該樹脂成型体をランプボディに用い軽量かつ高強度でその使用中に前面カバーの灯室内側に曇りの発生等の外観不良がない車両用灯具を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂成型体は水酸基量が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維とベース樹脂とを含有し、本発明の車両用灯具１０は、前方が開口したランプボディ１１と、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバー１２とを有し、ランプボディが本発明の樹脂成型体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成型体およびそれを用いた車両用灯具に関し、軽量かつ高強度で、水分を含み難い樹脂成型体、および、軽量かつ高強度で、前面カバーの灯室内側に曇りの発生などの外観不良がない車両用灯具に関する。

近年、車両の軽量化が望まれており、そのため車両を構成する各パーツの軽量化が進められている。軽量化が求められる車両パーツの１つに灯具（ランプ類）も含まれる。
車両用灯具は、一般的に、前方が開口したランプボディ（灯具ボディ）、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバー（レンズ部材）、リフレクタ、光源、電装部品等を有するものである。このような車両用灯具の総重量の軽量化には、一般的に樹脂材料で形成されかつ車両用灯具の総重量に対して比較的高い比率を占めるランプボディの軽量化が有効であると考えられる。

一方、樹脂材料から形成される樹脂成形体は、樹脂のみから形成すると強度等が不十分であるため、充填剤（フィラー）をベース樹脂に添加するのが一般的である。そして機械的強度等を必要とする樹脂成形体に好適なフィラーとしては、タルク等の比較的比重の高い鉱物性のものが用いられていた。
このことから、樹脂材料から形成される樹脂成形体において、その強度を保ちながら、軽量化を目指す場合には、フィラーとしては比重のより小さいものを使用することが有効と考えられる。
そして特許文献１には、ポリプロピレンと植物繊維を含む樹脂組成物で成型体を得る技術が開示されている。しかし、ベース樹脂と植物繊維とを含有する樹脂組成物から形成されたランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇り等の外観不良が発生するという問題があった。
上記の問題に対し、特許文献２には、ランプボディに含有させる植物繊維として、サイジング処理等の表面処理がなされたものを使用することが記載されている。

特開２０１１−８８９９７号公報 国際公開第２０１４／１８７３５７号パンフレット

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、ランプボディの吸水率が十分な低さではなく、これを用いた灯具の灯室内側曇りを十分に抑制することができなかった。
また、ランプボディ中の植物繊維含有量を少なくすることによって、ランプボディの吸水率を低くすることもできるが、その場合、ランプボディの剛性が低下するという問題も生じる。
これらの事情に鑑み、本発明は、植物繊維とベース樹脂とを含有する樹脂成型体において、軽量かつ高強度で吸水率が十分に低いものを提供しようとするものであり、また該樹脂成型体をランプボディに用いた車両用灯具において、軽量かつ高強度でその使用中に前面カバーの灯室内側に曇りの発生等の外観不良がないものを提供しようとするものである。

本発明の発明者らは、鋭意検討の結果、下記構成を採ることにより上記課題を解決することができた。
即ち、本発明は以下の通りである。

（１）水酸基量が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維とベース樹脂とを含有する樹脂成型体。
（２）前記植物繊維が、疎水性官能基を有する化合物と反応させたことにより水酸基数が低減されたものである前記（１）に記載の樹脂成型体。
（３）前記疎水性官能基を有する化合物と反応させる前の植物繊維が有する水酸基の８０％以上が、前記疎水性官能基を有する化合物との反応により、前記疎水性官能基と置換されたものである前記（２）に記載の樹脂成型体。
（４）前記疎水性官能基が、その共役酸のオクタノール／水分配係数ｌｏｇＰｏｗが１．８以上、もしくは、炭素数が６以上のものである前記（２）または（３）に記載の樹脂成型体。
（５）前記疎水性官能基が、アシル基またはアルコキシ基である前記（２）〜（４）のいずれか１項に記載の樹脂成型体。
（６）前記疎水性官能基が、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、ミリストイル基、ペンタデカノイル基、パルミトイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ピバロイル基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基、ウンデコキシ基、ドデコキシ基、トリデコキシ基、テトラデコキシ基、ペンタデコキシ基またはヘキサデコキシ基である前記（２）〜（５）のいずれか１項に記載の樹脂成型体。
（７）前方が開口したランプボディと、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバーとを有する車両用灯具であって、前記ランプボディが前記（２）〜（６）のいずれか１項に記載の樹脂成型体である車両用灯具。

