JP4265528B2 - レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート - Google Patents
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Description
本発明は、レーザトリミング加工により所望の形状に切断されるレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートに関するものである。
自動車の内装品として使用するルームトレイやラゲージトレイ等の自動車内装用トレイとして、熱可塑性樹脂シートを真空成形加工して得られる製品が多く使用されている。この自動車内装用トレイは、折り曲げたり撓ませて室内に装着するため、柔軟な材質からなることが望まれる。そのため、自動車内装用トレイには、主成分として低密度ポリエチレン（以下「ＬＤＰＥ」と称す）やエチレン−プロピレンゴム（以下「ＥＰＲ」と称す）の材料が多く使用されている。また、ＬＤＰＥを主成分とする熱可塑性樹脂シートは、真空成形後の寸法収縮率が大きくなるため、これを抑制するための無機フィラーが添加されている。また、自動車内装用トレイの色調は通常黒色のものが多く、その着色材としてカーボンブラック等のカーボンが一般的に使用されている。従来使用されている熱可塑性樹脂組成物の配合は、熱可塑性樹脂の含有量及び無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、無機フィラーの含有量は１０乃至３０質量部程度、カーボンの含有量は１乃至２質量部程度となっている。
なお、特開平１０−５８６１３号には、ＬＤＰＥ等の熱可塑性樹脂に調整用の無機フィラーが添加された熱可塑性樹脂シートの一例が開示されている。また、特開平９−１３２６８２号には着色用のカーボンが添加された熱可塑性樹脂組成物の一例が開示されている。
自動車内装用トレイは、真空成形後に熱可塑性樹脂シートをレーザトリミング加工により所望の形状に切断して製造される。レーザトリミング加工は、作業が比較的容易でしかも短時間に行える上に、製品の寸法精度を向上させることができるため、熱可塑性樹脂シートを切断する方法として一般に採用されている。
この種の熱可塑性樹脂シートの切断をレーザトリミング加工により行うと、製品の寸法精度が向上するだけでなく作業コストを抑えることができるものの、その一方で熱可塑性樹脂シートの切断面に煤やざらつき等の汚れが付着する問題が生じる。この切断面に付着する汚れは、熱可塑性樹脂シートに無機フィラー及びカーボンが含有されていることに起因するものである。
本発明の目的は、レーザトリミング加工により切断した熱可塑性樹脂シートの切断面に汚れが付着し難いレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートを提供することにある。
本発明の他の目的は、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート本来の機能を低下させることなく、レーザトリミング加工により切断した熱可塑性樹脂シートの切断面に汚れが付着し難いレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートを提供することにある。
本発明が改良の対象とするレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂と、この熱可塑性樹脂の性質を調整する無機フィラーと熱可塑性樹脂を着色するカーボンとを含有する熱可塑性樹脂組成物を原材料として作られる。そしてレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートは、レーザトリミング加工により所望の形状に切断される。
本発明においては、熱可塑性樹脂組成物として、熱可塑性樹脂の含有量及び無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、無機フィラーを５質量部以下含有し、かつ、カーボンを０．５質量部以下含有したものを用いる。このような配合の熱可塑性樹脂組成物を用いると、無機フィラーの機能を大きく阻害しない範囲で、熱可塑性樹脂シートの切断面の汚れの原因の一つとなる無機フィラー及びカーボンの含有率を少なくすることができる。そのため、レーザトリミング加工時に熱可塑性樹脂シートの切断面に汚れが付着し難くなる。
熱可塑性樹脂としては、安価で剛性の低い或いは柔軟性に富んだ低密度ポリエチレン（以下ＬＤＰＥという）及びエチレン−プロピレンゴム（以下ＥＰＲという）からなる汎用の熱可塑性樹脂を用いることができる。また無機フィラーには熱可塑性樹脂の剛性を調整する機能を有する無機材料を用いることができる。このような無機フィラーとしては、タルク、シリカ、マイカ、クレー、炭酸カルシウム及び硫酸バリウム等から選択された少なくとも一種類の無機材料を用いることができる。無機フィラーの一例としてタルクを用いると、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートに求められる剛性を与えることができ、また成形後の熱可塑性樹脂シートの寸法収縮率を小さくすることができる。着色用のカーボンには、安価で着色性の高いカーボンブラックを用いるのが好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂は、ＬＤＰＥ、ＥＰＲ及びポリプロピレン（以下ＰＰという）からなる樹脂を用いることもできる。このようにすると熱可塑性樹脂中の無機フィラーの含有量を減少させた場合でも、成形収縮率が大きくなるのを抑えることができる上、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートに要求される剛性を維持することができる。無機フィラーを配合するには、予め樹脂に無機フィラーを練りこんで製造したマスターバッチが必要となるが、そのマスターバッチと比較してＰＰのグラム単価は安価であるため、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの製造コストを下げることができる。この場合のポリプロピレンの含有量は、熱可塑性樹脂組成物における熱可塑性樹脂の含有量及び無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、１０乃至１５質量部にするのが好ましい。
