JP3014724B2 - 射出成形体 - Google Patents

射出成形体

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JP3014724B2 JP2166870A JP16687090A JP3014724B2 JP 3014724 B2 JP3014724 B2 JP 3014724B2 JP 2166870 A JP2166870 A JP 2166870A JP 16687090 A JP16687090 A JP 16687090A JP 3014724 B2 JP3014724 B2 JP 3014724B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、成形品外観（フローマーク、ウェルド）、
塗装品外観（塗膜鮮映性）及び低線膨張性を著しく改良
すると同時に、低温衝撃性、柔軟性に良好な性能バラン
スを有する射出成形体に関するものである。
（従来の技術） 近年、自動車は軽量化による燃費の向上を目的として
自動車用部品のプラスチック化が急速に進み、インスト
ルメントパネル、コンソールボックス、グローブボック
ス、ハンドル、トリム等の内装部品やモールプロテクタ
ー、ランプハウジング、フロントグリル、マッドガー
ド、コーナーバンパー等の外装部品だけでなく、従来金
属が使用されていたバンパー、フェイシア、ドアガーニ
ッシュおよびボデー（一部分）等にまで各種のプラスチ
ック材料が用いられるようになってきた。
このような自動車部品に用いられるプラスチック類と
しては、例えば、RIM・ウレタン、複合ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート/ABSやポリフェニレンエーテル／
ポリアミド等のポリマーアロイ材料が挙げられる。とり
わけ、バンパーやフェイシアに用いられる材料は、現
在、主として衝突時の衝撃を変形することによって吸収
し、その後形状が回復する特性を有する低剛性の材料を
使用するタイプと、変形回復の性能は劣るが、軽量で、
低価格の高剛性材料を使用するタイプの二つに分けられ
ている。
これ等のうち、前者のタイプに使用される材料として
は、主にRIM・ウレタン、部分架橋エチレン・プロピレ
ン共重合体ゴム配合のポリプロピレンやエチレン・プロ
ピレン共重合体ゴム、オイル配合のポリプロピレン等が
使用され、曲げ弾性率も一般には2,000〜5,000kg/cm2程
度を示すものである。また後者のタイプに使用される材
料としては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、無機
フィラー配合のポリプロピレン等が使用され、その弾性
率も8,000〜12,000kg/cm2程度を示すものである。RIM・
ウレタンを除くこれ等の材料は、汎用性のある射出成形
によって生産されることから、生産性が高く低コストで
あるため、最近特に広く使用されるようになって来た。
前述の材料のうち、低剛性タイプのバンパーに用いる
材料は、例えば、ポリプロピレンに部分的に架橋された
エチレン・プロピレン共重合体ゴムと、更にオイル等を
配合したポリプロピレン組成物に関するもので特開昭53
−145857号公報、同54−16554号公報、および同57−135
847号公報などに記載される方法、あるいは、非架橋エ
チレン・プロピレン共重合体ゴムと高密度ポリエチレン
を配合したポリプロピレン系組成物に関するもので特開
昭56−106948号公報などに記載されている方法、さらに
非架橋エチレン・プロピレン共重合体ゴムとオイルを配
合したポリプロピレン組成物に関するもので特開昭63−
146951号公報などに記載されている方法などによって製
造されている。また、高剛性タイプのバンパーに用いる
材料は、例えば、非架橋エチレン・プロピレン共重合体
ゴムとオイルを配合したポリプロピレン組成物に関する
もので特開昭52−23148号公報、同52−126450号公報な
