JP5747063B2 - 熱可塑性樹脂組成物とこれを用いた車両内外装部材 - Google Patents

Description

本発明は、車両内外装部材用の材料として好適な熱可塑性樹脂組成物と、当該熱可塑性樹脂組成物を成形してなる車両内外装部材に関する。

近年、自動車の燃費向上や地球温暖化防止等を図るために車体重量の軽量化が進められており、ロッカーモールやドアモールなどの車両外装部材においては、従来のアルミニウムやスチール等の金属製から熱可塑性樹脂製への代替が検討されている。しかし、車両外装部材を単に樹脂製としただけでは、金属製の外装部材に比して耐衝撃性や機械的強度等が劣るため、そのままでは安全基準や規格を満たすことができない。したがって、車両外装部材を樹脂製とする場合、耐衝撃性や機械的強度等を向上するため、ベースとなる熱可塑性樹脂に、タルクなどの無機充填材や、ゴム成分等を添加することが一般的である（例えば特許文献１を参照）。

特開２００９−２２１４７２号公報

しかしながら、従来の樹脂製外装部材は、ベースとなる材料を金属から樹脂にすることで軽量化は図られているが、耐衝撃性等の各種物性を向上するための添加剤は比較的比重が高いため、全体的な軽量化には限界があり、さらなる軽量化が求められている。また、ゴム成分は比較的材料コストが嵩むため、材料コストを抑えながら耐衝撃性等の各種物性を向上することも求められる。また、車両内装部材においても、軽量化とコスト削減を図りながら、耐衝撃性や機械的強度等を向上することが好ましいことは共通している。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、車両内外装部材を従来よりもさらに軽量化することができ、材料コストを抑えながら各種物性を向上することのできる、熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。

そのための手段として、本発明は、熱可塑性樹脂と、ゴム成分と、無機充填材（無機フィラー）とを含む車両内外装部材用の熱可塑性樹脂組成物であって、前記無機充填材として、少なくとも中空ビーズを含有することを特徴とする。

当該中空ビーズの含有量は、１〜８重量％とすることが好ましい。また、前記中空ビーズはシランカップリング剤により表面処理することが好ましい。例えば前記中空ビーズが中空ガラスビーズであれば、中でもアミノ（アミン）系シランカップリング剤により表面処理することが好ましい。

また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合は、さらに無水マレイン酸変性ポリプロピレンも添加することが好ましい。当該無水マレイン酸変性ポリプロピレンの添加量は１〜１０重量％が好ましい。

さらに、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を添加することが好ましい。当該ＬＬＤＰＥの添加量は５〜２０重量％とすることが好ましい。

また、本発明によれば、上記熱可塑性樹脂組成物を所定形状に成形してなる、車両内外装部材を提供することもできる。

なお、本発明において数値範囲を示す「○○〜××」は、特に明示しない限り「○○以上××以下」を意味する。

本発明によれば、無機充填材として従来から一般的に添加される中実な充填材よりも比重の小さい中空ビーズを所定量添加しているため、得られる車両内外装部材の物性を担保しながらより軽量化することができる。

このとき、中空ビーズをシランカップリング剤により、特に、中空ビーズとして中空ガラスビーズを添加する場合はアミノ基系シランカップリング剤により表面処理していれば、ベースとなる熱可塑性樹脂との密着性が向上し、延いては得られる車両内外装部材の物性向上に有利となる。

また、熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合は、さらに無水マレイン酸変性ポリプロピレンも所定量添加しておけば、ベースとなる熱可塑性樹脂と中空ビーズとの密着性がより向上する。