本発明によれば、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートをレーザトリミング加工により切断した場合でも、シート切断面に煤やざらつき等の汚れが付着し難くなるため、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート製品の歩留まりが悪くなるのを防止することができる。
また、熱可塑性樹脂にポリプロピレンを含有させると、無機フィラーの含有量を減量しても、無機フィラーの含有量を減量する前のものと同程度に、剛性を維持することができ、しかも成形収縮率が大きくなるのを防止することができる。
以下、本発明のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの実施の形態について説明する。本実施の形態のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートは、レーザトリミング加工により所望の形状に切断されるレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートであって、熱可塑性樹脂にこの熱可塑性樹脂の性質を調整する無機フィラーと熱可塑性樹脂を着色するカーボンとを含んでなる熱可塑性樹脂組成物を原材料として押出成形により製造される。熱可塑性樹脂として、安価でしかも剛性の低い或いは柔軟性に富む低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）及びエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）を主成分とする汎用の熱可塑性樹脂を用いることができる。本実施の形態では、上記熱可塑性樹脂に、ポリプロピレン（ＰＰ）をさらに含有させた熱可塑性樹脂を用いる場合もある。
本実施の形態では、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）として、三井住友ポリオレフィン株式会社製の「Ｆ１０１−１」（ＭＦＲ：０．３ｇ／１０ｍｉｎ，密度：０．９１０〜０．９２５ｋｇ／ｍ３程度）を使用し、ポリプロピレン（ＰＰ）として押出成形に適した汎用品の日本ポリケム株式会社製の「ＥＣ９」（ＭＦＲ：０．５ｇ／１０ｍｉｎ，密度０．９０〜０．９１ｋｇ／ｍ３）を使用した。またエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）はエチレンとプロピレンとの共重合によって得られるエラストマであり、本実施の形態ではＪＳＲ株式会社製の「ＥＰ０７Ｐ」（ＭＦＲ：０．８ｇ・１０ｍｉｎ，密度０．８６〜０．８７ｋｇ／ｍ３程度）を使用した。
また、無機フィラーには、熱可塑性樹脂の剛性を調整する機能を有する無機材料を用いる。このような無機フィラーとしては、タルク、シリカ、マイカ、クレー、炭酸カルシウム及び硫酸バリウム等の無機材料から選択した少なくとも一種類の材料を適宜に用いることができる。本実施の形態では竹原化学株式会社製の「ＭＡＸ１４７０Ｔ」（タルク含有率７０質量％のＬＤＰＥマスターバッチ）を用いた。加工用熱可塑性樹脂シートにタルク等の無機フィラーを含有させると、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートに求められる剛性を高めることができ、また押出成形後の熱可塑性樹脂シートの寸法収縮率を小さくすることができる。また着色用のカーボンとしては、安価で着色性の高いカーボンブラックを用いた。本実施の形態では大日本インキ株式会社製の「Ｆ３０９４０Ｍ」のカーボンブラックを用いた。
本実施の形態のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートは、上記の無機フィラーを含有する熱可塑性樹脂を原材料として、押出成形を行い、約１．８mmの厚み寸法に厚みを調整して製造した。このレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートは、真空成形された後に、レーザトリミング加工により所望の形状に切断され、ルームトレイやラゲージトレイ等の自動車内装用トレイに加工することができる。
以下、本実施の形態のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの実施例と、性能比較のための比較例ならびに従来例をいくつか例に挙げて説明する。なお以下の説明において、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ポリプロピレン（ＰＰ）としては、前述の各社の製品を用いた。また無機フィラーは、前述のタルク含有ＬＤＰＥマスターバッチ一種類を用いた。
［実施例１］
ＬＤＰＥ：９０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．５質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［実施例２］
ＬＤＰＥ：９０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［実施例３］
ＬＤＰＥ：７５質量部、ＰＰ：１５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［実施例４］
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＰＰ：１０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＰＰ：１０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
［実施例５］
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＰＰ：５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＰＰ：５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
［比較例１］
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１０質量部、カーボンブラック：２質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例２］
ＬＤＰＥ：９０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：２質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例３］
