JP2023055427A - 成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の取り付け精度に優れる成形体、この成形体を含む自動車部材、及びこの成形体の製造方法の提供。【解決手段】アウター面及び前記インナー面と、発泡層を含む発泡部位と、を有し、前記発泡部位は前記アウター面から前記インナー面までを貫通する開口を有し、前記開口の周縁部は前記発泡層を含まないか、又は、前記周縁部における前記発泡層の厚みが前記周縁部の外側における前記発泡層の厚みよりも小さい、成形体。【選択図】図３

Description

本開示は、成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法に関する。

近年、自動車の軽量化を目的として、内外装用の部品において金属部材から樹脂製の部材への置き換えが進んでいる。中でも樹脂を発泡させて得られる気泡（セル）を含む成形体は金属に比べて軽く、自動車の燃費のさらなる向上が期待される。

自動車の部品として使用される発泡成形体としては、例えば、特許文献１に記載の方法により得られるものが知られている。この方法では、一対の成形用金型に形成したキャビティ内に樹脂を注入し、樹脂を発泡させて成形体が作製される。

特開２００５－２３８７２６号公報

上述したような成形体には、種々の部品を取り付けてもよい。例えば、部品の一部を成形体に設けられた開口に嵌め込むことで取り付けてもよい。
しかしながら、樹脂を発泡させて得られる成形体に開口を設ける場合、樹脂の発泡と開口の形成を同時に行うために開口の形状が樹脂の挙動の影響を受け、部品の取り付けを精度よく行うことができない恐れがある。
本開示は上記事情に鑑み、部品の取り付け精度に優れる成形体、この成形体を含む自動車部材、及びこの成形体の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞アウター面及びインナー面と、発泡層を含む発泡部位と、を有し、
前記発泡部位は前記アウター面から前記インナー面までを貫通する開口を有し、
前記開口の周縁部は前記発泡層を含まないか、又は、前記周縁部における前記発泡層の厚みが前記周縁部の外側における前記発泡層の厚みよりも小さい、成形体。
＜２＞前記周縁部におけるインナー面は、前記周縁部におけるアウター面に対して平行である、＜１＞に記載の成形体。
＜３＞前記開口の前記アウター面側の面積は前記開口の前記インナー面側の面積よりも大きい、＜１＞又は＜２＞に記載の成形体。
＜４＞前記発泡部位は、前記アウター面側に配置されるスキン層と前記インナー面側に配置されるスキン層との間に前記発泡層が配置された状態である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の成形体。
＜５＞＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の成形体を含む、自動車用部材。
＜６＞＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の成形体の製造方法であって、
前記成形体の前記アウター面側の金型と前記インナー面側の金型との間の空隙に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
前記インナー面側の金型を前記アウター面側の金型から離れる方向に移動させる工程と、を含み、
前記インナー面側の金型は、前記成形体の前記開口及び前記周縁部を含む領域に可動部を有し、前記インナー面側の金型を移動させる際に前記移動の方向と逆の方向に前記可動部を突出させる、成形体の製造方法。

本開示によれば、部品の取り付け精度に優れる成形体、この成形体を含む自動車部材、及びこの成形体の製造方法が提供される。

成形体の形状の一例を概略的に示す断面図である。 成形体の形状の一例を概略的に示す断面図である。 成形体の形状の一例を概略的に示す断面図である。 成形体の製造方法の一例を概略的に示す断面図である。 成形体の製造方法の一例を概略的に示す断面図である。 成形体の製造方法の一例を概略的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。

本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。

本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。

＜成形体＞
本開示の成形体は、アウター面及びインナー面と、発泡層を含む発泡部位と、を有し、
前記発泡部位は前記アウター面からインナー面までを貫通する開口を有し、
前記開口の周縁部は前記発泡層を含まないか、又は、前記周縁部における前記発泡層の厚みが前記周縁部の外側における前記発泡層の厚みよりも小さい、成形体である。

本開示において「アウター面」は成形体の使用時に外側（例えば、成形体を自動車に取り付けた際に観察される側）になる面を意味し、「インナー面」は成形体の使用時に内側になる面を意味する。
本開示において「発泡層」は樹脂中にセルを含んだ状態である部分を意味し、「発泡部位」は成形体を平面視したときに発泡層が内部に存在する領域を意味し、「発泡層の厚み」は成形体の厚み方向における発泡層の寸法を意味する。