なお、無機充填材として中空ビーズを添加すると、より軽量化を図ることができる反面、得られる車両外装部材が低温にて脆くなる傾向にある。これを改善するためにゴム成分の存在が必須となるが、当該ゴム成分は比較的材料コストが嵩む。そこで、ゴム成分の一部代替添加剤として、さらにＬＬＤＰＥを所定量添加すれば、材料コストを抑えながら脆性を改善することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。本発明の熱可塑性樹脂組成物は、車両内外装部材を成形するための組成物であって、ベース（主体成分）となる熱可塑性樹脂と、耐衝撃性や機械的強度等の各種物性を向上するためのゴム成分及び無機充填材とを含有することを基本的構成とし、特に、無機充填材として少なくとも中空ビーズを含有する。

これを成形して得られる部材としては、車両ボディを構成する樹脂化可能な部材であれば特に限定されず、内装部材と外装部材とを問わず広く適用可能である。外装部材としては、例えばロッカーモール、ドアモール、アーチモール、バンパー、フェンダー、ドアパネル、スポイラー、フロントグリル、ランプハウジングなどが挙げられる。一方、内装部材としては、例えばインストルメントパネル、コンソール、ピラー、ドアトリム、グローブボックスなどが挙げられる。中でも、本発明の効果を最大限有効利用するためには、高い耐衝撃性や機械的強度等が求められる外装部材が好ましく、特に、従来は一般的に金属製であった外装部材が好ましい。

車両内外装材の成形方法としても、熱可塑性樹脂の成形方法として従来から公知の方法を特に制限なく使用することができる。具体的には、例えば射出成形、押出成形、中空成形、ブロー成形などを挙げることができる。

熱可塑性樹脂組成物のベースとなる熱可塑性樹脂としては、この種の車両内外装部材において従来から使用されている公知の熱可塑性樹脂を特に制限なく使用することができる。例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂などを挙げることができる。これらの熱可塑性は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合使用してもよい。中でも、成形性や材料費等の点から、ポリプロピレンが好ましい。

無機充填材（無機フィラー）は、車両内外装部材の耐衝撃性や機械的強度等の物性を向上するために添加されるものである。そのうえで、無機充填材として中空ビーズを添加していれば、車両内外装部材の耐衝撃性等を担保しながら、全体的な軽量化を図ることができる。当該中空ビーズとしては、中空な小球体（バルーン体）であれば特に限定されず、例えばガラスビーズ、シリカビーズ、シラスビーズ、アルミナビーズ、ジルコニアビーズ、アルミノシリケートビーズなどを挙げることができる。これら中空ビーズは、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合使用してもよい。中でも、比重や材料費等の点から、中空ガラスビーズ（ガラスバルーン）、特に低密度中空ガラスビーズが好ましい。市販されている中空ガラスビーズとしては、住友スリーエム社製のグラスバブルスや、ポッターズバロティーニ社製のＳｐｈｅｒｉｃｅｌ等がある。

中空ビーズの配合量は、１〜８重量％とすることが好ましい。中空ビーズの配合量が１重量％未満では、これによる軽量化の効果があまり得られない。一方、中空ビーズの配合量が８重量％を超えると、得られる車両内外装部材が脆くなってしまう。なお、無機充填材として中空ビーズのみを配合しても、車両内外装部材における物性の向上には限界がある。したがって、車両内外装部材において良好な物性を確保するには、その他の無機充填材と共に、中空ビーズを配合することが好ましい。この場合、「従来から使用していた無機充填材の一部を、軽量化のために中空ビーズに置き換える」と考えればよく、無機充填材全体の配合量は従来と同程度（５〜４０重量％程度）とすることが好ましい。すなわち、その他の無機充填材と共に中空ビーズを配合する場合は、その他の無機充填材の配合量は従来よりも少なくすればよい。

中空ビーズ以外の無機充填材としては、この種の車両内外装部材において従来から一般的に添加されていた公知のものを特に制限無く使用することができる。具体的には、例えばタルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機フィラーなどを挙げることができる。これらその他の無機充填材は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合使用してもよい。その配合量としては、従来よりも比較的少ない４〜３９重量％程度とすればよい。

