JP2022057092A - 発泡体及び車両用内装材 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]JIS K6767に準拠して測定した160℃破断伸びが、MD方向で500%以上であり、TD方向で300%以上である発泡体。
[2]表面から0.5mmまでの領域を、それぞれ、第1の表層及び第2の表層とし、第1の表層及び第2の表層の間を内層としたとき、前記第1の表層のゲル分率(GO1)及び前記第2の表層のゲル分率(GO2)のうちの低い方のゲル分率(GO)と前記内層のゲル分率(GI)とのゲル分率差(GO-GI)の絶対値が3.0質量%以下である上記[1]に記載の発泡体。
[3]平均ゲル分率が27.0質量%以上である上記[2]に記載の発泡体。
[4]ポリオレフィン系樹脂発泡体である上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の発泡体。
[5]電子架橋した発泡性組成物を発泡してなる上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の発泡体。
[6]発泡倍率が15.5cm3/g以上である上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の発泡体。
[7]上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の発泡体を成形してなる車両用内装材。
<発泡体>
本発明の発泡体は、JIS K6767に準拠して測定した160℃破断伸びが、MD方向で500%以上であり、TD方向で300%以上であるものである。これにより、本発明の発泡体は、伸び特性が優れたものとなる。なお、本明細書において「MD」は、Machine Directionを意味し、発泡体の押出方向等と一致する方向を意味する。また、「TD」は、Transverse Directionを意味し、MDに直交しかつ発泡体に平行な方向を意味する。
JIS K6767に準拠して測定した本発明の発泡体の160℃破断伸びは、MD方向で500%以上であり、TD方向で300%以上である。発泡体の160℃破断伸びが、MD方向で500%未満であるか、またはTD方向で300%未満であると、発泡体を複雑で鋭利な形状に成形するとき、発泡体が複雑で鋭利な形状に追従できない場合がある。この場合、成形された発泡体は複雑で鋭利な形状にならない。このような観点から、本発明の発泡体の160℃破断伸びは、好ましくは、MD方向で600%以上であり、TD方向で305%以上であり、より好ましくは、MD方向で700%以上であり、TD方向で310%以上である。また、本発明の発泡体の160℃破断伸びは、MD方向で750%以下であり、TD方向で400%以下であることが好ましい。160℃破断伸びが、MD方向で750%以下であり、TD方向で400%以下であると、発泡体の表面に凹凸(あばた)が発生することを抑制できる。このような観点から、本発明の発泡体の160℃破断伸びは、より好ましくは、MD方向で690%以下であり、TD方向で310%以下である。
本発明の発泡体の2つの主面の表面において、表面から0.5mmまでの領域を、それぞれ、第1の表層及び第2の表層とし、第1の表層及び第2の表層の間を内層とする。
このとき、第1の表層のゲル分率(GO1)及び第2の表層のゲル分率(GO2)のうちの低い方のゲル分率(GO)と内層のゲル分率(GI)とのゲル分率差(GO-GI)の絶対値が3.0質量%以下であることが好ましい。ゲル分率差(GO-GI)の絶対値が3.0質量%以下であると、160℃破断伸びが、MD方向で500%以上であり、TD方向で300%以上である発泡体を容易に得ることができる。その結果、発泡体を複雑で鋭利な形状に成形するとき、発泡体は複雑で鋭利な形状に追従することができる。このような観点から、ゲル分率差(GO-GI)の絶対値は、より好ましくは2.0質量%以下であり、さらに好ましくは1.5質量%以下であり、よりさらに好ましくは1.0質量%以下である。発泡体のゲル分率は発泡体内で均一であることが好ましいので、ゲル分率差(GO-GI)の絶対値の範囲の下限値は0質量%以上である。なお、第1の表層のゲル分率及び第2の表層のゲル分率のうちの高い方のゲル分率と内層のゲル分率とのゲル分率差の絶対値も上記範囲内であることがより好ましい。
まず、スライサーを用いて、発泡体から第1表層、第2の表層及び内層に切り離す。なお、発泡体が柔らかすぎて、切りにくい場合は、発泡体を液体窒素に漬けてから発泡体を切断してもよい。切り離した第1表層、第2の表層及び内層について、それぞれ、以下のようにしてゲル分率を測定する。