植物繊維はセルロースやヘミセルロース、リグニンを主成分とする。通常の植物繊維は、これらの成分が有する多数の水酸基（通常５〜６ｍｍｏｌ／ｇ）を有する。そして大気中の水分等がこの水酸基に吸着されることにより、通常の植物繊維は、吸水率が高いものとなる。
このような、吸水率が高い通常の植物繊維を含有する樹脂成型体をランプボディに用いた車両用灯具を使用すると、光源の熱等により、ランプボディの植物繊維に含まれる水分が灯室内に放出され、これが灯室内の曇りとなる。

これに対して、本発明は、樹脂成型体に含ませる植物繊維として、水酸基が１ｍｍｏｌ／ｇ以下のものを用いることにより、樹脂成型体の吸水率を十分に低くすることができ、該樹脂成型体をランプボディに用いた車両用灯具では、該ランプボディからの水分の放出が抑制される。

本発明の樹脂成型体は、軽量かつ高強度で吸水率が十分に低いものであり、また該樹脂成型体をランプボディに用いた車両用灯具は、軽量かつ高強度でその使用中に前面カバーの灯室内側に曇りの発生等の外観不良がないものである。

本発明の車両用灯具の一例を示す模式断面図である。

以下、本発明の樹脂成型体及び車両用灯具についての好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の樹脂成型体は、水酸基が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維とベース樹脂とを含有する。
本発明の樹脂成型体に含有される植物繊維は水酸基が１ｍｍｏｌ／ｇ以下のものである。
なお、本発明における植物繊維の水酸基量は、ＪＩＳ−Ｋ−００７０に基づく水酸基量滴定法で測定できる。

本発明の樹脂成型体に含有される水酸基が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維（以下、単に「水酸基量低減化植物繊維」とも称す）は、通常の未処理の植物繊維（以下、単に「未処理植物繊維」とも称す）を、疎水性官能基を有する化合物（以下、単に「疎水性化合物」とも称す）と反応させることにより得ることができる。
未処理植物繊維が有する水酸基量は５〜６ｍｍｏｌ／ｇである。このような未処理植物繊維を前記疎水性化合物と反応させ、未処理植物繊維の水酸基を疎水性官能基で置換し、植物繊維の水酸基量を１ｍｍｏｌ／ｇ以下に低減することができる。

植物繊維の水酸基量を１ｍｍｏｌ／ｇ以下に低減するには、未処理植物繊維が有する水酸基量の８０％以上を、前記疎水性化合物の疎水性官能基で置換することが好ましい。所謂、本発明の樹脂成型体に含有される植物繊維は、未処理植物繊維に対して水酸基の置換率が８０％以上であることが好ましい。
植物繊維の水酸基の置換率は、前記疎水性化合物との反応処理前後の植物繊維の水酸基価の変化から求めることができる。詳細は以下の通りである。

前記疎水性化合物との反応処理前の未処理植物繊維の水酸基価＜ＯＨ＞_０［ｍｏｌ／ｍｇ］をＪＩＳ−Ｋ−００７０−１９９２（化学製品のけん化価、エステル価、ヨウ素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法）に従い、中和滴定法によって求める。同様に、前記反応処理後の水酸基量低減化植物繊維の水酸基価＜ＯＨ＞_１［ｍｏｌ／ｍｇ］を中和滴定法によって求める。上記で求めた＜ＯＨ＞_０及び＜ＯＨ＞_１から下記式にて植物繊維の水酸基の置換率を求める。

水酸基置換率[%]＝（（＜ＯＨ＞_０−＜ＯＨ＞_１）／＜ＯＨ＞_０）×１００

前記疎水性化合物の疎水性官能基としては、その共役酸のオクタノール／水分配係数ｌｏｇＰｏｗが１．８以上、または、炭素数が６以上のものであることが好ましい。
このような疎水性官能基としては、アシル基またはアルコキシ基であることが好ましい。
前記疎水性官能基の具体例としては、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、ミリストイル基、ペンタデカノイル基、パルミトイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ピバロイル基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基、ウンデコキシ基、ドデコキシ基、トリデコキシ基、テトラデコキシ基、ペンタデコキシ基及びヘキサデコキシ基等が挙げられる。
また、前記疎水性化合物としては、酸無水物、酸ハロゲン化物、酸、アルコール、エーテルなどを用いることができる。具体的には、ヘキサン酸無水物や、塩化ベンゾイルなどが挙げられる。