本開示の成形体は、開口の周縁部が発泡層を含まないか、又は、前記開口の周縁部における前記発泡層の厚みが前記周縁部の外側における前記発泡層の厚みよりも小さい。すなわち、周縁部に発泡層が形成されていないか、又は、周縁部の外側に比べて発泡層の形成が抑制されている。
開口の周縁部に発泡層が形成されていないか、又は、発泡層の形成が抑制されていると、開口の形状が樹脂の発泡時の挙動の影響を受けにくくなる。その結果、所望の形状の開口を安定して形成することができる。

図１は、本開示の成形体の形状の一例であって、発泡層が形成される前の形状を模式的に示す断面図である。説明の便宜上、図１では発泡層が形成される前の状態も成形体と称する。
成形体１０は、アウター面１と、インナー面２と、アウター面１からインナー面２までを貫通する開口３と、を有している。
図２は、図１に示す成形体１０の内部に発泡層が形成された後の形状を模式的に示す断面図である。発泡層が形成された後の成形体１０は、アウター面１とインナー面２との距離が図１に示すアウター面１とインナー面２との距離よりも拡大している。この拡大に伴って、成形体１０の内部に発泡層が形成される。一方、開口３の周縁部４におけるアウター面１とインナー面２との距離は、発泡層が形成される前のアウター面１とインナー面２との距離と同じである。すなわち、開口３の周縁部４ではアウター面１とインナー面２との距離の拡大に伴う発泡層が形成されないか、発泡層の形成が抑制されている。

図３は、図２に示す成形体１０に部品５を取り付けた状態を模式的に示す断面図である。図３では、部品５の爪（突出した部分）が成形体１０の開口３に嵌め込まれている。開口３の周縁部４の形状が部品５の爪の形状に合致しているため、爪の抜け、ずれ等が生じにくく、部品５を成形体１０に精度よく取り付けることができる。

部品の取り付け精度の観点からは、本開示の成形体は開口の周縁部が発泡層を含まないか、又は、周縁部における発泡層の厚みが周縁部の外側における前記発泡層の厚みの３０％以下であることが好ましく、開口の周縁部が発泡層を含まないか、又は、周縁部における発泡層の厚みが周縁部の外側における前記発泡層の厚みの１５％以下であることがより好ましく、開口の周縁部が発泡層を含まないか、又は、周縁部における発泡層の厚みが周縁部の外側における前記発泡層の厚みの５％以下であることがさらに好ましい。
本開示において、開口の周縁部の外側における発泡層の厚みは、当該開口が存在する発泡部位のうち、開口の周縁部に外接する部分における発泡層の厚みを意味する。
開口の周縁部に発泡層が形成される要因としては、発泡時の樹脂の挙動、成形体の製造に用いる金型の不可避的な移動等が挙げられる。

部品の取り付け精度の観点からは、成形体の開口の周縁部におけるインナー面は、開口の周縁部におけるアウター面に対して平行であることが好ましい。開口の周縁部におけるインナー面の状態は、例えば、成形体の製造に用いる金型の形状によって制御できる。

部品の取り付け精度の観点からは、開口のアウター面側の面積はインナー面側の面積よりも大きいことが好ましい。すなわち、開口の形状がアウター面側からインナー面側に向けて狭まる形状（すなわち、テーパー状）であることが好ましい。
成形体をアウター面側から観察したときの開口の形状は特に制限されない。開口の形状として具体的には、円形、楕円形、多角形状、スリット状等が挙げられる。

開口の周縁部の厚みは、周縁部の外側における厚みよりも小さいことが好ましい。開口の周縁部の厚みが周縁部の外側における厚みよりも小さい状態であると、一般的な発泡成形技術によって開口の周縁部が発泡層を含まないか、又は、周縁部における発泡層の厚みが周縁部の外側における発泡層の厚みよりも小さい状態が得られやすい。
開口部、周縁部及び周縁部の外側の厚みは、それぞれ成形体の厚み方向における寸法を意味する。

成形体の発泡部位の厚み（厚みが一定でない場合は、平均厚み）は特に制限されず、成形体の用途等に応じて設定できる。
例えば、成形体の発泡部位の厚みは１ｍｍ～６ｍｍの範囲から選択してもよい。成形体の発泡部位の厚みは一定であっても、異なっていてもよい。
発泡部位の平均厚みは、１０箇所における厚みの測定値の算術平均値である。