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１５質量部、カーボンブラック：１質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例４］
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１０質量部、カーボンブラック：１質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例５］
ＬＤＰＥ：９０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：５質量部、カーボンブラック：１質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例６］
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１５質量部、カーボンブラック：０．５質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例７］
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１０質量部、カーボンブラック：０．５質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例８］
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１５質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［比較例９］
ＬＤＰＥ：８５質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１０質量部、カーボンブラック：０．３質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
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［従来例１］
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１５質量部、カーボンブラック：２質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
ＬＤＰＥ：８０質量部、ＥＰＲ：５質量部、無機フィラー：１５質量部、カーボンブラック：２質量部からなる樹脂組成物を押出成形して１．８ｍｍ厚のシートを作製した。
なお、本発明の効果が得られる数値範囲を確認するため、上記の各実施例、比較例及び従来例の配合は、下記（Ａ）乃至（Ｄ）の組み合わせになるように調整されている。
（Ａ）比較例１，比較例２および従来例１：カーボンブラックを２質量部に固定して、無機フィラーを１０質量部、５質量部および１５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｂ）比較例３，比較例４および比較例５：カーボンブラックを１質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｃ）比較例６，比較例７および実施例１：カーボンブラックを０．５質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｄ）比較例８，比較例９および実施例２：カーボンブラックを０．３質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｅ）実施例３，実施例４および実施例５：カーボンブラックを０．３質量部、無機フィラーを５質量部に固定して、ＰＰを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
上記（Ａ）乃至（Ｅ）の組み合わせから判るように、無機フィラーおよびＰＰの変化分については、ＬＤＰＥで充当した。
（Ａ）比較例１，比較例２および従来例１：カーボンブラックを２質量部に固定して、無機フィラーを１０質量部、５質量部および１５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｂ）比較例３，比較例４および比較例５：カーボンブラックを１質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｃ）比較例６，比較例７および実施例１：カーボンブラックを０．５質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｄ）比較例８，比較例９および実施例２：カーボンブラックを０．３質量部に固定して、無機フィラーを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
（Ｅ）実施例３，実施例４および実施例５：カーボンブラックを０．３質量部、無機フィラーを５質量部に固定して、ＰＰを１５質量部、１０質量部および５質量部と変化させた組み合わせ
上記（Ａ）乃至（Ｅ）の組み合わせから判るように、無機フィラーおよびＰＰの変化分については、ＬＤＰＥで充当した。
上記の各実施例、比較例および従来例について、（１）レーザ加工性、（２）成形収縮率（％）、（３）曲げ弾性率（MPa）の各測定項目についてそれぞれ測定した結果を表１に示す。
なお、表１における各測定項目の測定方法は次のとおりである。
（１）レーザ加工性：レーザトリミング後に、裁断面を白い紙で拭き取り、汚れ度合いを評価する。明らかに黒い汚れが紙に付着するものは×、そうでないものは○とする。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート切断面の汚れの程度を確認する。
（２）成形収縮率：真空成形時の展開倍率が１．５倍となる成形型で真空成形を行い、成形型に対する成形後の寸法収縮率を測定する。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートにおける寸法収縮率の大きさを確認する。
（３）曲げ弾性率：動的粘弾性装置「Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００」を用い、モードを「曲げモード」、チャック間距離を３０mm、歪み量を１０μｍとし、入力波形を正弦波、振動数を１０Ｈｚとして測定する。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの剛性を確認する。