どに記載される方法などによって製造されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら前述公開特許公報に記載される方法から
製造される材料を用いて、車体と一体化した形状（面一
性すなわち平面均一性）をとるバンパーなどの大型射出
成形品では、線膨張係数が10〜17×10-5/℃と車体鋼板
等と比べ著しく大きいことから、環境温度の変化（−40
℃〜80℃）により寸法が変化し車体との平面均一性に於
て不具合が生じ使用出来なかった。この為、現在このよ
うな部品は線膨張係数の低い繊維状フィラーを含有した
高価なウレタン系の材料を使用するのが一般的である。
また前述の前者の公開特許公報に記載されている材料
は、その製造方法に於いて複雑なコンパウンド工程、油
展操作を有することから、材料の流動性にバラツキが生
じやすくその結果得られる低剛性タイプの材料は成形品
の外観及び低温衝撃性等の点で必ずしも良好な品質を有
するものではなかった。
また後者の公開特許公報に記載された方法から製造さ
れる高剛性タイプの材料は、射出成形体に於いて耐熱
性、成形加工性等に良好な品質バランスを有するものの
剛性が高い為エネルギー吸収性、衝突後の変形回復性が
良好なものではない。さらに前記の低剛性タイプの材料
と同様に線膨張係数が大きくボディ全体の平面均一性の
点で満足できるものが得られなかった。
一方、低い線膨張の材料を製造する技術としては、前
述のようなポリマー配合にさらに板状あるいは繊維状の
フィラーを充填する方法が一般的である。例えば特開昭
61−2114号及び同63−57653号各公報等に記載されてい
るように、グラスファイバー、タルク、ウィスカー等を
充填剤として使用する方法が知られている。しかし、良
好な低い線膨張の材料を得るためには、多量のフィラー
を添加する必要があり、その為に流れ性が低下したり、
成形品の外観（ウェルド）、塗装品外観（塗膜鮮映性）
が悪化したり低温耐衝撃性も良好なものではなかった。
（課題を解決するための手段） 本発明者等は、これ等の問題点を解決するために鋭意
研究を重ねた結果、特定のプロピレン重合体樹脂に２種
類の特定エチレン・プロピレン共重合体系ゴムを特定の
弾性率になるように配合し、この配合選定と組み合わせ
て特定肉厚の射出成形体にすることにより線膨張係数８
×10-5/℃以下で熱的変形が著しく少なく、バンパー等
の大型自動車外装部品であっても車体と一体化した形状
（面一性）にすることができ、かつ成形体外観（フロー
マーク、ウェルド）、塗装品外観（塗膜鮮映性）が著し
く改良されると同時に、低温耐衝撃性、柔軟性に良好な
性能バランスを有する低剛性タイプのポリオレフィン系
材料の射出成形体が得られることを見出して、本発明を
完成するに至った。
すなわち本発明による射出成形体は、 成分A:メルトフローレート（230℃ 2.16kg荷重）５〜6
0g/10分かつエチレン含量０〜15重量％のポリプロピレ
ン樹脂50〜70重量％ 成分B:バナジウム系触媒を用いて重合されたML1+4 100
℃ 20〜80かつプロピレン含量20〜40重量％のエチレン
−プロピレン共重合体ゴム５〜30重量％ 成分C:チタン系触媒を用いて重合されたML1+4 100℃
20〜75かつプロピレン含量30〜70重量％のエチレン・プ
ロピレン共重合体ゴム５〜45重量％ 成分D:メルトフローレート（190℃ 2.16kg荷重）５〜5
0g/10分のポリエチレン樹脂０〜10重量％ からなり、成形体の平均肉厚が２〜6mm JIS−K7203によ
る曲げ弾性率が3,000〜6,000kg/cm2で、かつASTM−D 69
6による線膨張係数が８×10-5/℃以下の物性を有するこ
とを特徴とするものである。
以下本発明を具体的に説明する。
〔Ｉ〕構成成分／組成物 ＜成分Ａ＞ 本発明の射出成形体において用いられる成分Ａは、結
晶性ポリプロピレン樹脂である。具体的にはメルトフロ
ーレート（ASTM−D 1238、Ｌ条件、230℃、2.16kg荷