発泡体層から約100mgの試験片を採取し、試験片の重量A(mg)を精秤する。次に、この試験片を120℃のキシレン30cm3中に浸漬して24時間放置した後、200メッシュの金網で濾過して金網上の不溶解分を採取、真空乾燥し、不溶解分の重量B(mg)を精秤する。得られた値から、下記式によりゲル分率(質量%)を算出する。
ゲル分率(質量%)=100×(B/A)
低い加速電圧の電離性放射線を、シート状に成形した発泡性組成物の両面に照射して発泡性組成物を電子架橋することにより、発泡体の上記ゲル分率差の絶対値を小さくすることができる。なお、発泡性組成物の電子架橋の詳細は、後述の発泡体の製造方法の項目で説明する。
ゲル分率差(GO-GI)の絶対値が3.0質量%以下であると、発泡体の断面方向の歪みが小さくなる。これにより、発泡体を成形するとき応力が発泡体に対して均等にかかるために、発泡体は、破損することなく、複雑で鋭利な形状に追従できるものと考えられる。
第1の表層のゲル分率、第2の表層のゲル分率及び内層のゲル分率を足し算して得られた値を3で割り算した値(発泡体の平均ゲル分率(Gave))は、例えば20質量%以上であるが、好ましくは27質量%以上である。発泡体の平均ゲル分率(Gave)が27質量%以上であると、発泡体の表面に凹凸(あばた)が形成されることを抑制することができる。このような観点から、発泡体の平均ゲル分率(Gave)は、より好ましくは30質量%以上である。また、平均ゲル分率は、破断伸びを大きくする観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がさらに好ましく、38質量%以下がよりさらに好ましい。
なお、上述したように、発泡体の平均ゲル分率(Gave)は、第1の表層のゲル分率、第2の表層のゲル分率及び内層のゲル分率を足し算して得られた値を3で割り算した値である。
第1の表層のゲル分率(GO1)と第2の表層のゲル分率(GO2)とのゲル分率差(GO1-GO2)の絶対値は、好ましくは1.0質量%以下である。これにより、発泡体の断面方向の歪みがさらに小さくなる。これにより、発泡体を成形するとき応力が発泡体に対してさらに均等にかかるために、発泡体を、複雑で鋭利な形状にさらに容易に追従させることができる。このような観点から、第1の表層のゲル分率(GO1)と第2の表層のゲル分率(GO2)とのゲル分率差(GO1-GO2)の絶対値は、より好ましくは0.7質量%以下であり、さらに好ましくは0.6質量%以下であり、よりさらに好ましくは0.3質量%以下である。なお、第1の表層のゲル分率(GO1)と第2の表層のゲル分率(GO2)とのゲル分率差(GO1-GO2)の絶対値の範囲の下限値は、特に限定されないが、例えば0質量%以上である。
発泡体の車両用内装材への利用の観点から、本発明の発泡体の厚みは、好ましくは1mmより大きく8mm以下であり、より好ましくは2~6mmであり、さらに好ましくは3~5mmであり、よりさらに好ましくは3.5~4.5mmである。
本発明の発泡体の発泡倍率は、好ましくは15.5cm3/g以上である。本発明の発泡体は、発泡倍率が15.5cm3/g以上であると、発泡体をさらに軽量化することができ、これにより、本発明の発泡体を用いた車両用内装材も軽量化できる。また、本発明の発泡体は、15.5cm3/g以上という高い発泡倍率であっても、複雑で鋭利な形状に追従することができ、優れた成形性を維持することができる。なお、発泡体は、発泡倍率が高くなると、複雑で鋭利な形状に追従しにくくなる。したがって、発泡体の発泡倍率が15.5cm3/g以上であると、複雑で鋭利な形状に追従できるという本発明の発泡体の効果がさらに顕著になる。このような観点から、本発明の発泡体の発泡倍率は、より好ましくは17cm3/g以上であり、さらに好ましくは19cm3/g以上である。また、発泡体の強度の観点から、本発明の発泡体の発泡倍率は25cm3/g以下であることが好ましい。発泡体の発泡倍率は、JIS K7222に発泡体の密度を測定して、その逆数を求めたものである。
本発明の発泡体は、好ましくはポリオレフィン系樹脂発泡体である。これにより、発泡倍率を高くしても成形性に優れる発泡体を容易に作製することができる。ポリオレフィン系樹脂発泡体は、例えば樹脂成分全量に対して、樹脂ポリオレフィン系樹脂を75質量%以上含む発泡体である。
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エチレン-α-オレフィン系共重合ゴムなどが挙げられる。これらポリオレフィン系樹脂のうち、発泡体の一定の機械強度を確保して、高温下でも良好な成形性を確保する観点から、少なくともポリプロピレン系樹脂を含有することが好ましい。ポリオレフィン系樹脂は、柔軟性を確保する観点から、ポリプロピレン系樹脂に加え、ポリエチレン系樹脂を含有することがより好ましい。
ポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、プロピレン単独重合体(ポリプロピレンホモポリマー)、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体が挙げられる。プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、ランダムブロック共重合体の何れであってもよいが、ランダム共重合体(ランダムポリプロピレン)が好ましい。
プロピレンと共重合される他のオレフィンとしては、例えば、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン等のα-オレフィンが挙げられ、これらの中ではエチレンが好ましい。したがって、エチレン-プロピレンランダム共重合体がより好ましい。
ランダムポリプロピレンとポリプロピレンホモポリマーとを併用する場合、成形性、機械強度、柔軟性などをバランスよく良好にできる観点から、ポリプロピレンホモポリマーに対するランダムポリプロピレンの質量比(ランダム/ホモ)は、0.2~5であることが好ましく、0.5~4であることが好ましく、1~3であることがさらに好ましい。
本発明の発泡体におけるポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン系樹脂に加えて、ポリエチレン系樹脂を含有することが好ましい。これにより、発泡体の柔軟性をさらに改善することができる。また、発泡性組成物の電離性放射線による電子架橋を容易にすることができる。
ポリエチレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどが挙げられ、中でも直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。直鎖状低密度ポリエチレンとしては、エチレン/1-ブテン共重合体、エチレン/1-ヘキセン共重合体、エチレン/4-メチル-1-ペンテン共重合体、エチレン/1-オクテン共重合体などが挙げられるが、中でもエチレン/1-ヘキセン共重合体が好ましい。
直鎖状低密度ポリエチレンは、密度が0.880~0.940g/cm3のポリエチレンであり、好ましくは密度が0.900~0.930g/cm3のものである。なお、密度とは、JIS K7112に準拠して測定したものである。
また、加工性及び柔軟性などの観点から、ポリエチレン系樹脂の190℃におけるメルトフローレート(MFR)は、0.5~20g/10分が好ましく、1.0~15g/10分がより好ましく、1.5~12g/10分がさらに好ましい。
また、本発明の効果を阻害しない限り、発泡体は、スチレン系熱可塑性エラストマーなどのポリオレフィン系樹脂以外の樹脂を含有してもよい。ポリオレフィン系樹脂以外の樹脂の含有量は、樹脂成分全量に対して、例えば25質量%以下であり、好ましくは10質量%以下である。
本発明の発泡体は、上記ポリオレフィン系樹脂などの樹脂成分を含有する発泡性組成物を発泡してなるものであり、架橋しかつ発泡してなるものが好ましい。発泡性組成物は、添加剤として発泡剤を通常含有するものであり、また、架橋助剤及び酸化防止剤などを含有することが好ましい。
発泡剤としては、熱分解型発泡剤が使用され、例えば分解温度が160~270℃程度の有機系又は無機系の化学発泡剤を用いることができる。
有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸金属塩(アゾジカルボン酸バリウム等)、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、ヒドラゾジカルボンアミド、4,4’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、トルエンスルホニルヒドラジド等のヒドラジン誘導体、トルエンスルホニルセミカルバジド等のセミカルバジド化合物等が挙げられる。
無機系発泡剤としては、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、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、無水クエン酸モノソーダ等が挙げられる。
これらの中では、微細な気泡を得る観点、及び経済性、安全面の観点から、アゾ化合物、ニトロソ化合物が好ましく、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、N,N'-ジニトロソペンタメチレンテトラミンがより好ましく、アゾジカルボンアミドが特に好ましい。