（１）レーザ加工性：レーザトリミング後に、裁断面を白い紙で拭き取り、汚れ度合いを評価する。明らかに黒い汚れが紙に付着するものは×、そうでないものは○とする。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート切断面の汚れの程度を確認する。
（２）成形収縮率：真空成形時の展開倍率が１．５倍となる成形型で真空成形を行い、成形型に対する成形後の寸法収縮率を測定する。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートにおける寸法収縮率の大きさを確認する。
（３）曲げ弾性率：動的粘弾性装置「Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００」を用い、モードを「曲げモード」、チャック間距離を３０mm、歪み量を１０μｍとし、入力波形を正弦波、振動数を１０Ｈｚとして測定する。この測定結果から、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの剛性を確認する。
表１に示すように、（１）レーザ加工性の測定結果を見ると、従来例１、比較例１乃至比較例９の結果は×であるのに対して、実施例１乃至５の結果は○であった。これは、無機フィラーを５質量部以下、カーボンブラックを０．５乃至０．３質量部に調整、すなわち従来例１より無機フィラー及びカーボンブラックを減量して、従来例１に比べてレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート切断面に汚れが付き難くなっていることを示している。
また（２）成形収縮率の測定結果を見ると、従来例１の成形収縮率は２．０％であるのに対して、実施例１乃至２の成形収縮率は従来例１からの誤差が＋１．０％であり、実施例３乃至５の成形収縮率は従来例１からの誤差が−０．２〜＋０．５％以内にある。すなわち、実施例１乃至５の成形収縮率は、成形収縮率が小さい従来例１の成形収縮率に近似した値となっており、このうち特に実施例３乃至５の成形収縮率は、従来例１の成形収縮率に極めて近似した値となった。これは、熱可塑性樹脂の主成分としてＬＤＰＥ、ＥＰＲのほかに更にＰＰを含有させることにより、無機フィラーの含有量を減量しても、無機フィラーを減量しない従来例１と同程度に成形収縮率小さくすることができることを示している。
また（３）曲げ弾性率の測定結果をみると、従来例１の曲げ弾性率は４５０MPaであるのに対して、実施例１乃至５の曲げ弾性率は従来例１からの誤差が−１００MPa〜＋３０MPaの範囲内にある。これは、実施例１乃至５の剛性が、従来例１の剛性と同程度であることを示している。
以上の測定結果を総合すると、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの配合を、熱可塑性樹脂の含有量及び無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、カーボンの含有量を０．３〜０．５質量部とし、無機フィラーの含有量を５質量部以下の配合とすると、レーザトリミング加工時に熱可塑性樹脂シートの切断面に汚れが付着し難くなることが判った。また、レーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートの主成分としてＰＰを更に含有し、その際のＰＰの含有量を、熱可塑性樹脂組成物における熱可塑性樹脂の含有量及び無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、１０乃至１５質量部とすると、レーザトリミング加工時に熱可塑性樹脂シートの切断面に汚れが付着し難くなるだけでなく、熱可塑性樹脂の樹脂の無機フィラーの含有量が減量されても、従来例１と同程度に成形収縮率を小さくすることでき、しかも、従来例１と同程度の剛性を維持することができる。
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂の性質を調整する無機フィラーと、前記熱可塑性樹脂を着色するカーボンとを含有する熱可塑性樹脂組成物を原材料として作られ、レーザトリミング加工により所望の形状に切断されるレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シートであって、
前記熱可塑性樹脂は、低密度ポリエチレン及びエチレン−プロピレンゴムからなり、
前記熱可塑性樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂の含有量及び前記無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、前記無機フィラーを５質量部以下及び前記カーボンを０．５質量部以下含有することを特徴とするレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。 - 前記無機フィラーは前記熱可塑性樹脂の剛性を調整する無機フィラーを含んでおり、
前記カーボンがカーボンブラックである請求項１に記載のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。 - 前記無機フィラーが、タルク、シリカ、マイカ、クレー、炭酸カルシウム及び硫酸バリウムから選択された少なくとも一種類の無機フィラーである請求項１に記載のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。
- 前記無機フィラーがタルクである請求項１に記載のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。
- 前記熱可塑性樹脂が、低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム及びポリプロピレンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。
- 前記ポリプロピレンの含有量が、前記熱可塑性樹脂組成物における前記熱可塑性樹脂の含有量及び前記無機フィラーの含有量を合わせて１００質量部とした場合に、１０乃至１５質量部である請求項５に記載のレーザトリミング加工用熱可塑性樹脂シート。
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