重）が５〜60g/10分、好ましくは10〜40g/10分でエチレ
ン含量が０〜15重量％、好ましくは２〜10重量％の範囲
のポリプロピレン樹脂である。
メルトフローレートが上記未満のものを用いた場合は
射出成形性が悪化し得られた射出成形体の外観、特にフ
ローマークの発生が著しく悪化する。メルトフローレー
トが上記範囲を超えるものを用いた場合は低温耐衝撃性
が低下する。
またエチレン含量が上記範囲を超えたものを用いた場
合には、射出成形性（離型性）に問題が生じるだけでな
く高温下で成形体の変形が生じ易くなる。
成分Ａの配合割合は、50〜70重量％、好ましくは55〜
65重量％である。
配合割合がこの範囲未満の場合には、得られた成形体
の外観（フローマーク等）や成形時の離型性が悪化す
る。一方、上記範囲を超える場合には線膨張係数及び低
温耐衝撃性が悪化する。
＜成分Ｂ＞ 本発明の射出成形体において用いられる成分Ｂは、バ
ナジウム化合物と有機アルミニウム化合物からなるバナ
ジウム系触媒を用いて製造され、ML1+4 100℃ 20〜8
0、好ましくは30〜50かつ、プロピレン含量が20〜40重
量％、好ましくは22〜30重量％のエチレン・プロピレン
共重合体ゴムである。ここで「エチレン・プロピレン共
重合体ゴム」はエチレンとプロピレンのみからなる共重
合体の外に、必要によりこれらと他の共単量体、特に非
共役ジエン、との共重合体を意味する。
非共役ジエンとしては、ジシクロペンタジエン、1,4
−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチルノルボル
ネン、５−エチリデン−２−ノルボルネンなどが用いら
れる。
上記触媒を用いて得られるゴムは低温衝撃性、柔軟性
及び低線膨張性を確保する点で必須である。
ML1+4 100℃粘度が上記未満のものを用いた場合に
は、成形加工性（離型性）及び低温耐衝撃強度が低下す
る。一方、上記範囲を超えたものを用いた場合には、成
形性、特に成形体の外観が悪化（例えばフローマーク等
の発生）及び成形体の線膨張係数も高くなる。
プロピレン含量が上記未満のものを用いた場合には、
柔軟性に問題があり、一方、上記範囲を超えたものを用
いた場合には低温衝撃性、低線膨張性に問題がある。
成分Ｂの配合割合は５〜30重量％、好ましくは10〜25
重量％である。配合割合がこの範囲未満の場合には、得
られた射出成形体の線膨張係数が高くなるだけでなく、
低温耐衝撃性が低下する場合がある。また、配合割合が
上記範囲を超える場合には、成形品外観、特にフローマ
ーク、ウェルドや成形時の離型性が悪化する。
＜成分Ｃ＞ 本発明の射出成形体において用いられる成分Ｃは、チ
タン系化合物と有機アルミニウム化合物からなるチタン
系触媒を用いて製造され、ML1+4 100℃20〜75、好まし
くは30〜50かつ、プロピレン含量が30〜70重量％、好ま
しくは40〜60重量％のエチレン・プロピレン共重合体ゴ
ムである。ここでいう「エチレン・プロピレン共重合体
ゴム」は前述の成分Ｂと同様にエチレンとプロピレンの
みからなる共重合体及び非共役ジエン等他の共単量体と
の共重合体を意味する。
上記触媒を用いて得られるゴムは成形品外観とりわけ
ウエルド外観を良好にすること及び柔軟性を確保する点
で必須である。
プロピレン含量が上記未満のものを用いた場合には成
形品外観に問題があり、一方、上記範囲を超えたものを
用いた場合には低温衝撃性、柔軟性、低線膨張性に問題
が生ずる。
ML1+4 100℃粘度が上記未満のものを用いた場合に
は、成形加工性（離型性）及び低温体衝撃強度が低下す
る。一方、上記範囲を超えたものを用いた場合には、成
形性、特に成形体の外観が悪化（例えばフローマーク等
の発生）及び成形体の線膨張係数も高くなる。
成分Ｃの配合割合は５〜45重量％、好ましくは10〜35
重量％である。配合割合がこの範囲％未満の場合には、
得られた射出成形体の線膨張係数が高くなるだけでな
く、低温耐衝撃性の悪化及び得られる成形体の外観、と