架橋助剤としては、多官能モノマーを使用することができる。例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等の3官能(メタ)アクリレート系化合物、トリメリット酸トリアリルエステル、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸トリアリルエステル、トリアリルイソシアヌレート等の1分子中に3個の官能基を持つ化合物、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート等の2官能(メタ)アクリレート系化合物、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル等の1分子中に2個の官能基を持つ化合物、エチルビニルベンゼン、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等が挙げられる。
架橋助剤は、単独で又は2以上を組み合わせて使用することができる。上記した中では、(メタ)アクリレート系化合物が好ましい。
架橋助剤を発泡性組成物に添加することによって、少ない電離性放射線量で発泡性組成物を架橋することが可能になる。そのため、電離性放射線の照射に伴う各樹脂分子の切断、劣化を防止することができる。
架橋助剤の含有量は、樹脂成分100質量部に対して0.2~20質量部が好ましい。この含有量を0.2質量部以上とすると発泡性組成物を発泡する際、所望する架橋度に調整しやすくなる。また、20重量部以下とすると発泡性組成物に付与する架橋度の制御が容易となる。架橋助剤の含有量は、樹脂成分100質量部に対して0.5~10質量部がより好ましく、1~8質量部がさらに好ましい。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。これらの中では、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤と硫黄系酸化防止剤とを併用することがより好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、n-オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)等が挙げられる。
これらのフェノール系酸化防止剤の中で2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールが好ましく、これらの硫黄系酸化防止剤の中でジラウリルチオジプロピオネートが好ましい。
これらの酸化防止剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸化防止剤の含有量は、樹脂成分100質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。
本発明の発泡体は、例えば、ポリオレフィン系樹脂などの樹脂成分、及び熱分解型発泡剤などの添加剤を含む発泡性組成物を、電子架橋した後、発泡させることにより製造することができる。
工程(1):ポリオレフィン系樹脂及び熱分解型発泡剤を含む発泡性組成物の各成分を混練装置に供給して混練した後、シート状の発泡性組成物を得る工程
工程(2):工程(1)で得た発泡性組成物に電離性放射線を照射して電子架橋する工程
工程(3):工程(2)で架橋した発泡性組成物を、発泡剤の分解温度以上に加熱して発泡させ、発泡体を得る工程
なお、一般的には、シート状の発泡性組成物はロールトゥロールで搬送されながら工程(2)、(3)が行われる。
電離性放射線の透過厚みには制限があり、第1の表層側の面からの照射のみでは第1の表層と内層及び第2の表層との間でゲル分率差が大きくなる。このため、シート状発泡性組成物の第1の表層側の面と第2の表層側の面の両方から電離性放射線を照射することが好ましい。
電離性放射線の加速電圧は、照射する発泡性組成物の厚みにもよるが、例えば、厚みが1mmより大きく8mm以下の場合、300~600kVであることが好ましい。電離性放射線の加速電圧を300kV以上とすることで、シート状発泡性組成物に電離性放射線を透過させることができる。電離性放射線の加速電圧を600kV以下とすることで、放射線酸化劣化や樹脂分子の主鎖の切断等による表層のゲル分率の低下を抑制し、シート状発泡性組成物の表層及び内層のゲル分率差を小さくすることができる。このような観点から、電離性放射線の加速電圧は、厚みが1mmより大きく8mm以下の場合、500~590kVであることがより好ましい。
電離性放射線の照射量は、所望の架橋度を得ることができればよいが、0.1~8Mradが好ましく、0.5~3Mradがより好ましく、1.0~2.4Mradがさらに好ましい。
本発明の発泡体を、単体で使用してもよいが、少なくとも一方の面に例えばシート状素材などを積層して、積層体として使用してもよい。積層体において、シート状素材は、通常、発泡体に接着される。シート状素材としては、樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、布帛等が挙げられ、積層体を車両用内装材に使用する場合には、ポリ塩化ビニルシート、ポリ塩化ビニルとABS樹脂との混合樹脂からなる樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、織物、編物、不織布、皮革、人工皮革、合成皮革等の各種の布帛が好ましくは使用される。これらシート状素材は、積層体が成形体に成形された際、成形体において表面に配置されることが好ましい。