水酸基量低減化植物繊維を得るための、未処理植物繊維と前記疎水性化合物とを反応させる手法としては、特に限定されないが、例えば、４０〜１２０℃、１〜２４時間で反応を行うことが好ましい。

前記疎水性化合物と反応させる未処理植物繊維としては、特に限定されないが、パルプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、ガンピ、ミツマタ、コウゾ、スギ、タケ、カカオ、ケナフ、バナナ、パイナップル、サトウキビ、ココヤシ、トウモロコシ、バガス、ヤシ、ヨシ、エスパルト、サバイグラス、シュロ、バショウ、マツ、クワ、リュウゼツラン、ムギ、イネ及びヒノキ等が挙げられる。

本発明の樹脂成型体における、水酸基量低減化植物繊維の含有量は、目的とする強度、使用する植物繊維の種類、共に使用する後述のベース樹脂の種類、樹脂成型体の用途等によって、適宜選択されるものであるが、５〜８０質量％が好ましく、より好ましくは１５〜６０質量％である。

本発明の樹脂成型体に含有されるベース樹脂としては、特に限定されないが、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート共重合体（ＡＡＳ）、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体（ＡＥＳ）、塩素化ポリエチレン−アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＣＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられ、中でも、ＰＰが好ましい。

本発明の樹脂成型体の強度は、特に限定されず、用途によって適宜選択されるものであるが、ＪＩＳ−Ｋ７１７１の方法で測定した曲げ弾性率が２．８ＧＰａ以上、または、ＪＩＳ−７１９１の方法で測定した荷重たわみ温度（ＨＤＴ、０．４５ＭＰａ）が１２０℃以上であることが好ましく、それらの双方を満たすことがより好ましい。

また、本発明の樹脂成型体は、吸水率が１．０％以下であることが好ましい。
本発明の樹脂成型体の吸水率は、以下の方法で測定することができる。

［吸水率測定方法］
（１）樹脂成型体試料を乾燥雰囲気下９０℃で２４時間静置後、重量を測定する（乾燥重量Ｗ_０）
（２）次に６０℃−９５％ＲＨ雰囲気下で２４０時間放置し、重量を測定する。（吸湿重量Ｗ_１）
（３）以下の式で吸湿率を算出する。
吸湿率（％）＝（Ｗ_１−Ｗ_０）÷Ｗ_０×１００

本発明の樹脂成型体は、水酸基が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維とベース樹脂とを含有する樹脂組成物から成型される。
本発明の樹脂成型体を成型するために用いる樹脂組成物を調製する際には、少なくとも前記水酸基量低減化植物繊維とベース樹脂とが均一になるように混錬する。
この際の混錬方法としては、特に限定されず、公周知のスクリュー混錬等各種の混錬方法を採ることができる。

本発明の樹脂成型体は、目的に応じた様々の用途に供することができる。
特に、車両用灯具のランプボディ等に用いることにより、軽量かつ高強度でその使用中に前面カバーの灯室内側に曇りの発生等の外観不良がない車両用灯具を提供することができる。

以下に、本発明の樹脂成型体をランプボディとして用いた車両用灯具（以下、「本発明の車両用灯具」とも称する）の一例を図１の模式断面図にて説明する。
図１の車両用灯具１０は、例えば、車両の前部に設けられて車両前方を照らす前照灯である。前照灯である車両用灯具１０は、前方が開口したランプボディ１１と、このランプボディ１１の開口を覆うように取り付けられるレンズ部材である前面カバー１２とを備えている。この車両用灯具１０の内部には、ランプボディ１１に前面カバー１２を取り付けることで密閉された灯室Ｓが形成されている。この灯室Ｓ内に光源１３およびリフレクタ１４が配置されている。光源１３は、灯室Ｓ内の略中央に配され、リフレクタ１４は、光源１３の後方に配される。ランプボディ１１および前面カバー１２は、それぞれの外周縁部において互いに固定されている。

なお、本例において、前方とは、車両用灯具１０における光源１３から前面カバー１２へと向かう方向（図１の左方向）であり、後方とは、前方と反対の方向（図１の右方向）である。