りわけウェルドの発生状態が著しく悪化する。このウェ
ルド発生状態の悪化については、成形直後だけにとどま
らず、塗装の為の前処理（トリクロルエタン等による脱
脂洗浄）によるウェルド状態も含んだものであり、本発
明の組成物がこのような塗装前処理後も良好なウェルド
を保持出来るということは予想外のものであった。
また配合割合が上記範囲％を超える場合には、成形品
外観、特にフローマークや成形時の離型性が悪化する。
＜成分Ｄ＞ 本発明の射出成形体において用いられる成分Ｄは、常
法により製造されるメルトフローレート（190℃、2.16k
g荷重）５〜50g/10分、好ましくは10〜30g/10分のポリ
エチレン樹脂である。
このようなポリエチレン樹脂には高圧法により得られ
る低密度ポリエチレン樹脂、中低圧法により得られるエ
チレンと直鎖α−オレフィンの共重合体である低密度、
中密度、高密度ポリエチレン樹脂が挙げられる。これ等
の中で特に中低圧法によって得られるポリエチレン樹脂
が好ましい。コーモノマーである直鎖α−オレフィンと
しては、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、オ
クテン−１などが挙げられる。
メルトフローレートが上記範囲分未満のものを用いた
場合には、得られる成形体の外観が悪化（例えばフロー
マーク等の発生）する。一方、上記範囲分を超えたもの
を用いた場合には、低温耐衝撃強度が低下する。
成分Ｄの配合割合は、０〜10重量％、好ましくは３〜
７重量％である。配合割合がこの範囲％を超える場合、
成形加工性（特に離型性等）、低温耐衝撃強度が悪化す
る。この成分の配合により、特に加工性及び低温衝撃性
が改良される。
＜その他の成分＞ 本発明による射出成形体は上記の成分Ａ〜成分Ｄから
なることを特徴とするものである。ここで「からなる」
ということは、挙示の成分（A,B,CおよびＤ）の外に、
本発明の趣旨を損なわない限り、補助成分（詳細後記）
を含んでもよいことを示すものである。
即ち、本発明の射出成形体は、前記成分Ａ〜Ｄ以外に
通常の樹脂材料に一般的に配合される顔料、安定剤、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、発泡剤等の各種添加剤を目的
に応じて添加することができる。
また一般にゴム用軟化剤として使用されているプロセ
スオイル又はエクステンダーオイルと呼ばれている鉱物
油系軟化剤やさらに無機フィラー等も本発明の効果を著
しく損なわない範囲で添加できる。
〔II〕射出成形体 このような成分を含んでなる射出成形体は、例えば、
自動車の大型外装部品等として使用されるので、一定の
曲げ弾性率（JIS−K7203により測定）を有していること
が重要である。即ち、上記各成分Ａ〜Ｄの各配合割合
は、上記範囲内において、本発明の用件の一つである上
記曲げ弾性率が3,000〜6,000kg/cm2、好ましくは4,000
〜5,000kg/cm2になるように選ぶことが望ましい。自動
車用大型外装部材として使用する際、曲げ弾性率がこの
範囲未満ではあまりに柔らかすぎて成形時の取り出し、
塗装、部材の取付けにおいて問題を生じる。一方、上記
範囲を超える場合には、衝撃吸収、変形回復性、車体へ
の損傷性等における性能が低下をきたす。
また本発明による射出成形体は線膨張係数、特に樹脂
の流れ方向の線膨張係数が８×10-5/℃以下であること
が重要である。
この値を超える場合には本発明の射出成形体は、実用
上例えば−40℃〜80℃の温度範囲に於いて寸法変化が大
きく、その際車体に取付けられた射出成形体が変形（波
打ち状態）が生じる。
さらに、本発明の射出成形体は平均肉厚（成形品の全
面積の70％以上の部分の肉厚）が２〜6mm、好ましくは
2.5〜5mmであることが重要である。
成形体の肉厚がこの範囲を超える場合には、成形体の
線膨張係数が大きくなるだけでなく成形体の重量も増え
て取付作業性や車体重量バランス等へ悪影響を及し、経