成形体は発泡部位と、発泡部位に該当しない（すなわち、発泡層を含まない）部位（例えば、成形体の屈曲部）とを有していてもよい。
成形体が発泡部位と、発泡部位に該当しない部位とを有する場合、発泡部位が成形体全体に占める割合は特に制限されず、成形体の用途等に応じて設定できる。例えば、発泡部位が成形体全体に占める割合は、成形体をアウター面側から観察したときに面積基準で５０％～１００％であってもよく、７０％～１００％であってもよく、８０％～１００％であってもよい。

成形体の発泡部位は、アウター面側に配置されるスキン層とインナー面側に配置されるスキン層との間に発泡層が配置された状態であってもよい。
本開示においてスキン層とは、樹脂が発泡して形成されるセルを含まない層を意味する。

成形体に含まれる樹脂の種類は、特に制限されない。成形しやすさ、靭性と強度とのバランス等の観点からは、成形体に含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。成形体に含まれる樹脂は、１種のみでも２種以上であってもよい。

樹脂として具体的には、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、複合ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）及びポリカーボネート系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂、複合ポリプロピレン系樹脂及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。

成形体は、必要に応じて樹脂以外の成分を含んでもよい。樹脂以外の成分としては、無機フィラー、ゴム、カーボンブラック等の添加剤、後述する発泡剤に由来する成分などが挙げられる。成形体が樹脂以外の成分を含む場合、その合計量は成形体全体の１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。

成形体が樹脂以外の成分を含む場合、樹脂の合計量は成形体全体の８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。

本開示の成形体の用途は、特に制限されない。本開示の成形体は軽量かつ強度に優れているため、自動車の内外装部材のような軽量化と強度の両方が重視される用途に好適に使用される。自動車の内外装部材として具体的には、サッコモール、アーチモール、サイドモール、ロッカーモール、バンパー、バックドアトリム等が挙げられる。

＜自動車用部材＞
本開示の自動車用部材は、上述した成形体を含む。
自動車用部材の種類は特に制限されず、サッコモール、アーチモール、サイドガーニッシュ、サイドモール、ロッカーモール、バンパー、バックドアトリム、サイドドアトリム等の自動車の内外装部材から選択できる。

＜成形体の製造方法＞
本開示の成形体の製造方法は、上述した成形体の製造方法であって、
前記成形体の前記アウター面側の金型と前記インナー面側の金型との間の空隙に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
前記インナー面側の金型を前記アウター面側の金型から離れる方向に移動させる工程と、を含み、
前記インナー面側の金型は、前記成形体の前記開口及び前記周縁部を含む領域に対応する位置に可動部を有し、前記インナー面側の金型を移動させる際に前記移動の方向と逆の方向に前記可動部を突出させる、成形体の製造方法である。

上記方法では、組成物が供給された後にアウター面側の金型から離れるようにインナー面側の金型を移動させることで、組成物が供給された空隙の容積を増大させる。その際、組成物に含まれる発泡剤の作用により組成物が発泡して発泡層が形成される。

上記方法では、インナー面側の金型が成形体の開口及びその周縁部に対応する位置に可動部を有し、インナー面側の金型を移動させる際に、金型の移動する方向と逆の方向に可動部を突出させる。これにより、インナー面側の金型とアウター面側の金型との距離が拡大しても、可動部はインナー面側の金型が移動する前と同じ位置にとどまる。その結果、インナー面側の金型とアウター面側の金型との距離が拡大した部分（すなわち、開口の周縁部の外側）には発泡層が形成されるのに対し、可動部とアウター面側の金型とが対向する部分（すなわち、開口の周縁部）には発泡層が形成されないか、又は、発泡層の形成が抑制される。

上記方法において、インナー面側の可動部が突出する距離は、インナー面側の金型がアウター面側の金型から離れる方向に移動する距離と同じであることが好ましい。ただし、可動部の制御能力に応じてインナー面側の可動部が突出する距離がインナー面側の金型がアウター面側の金型から離れる方向に移動する距離と異なっていてもよい。この場合、インナー面側の可動部が突出する距離は、インナー面側の金型がアウター面側の金型から離れる方向に移動する距離の８５％以上であることが開口の周縁部における発泡層の形成を抑制する観点から好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。