前面カバー１２は、光を素通しするアウターカバーである。なお、この前面カバー１２におけるランプボディ１１の開口を覆う面には、光源１３からの光を集光あるいは拡散するためのレンズステップが設けられていても良い。

光源１３は、ランプボディ１１および前面カバー１２により形成される灯室Ｓ内に配される。この光源１３は、ランプボディ１１に固定されているソケット部２１と電気的に接続され、ソケット部２１を介して電源（不図示）から供給される電力により発光する。リフレクタ１４は、前方側に向かって略放物面状に凹んだ凹面を有し、その凹面の中央には光源１３を通すための貫通穴２２が設けられている。このリフレクタ１４は、灯室Ｓ内における光源１３の後方側に配され、光源１３からの光を前方（前面カバー１２側）へ反射する。

以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜３及び比較例１〜２〕
（植物繊維の疎水性化合物との反応処理）
無水酢酸、塩化ベンゾイル、塩化オクタノイル及び塩化パルミトイルを、それぞれ、ジュート（水酸基量６ｍｍｏｌ／ｇ）３００ｇに対し、前記各疎水性化合物の過剰量を反応させ、水酸基量を低減させたジュートを得た。
なお、前記各疎水性化合物のジュートの反応条件は、８０℃、２．５時間であった。

なお、前記各疎水性化合物が有する疎水性官能基の共役酸のオクタノール／水分配係数ｌｏｇＰｏｗは下記表１の通りである

各疎水性化合物と反応処理されたジュートの水酸基量は、それぞれ下記表２に示す。なお、疎水性化合物との反応処理を行っていないジュートを用いたものを比較例２とした。

（ペレットと成型体の作製）
疎水性化合物と反応処理されたジュート３０質量部にベース樹脂ＰＰを７０質量部添加して、ジュート含有量を３０質量％に調整した。これを再度混錬して、疎水化処理されたジュート３０質量％含有のＰＰペレットを得た。
得られたＰＰペレットを射出成形機（東芝機械（株）製、ＥＣ４０Ｎ）に投入し、シリンダ温度１９０℃、金型温度４０℃で射出成形して、１１０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍの長方形の板状試験片を成型した。
（成型体の評価）
得られた板状試験片について、曲げ弾性率、ＨＤＴ及び吸水率の評価を行った。評価結果を下記表２に示す。なお、曲げ弾性率、ＨＤＴ及び吸水率の各評価方法は、前述の通りである。

実施例１〜３の試験片は、比較例１〜２の試験片に比べて、吸水率が極めて低いものとなった。実施例１〜３のような樹脂成型体をランプボディに用いた車両用灯具では、灯室内曇りを効果的に抑制できるものと推測することができる。

１０ 車両用灯具
１１ ランプボディ
１２ 前面カバー
１３ 光源
１４ リフレクタ
２１ ソケット部
２２ 貫通穴

Claims (7)

1. 水酸基量が１ｍｍｏｌ／ｇ以下の植物繊維とベース樹脂とを含有する樹脂成型体。
2. 前記植物繊維が、疎水性官能基を有する化合物と反応させたことにより水酸基数が低減されたものである請求項１に記載の樹脂成型体。
3. 前記疎水性官能基を有する化合物と反応させる前の植物繊維が有する水酸基の８０％以上が、前記疎水性官能基を有する化合物との反応により、前記疎水性官能基と置換されたものである請求項２に記載の樹脂成型体。
4. 前記疎水性官能基が、その共役酸のオクタノール／水分配係数ｌｏｇＰｏｗが１．８以上、もしくは、炭素数が６以上のものである請求項２または３に記載の樹脂成型体。
5. 前記疎水性官能基が、アシル基またはアルコキシ基である請求項２〜４のいずれか１項に記載の樹脂成型体。
6. 前記疎水性官能基が、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、ミリストイル基、ペンタデカノイル基、パルミトイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ピバロイル基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基、ウンデコキシ基、ドデコキシ基、トリデコキシ基、テトラデコキシ基、ペンタデコキシ基またはヘキサデコキシ基である請求項２〜５のいずれか１項に記載の樹脂成型体。
7. 前方が開口したランプボディと、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバーとを有する車両用灯具であって、前記ランプボディが請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂成型体である車両用灯具。

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