済的にも好ましくない。一方、上記未満の成形体の肉厚
では長さが1mを超えるような大型成形体の場合に装着性
や形状保持性等が悪化する。
＜成分Ａ〜Ｄの配合方法及び射出成形＞ 前記成分Ａ〜Ｄ（および必要に応じて他の成分）は通
常前述の配合割合の範囲内でバンバリーミキサー、ニー
ダー、１軸押出機、２軸押出機等通常の混練機にてブレ
ンドし、その後常法にて射出成形される。
このようにして得られる射出成形体は、例えば、バン
パー、フェイシア、フェンダーエアーダム、エアースポ
イラー、モール、フロントグリル、ドアガーニッシュ等
の自動車外装部材などである。
（実施例） 本発明を次の実施例および比較例により具体的に説明
する。
以下の実施例および比較例において各種の評価に用い
られた試験法は以下の通りである。
（評価） （１）メルトフローレート（MFR） JIS−K7210準拠、230℃及び190℃、2.16kg。
（２）曲げ弾性率 後記の成形条件で調製された3mm射出成形シートを
用いJIS−K7203準拠で測定した。
（３）線膨張係数 成形条件で調製された3mm射出成形シートを用いAST
M−D696準拠で測定した。
（４）低温耐衝撃性及び変形回復性 後記の成形条件で調製された平均肉厚3.5mmのバン
パー形状射出大型成形体を実際の使用に合せて内側には
ポリプロピレン発泡体（15倍発泡）の衝撃吸収体を取付
け、米国自動車安全基準（FMVSS）Part−581に基づいて
−30℃、8km（５マイル）で荷重1.6トンの条件にて衝撃
試験を実施した。その結果、割れ、亀裂等が発生したも
のは×、発生の認められないものは○とした。
更に変形回復性として衝撃試験30分後にバンパー成形
体を観察し打撃部分の変形量が原形状に対して正面部で
19mm（3/4インチ）以下、コーナー部で9.5mm（3/8イン
チ）以下の場合には○、それを超える量の変形がある場
合は×とした。
（５）射出成形性 成形条件による射出成形に於て、離型性が良好で全
く問題のないものを○とし、型開きまたは脱型時に成形
品がキャビティ側にとられたり、コア側から成形品がス
ムーズに取出せない場合は×とした。
（６）射出成形体外観（フローマーク） 成形条件で調製したバンパー状射出大型成形体を用
い、目視にてフローマーク、艶むらの有無を評価し、そ
の結果ほとんどフローマーク等のないものを○、フロー
マーク等のあるものを×とした。
（７）射出成形体外観（ウェルドマーク） （６）と同様の射出成形体を用いバンパーの両側面部
に設けられている方向指示灯用の開口部分にて発生した
ウェルドが目視にて評価し開口部からバンパー表面にま
で到っているものは×、バンパー表面に到らないものに
ついては○とした。
（８）装着後の熱変形性 （６）と同様の射出成形体を上下６点で所定の治具に
取付け、−40℃（４時間）、90℃（４時間）にて２サイ
クル処理しその後、目視にて成形品上面の変形（凹凸）
を評価し、変形のあるものは×、変形がほとんどないも
のは○とした。
（９）塗装品外観（塗膜鮮映性） 成形条件で調製したバンパー状射出大型成形体を1,
1,1−トリクロルエタンの蒸気洗浄機を用いて、30秒間
蒸気中に放置し、次に変性（例えばハロゲン化）ポリオ
レフィン系プライマーを乾燥後膜厚で５〜10μｍとなる
ように塗布した後室温にて乾燥し次いで上塗りとしてポ
リエステル−メラミン系塗料を合計膜厚35μｍとなるよ
うに塗布し、室温でセッティングした後120℃で20分間
焼付け乾燥し塗装品外観評価用サンプルを調製した。
この塗装サンプルをPGD（Portable Distinctness−of
−Gloss）メーターを用いて評価した。
PGDメーターによる測定値は、その値が大きい方が良
好な外観である。一般に自動車の車体（鋼板の塗装）塗
膜は0.6〜0.8程度である。
実施例１〜５および比較例１〜11 構成成分 実施例及び比較例で用いた成分A,B,C,Dは以下の第１
〜４表に示す通りのものである。
その他の成分 GF 繊維状フィラー：富士ファイバー社製、グラスパウダ