本開示の成形体の製造方法の一例を、図面を参照して説明する。
図４は、成形体の製造方法の一例を概略的に示す断面図であって、成形体のアウター面側の金型１１とインナー面側の金型１２との間の空隙に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給した状態を概略的に示す断面図である。
アウター面側の金型１１は、成形体の開口に相当する位置に凸部を有している。
インナー面側の金型１２は、成形体の開口及びその周縁部を含む領域に相当する位置に可動部１３を有している。

図５は、図４に示すアウター面側の金型１１とインナー面側の金型１２との間の空隙に組成物が供給された状態で、インナー面側の金型１２をアウター面側の金型１１から離れる方向に移動（コアバック）させた状態を示す。
インナー面側の金型１２をアウター面側の金型１１から離れる方向に移動させることで、組成物が供給された空隙の体積が増大し、組成物が発泡して発泡層が形成される。
インナー面側の金型１２に設けられた可動部１３は、インナー面側の金型１２の移動の方向と逆の方向に突出し、インナー面側の金型１２が移動する前と同じ位置にとどまる。このため、可動部１３とアウター側の金型１１との間には発泡層が形成されないか、又は、発泡層の形成が抑制される。
可動部１３を突出させる方法は特に制限されず、ばね、油圧等の公知の手段を利用できる。

図６はインナー面側の金型１２及び可動部１３を組成物の固化物である成形体から離れる方向に移動させた状態を示す。この後、成形体をアウター面側の金型１１から取り外すことで、成形体の製造工程が終了する。

本開示の方法により製造される成形物の発泡部位は、アウター面側及びインナー面側に配置されるスキン層の間に発泡層が配置された状態であることが好ましい。
アウター面側及びインナー面側にスキン層が配置された状態は、金型の組成物と接する部分の温度を調節することで得られる。すなわち、金型間の空隙に供給される組成物の金型の表面と接する部分の固化が他の部分よりも先に進むように金型の温度を調節することで、組成物の金型付近の部分はコアバックの際に発泡せずスキン層を形成し、それ以外の部分が発泡して発泡層を形成する。

本開示の方法において、組成物に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、上述した成形体に含まれてもよい樹脂から選択してもよい。

組成物に含まれる発泡剤の種類は特に制限されず、有機発泡剤、無機発泡剤のいずれも使用可能である。
有機発泡剤として具体的には、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ－ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられる。無機発泡剤として具体的には、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。

有機発泡剤の中でも、成形体が外装部材である場合には、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いることが好ましい。
アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を使用することにより、耐温水性等が向上し、温水試験でのブリスターの発生が抑制される傾向にある。ブリスターとは、スキン層に残存する未反応の発泡剤と水との反応により発生したガスがスキン層を押し上げた状態をいう。

上記方法において、成形装置に供給される際の組成物の温度は特に制限されない。組成物が熱可塑性樹脂を含む場合には、その軟化点以上の温度であることが好ましい。

１…アウター面、２…インナー面、３…開口、４…開口の周縁部、５…部品、１０…成形体、１１…アウター面側の金型、１２…インナー面側の金型、１３…可動部

Claims (6)

1. アウター面及びインナー面と、発泡層を含む発泡部位と、を有し、
   前記発泡部位は前記アウター面から前記インナー面までを貫通する開口を有し、
   前記開口の周縁部は前記発泡層を含まないか、又は、前記周縁部における前記発泡層の厚みが前記周縁部の外側における前記発泡層の厚みよりも小さい、成形体。
2. 前記周縁部におけるインナー面は、前記周縁部におけるアウター面に対して平行である、請求項１に記載の成形体。
3. 前記開口の前記アウター面側の面積は前記開口の前記インナー面側の面積よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載の成形体。
4. 前記発泡部位は、前記アウター面側に配置されるスキン層と前記インナー面側に配置されるスキン層との間に前記発泡層が配置された状態である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の成形体。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の成形体を含む、自動車用部材。
6. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法であって、
   前記成形体の前記アウター面側の金型と前記インナー面側の金型との間の空隙に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
   前記インナー面側の金型を前記アウター面側の金型から離れる方向に移動させる工程と、を含み、
   前記インナー面側の金型は、前記成形体の前記開口及び前記周縁部を含む領域に可動部を有し、前記インナー面側の金型を移動させる際に前記移動の方向と逆の方向に前記可動部を突出させる、成形体の製造方法。

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