また、積層体において上記シート状素材は、発泡体の一方の面のみに設けられてもよいし、両面に設けられてもよい。例えば、積層体を車両用内装材に使用する場合には、発泡体の一方の面に上記樹脂シート、熱可塑性エラストマーシート、布帛を積層するとともに、他方の面にポリエチレン、ポリプロピレン等からなる樹脂シートを配置してもよい。
本発明の車両用内装材は、本発明の発泡体を成形してなるものである。なお、本発明の車両用内装材を得るために、本発明の発泡体をそのまま成形してもよいし、本発明の発泡体を上述の積層体にした後に、成形してもよい。
本発明の発泡体の成形方法としては、スタンピング成形法、真空成形法、圧縮成形法、射出成形法等が挙げられる。
本発明の車両用内装材は、自動車用内装材として使用することがより好ましい。自動車用内装材には、例えば、天井材、ドア、インスツルメントパネル等が挙げられる。
(1)厚み
ダイヤルゲージを用いて発泡体の厚みを計測した。
発泡体の密度はJIS K7222に準拠して測定した。そして、発泡体の密度の逆数を発泡倍率とした。
上述の明細書に記載の方法で、発泡体における第1の表層、第2の表層及び内層のゲル分率を測定した。
JIS K6767に準拠して発泡体の160℃破断伸びを測定した。
発泡体の質量(g)及び面積(m2)を測定し、発泡体の質量を面積で割り算して、発泡体の坪量(g/m2)を算出した。
そして、以下の基準で発泡体の軽量性を評価した。
○:発泡体の坪量が250g/m2以下
×:発泡体の坪量が250g/m2超
発泡体の表面の状態を目視及び触覚で調べ、以下の基準で発泡体の外観あばたを評価した。
○:発泡体の表面が平滑に見え、手で触っても平滑である。
△:発泡体の表面に凹凸が見えるが、手で触ると表面は平滑である。
×:発泡体の表面に凹凸が見え、手で触っても表面の凹凸を認識できる。
(ポリプロピレン系樹脂)
・ランダムPP:エチレン-プロピレンランダム共重合体、日本ポリプロ株式会社製、製品名「ノバテックEG7F」、MFR=1.3g/10分
・PPホモポリマー:ポリプロピレンホモポリマー、日本ポリプロ株式会社製、製品名「ノバテックPP MA3」、MFR=10g/10分
(ポリエチレン系樹脂)
・LLDPE:直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂、ダウケミカル社製、製品名「2036P」、MFR=2.5g/10分
(添加剤)
・架橋助剤:トリメチロールプロパントリメタクリレート
・酸化防止剤1:2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール
・酸化防止剤2:ジラウリルチオジプロピオネート
・発泡剤:アゾジカルボンアミド
表1に示す樹脂成分及び添加剤を、表1に示した部数で単軸押出機に投入して、樹脂温度190℃にて溶融混練して押し出し、シート状の発泡組成物を得た。
得られたシート状の発泡組成物の両面から、それぞれ、表1の加速電圧及び照射量で照射することにより発泡性組成物を架橋した。その後、架橋した発泡性組成物を、MD及びTDに延伸しつつ250℃の気相オーブンで発泡させ、発泡体を得た。各実施例及び比較例の発泡体の評価結果を表1に示す。
Claims (7)
- JIS K6767に準拠して測定した160℃破断伸びが、MD方向で500%以上であり、TD方向で300%以上である発泡体。
- 表面から0.5mmまでの領域を、それぞれ、第1の表層及び第2の表層とし、第1の表層及び第2の表層の間を内層としたとき、前記第1の表層のゲル分率(GO1)及び前記第2の表層のゲル分率(GO2)のうちの低い方のゲル分率(GO)と前記内層のゲル分率(GI)とのゲル分率差(GO-GI)の絶対値が3.0質量%以下である請求項1に記載の発泡体。
- 平均ゲル分率が27.0質量%以上である請求項2に記載の発泡体。
- ポリオレフィン系樹脂発泡体である請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡体。
- 電子架橋した発泡性組成物を発泡してなる請求項1~4のいずれか1項に記載の発泡体。
- 発泡倍率が15.5cm3/g以上である請求項1~5のいずれか1項に記載の発泡体。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の発泡体を成形してなる車両用内装材。
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