ー、商品名「カットファイバー」、直径13μｍ、長さ20
0μｍ 配合及び成形 配合成分A,B,C,Dについて第６表の配合に従いヘンシ
ェル型ミキサーにてブレンドし、その後45mm径２軸押出
機にて200℃にて溶融混練してペレットを得た。このペ
レットを用い第５表の成形条件およびにて射出成形
し、120×120×3mm（実施例１〜5,比較例１〜９）又は1
20×120×8mm（比較例10）の成形シートおよび第１図に
示すパンパー形状大型成形体の評価用サンプルを調製し
た。なお、比較例11については、上記ペレットを用い、
予熱（温度200℃、圧力10kg/cm2、時間６分）、加圧
（温度200℃、圧力80kg/cm2、時間３分）及び冷却（温
度30℃、圧力150kg/cm2、時間３分）してプレス成形を
行ない、肉厚3mmのシートを成形し、これを用いた。評
価した結果を第６表に示す。
（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の低剛性タイプのポ
リオレフィン系材料からなる射出成形体は線膨張係数が
８×10-5/℃以下と大幅に改良されたものであることか
ら車体と一体化した形状（面一性）をとることの要求さ
れるバンパー等の大型自動車用外装部品に於いても、熱
による変形がなく、かつ適度な柔軟性と優れた低温耐衝
撃性、成形外観（フローマーク、ウェルド）、塗装品外
観（塗膜鮮映性）を有するものである。とりわけバンパ
ー部に通常設けられた空気取入の為の開口部やランプ取
付部の開口部に発生するウェルド外観が非常に目だたな
いという良好な成形体外観を特色とするものである。こ
の２つの特色が、第６表からも明らかなように本発明の
成分Ａと成分Ｂ及び成分Ｃを必須成分として組合せたこ
とにより達成出来るということは、予想外のものであっ
たと解される。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例および比較例で作製したバンパー形状大
型成形体の斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 聡朗 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 杉本 孝 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化 株式会社四日市総合研究所内 (56)参考文献 特開 平２−311533（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−7112（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/17

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】成分A:メルトフローレート（230℃ 2.16k
    g荷重）５〜60g/10分かつエチレン含量０〜15重量％の
    ポリプロピレン樹脂50〜70重量％と、 成分B:バナジウム系触媒を用いて重合されたML1+4 100
    ℃ 20〜80かつプロピレン含量20〜40重量％のエチレン
    −プロピレン共重合体ゴム５〜30重量％と、 成分C:チタン系触媒を用いて重合されたML1+4 100℃20
    〜75かつプロピレン含量30〜70重量％のエチレン・プロ
    ピレン共重合体ゴム５〜45重量％と、 成分D:メルトフローレート（190℃ 2.16kg荷重）５〜5
    0g/10分のポリエチレン樹脂０〜10重量％と からなり、成形体の平均肉厚が２〜6mm、JIS−K7203に
    よる曲げ弾性率が3,000〜6,000kg/cm2で、かつASTM−Ｄ
    696による線膨張係数が８×10-5/℃以下の物性を有す
    ることを特徴とする射出成形体。
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