なお、中空ビーズは、シランカップリング剤により表面処理していることが好ましい。これにより、ベースとなる熱可塑性樹脂との密着性や均一分散性が向上し、得られる車両内外装部材の物性も向上する。シランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−フェニルアミノフロピルトリメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤；ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイド系シランカップリング剤；ビニルエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等のビニル系シランカップリング剤；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のメタクリレート系シランカップリング剤；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤；γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート系シランカップリング剤；ポリエトキシジメチルシロキサン、ポリエトキシジメチルシロキサン等のポリマー型シランカップリング剤；Ｎ−（Ｎ−ベンジル−β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩等のカチオン型シランカップリング剤などが挙げられる。なお、熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用し、中空ガラスビーズを使用する場合は、アミノ系シランカップリング剤が特に好ましい。

また、熱可塑性樹脂をポリプロピレンとし、中空ガラスビーズをアミノ系シランカップリング剤により表面処理する場合は、無水マレイン酸ポリプロピレンも添加しておくことが好ましい。これにより、ベースとなるポリプロピレンと中空ガラスビーズとの密着性がより向上し、延いては得られる車両内外装部材の各種物性がより向上する。当該無水マレイン酸ポリプロピレンの配合量は、１〜１０重量％とすることが好ましい。無水マレイン酸ポリプロピレンの配合量が１重量％より少ないと、これによる効果を有効に得られない。一方、１０重量％より多いと、逆に物性が低下する傾向にある。

ゴム成分は、車両内外装部材において塗装密着性を向上するために添加されるものである。なお、ゴム成分は、微粒子状で添加分散される。当該ゴム成分としては、この種の車両内外装部材において従来から一般的に使用されている公知のものを特に制限無く使用できる。具体的には、例えばエチレン−プロピレン系ゴムのほか、アクリル系ゴム、ポリオルガノシロキサン系ゴム、オルガノシロキサン系ゴム、ポリブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム等のジエン系ゴム、ブタジエン系/アクリル系共重合ゴム又はブタジエン系/アクリル系複合ゴムが挙げられる。ゴム成分の含有量は、５〜２５重量％程度とすればよい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物には、さらに直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）も添加することが好ましい。熱可塑性樹脂に中空ビーズを添加していると、得られる車両内外装部材の低温域における耐衝撃性が低下する傾向にあるが、ＬＬＤＰＥを添加することで、当該低温域における耐衝撃性を向上することができる。この効果は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を添加することによってもある程度の改善効果は期待できるが、ＬＬＤＰＥであればＬＤＰＥよりも引張り強度が高く、脆化温度が低い点において優れている。

ＬＬＤＰＥの配合量は、５〜２０重量％とすることが好ましい。ＬＬＤＰＥの配合量が５重量％未満では、これによる効果を有効に得られない。一方、２０重量％を超えると、逆に物性が低下する傾向にある。なお、ＬＬＤＰＥを添加する場合は、これによりゴム成分の機能もカバーすることができるので、当該ゴム成分の含有量は上記一般的な配合量よりも少なく（例えば０〜２０重量％程度）することが好ましい。このように、比較的材料コストの嵩むゴム成分の配合量が少なくすれば、材料コストを低減することができる。

以下に、本発明の具体的な実施例について説明するが、これに限られることは無い。熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（住友化学社製、品番：ＡＺ８６４）を、ゴム成分としてオレフィン系エラストマー（ダウケミカル社製、品番：ＥＮＧ８２００）を、無機充填材としてタルク、及びガラスバルーン（住友スリーエム社製、ｉｍ１６ｋ）を、表１，２に示す割合でそれぞれ配合した組成物を調整し、これを射出成形して、試験用としてダンベル形状の部材を作製した。なお、表１，２における配合割合を示す数値は、「重量％」である。また、「変性ＰＰ」とは、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを意味する。また、中空ビーズの「処理有り」・「処理無し」とは、中空ビーズをアミノ系シランカップリング剤により表面処理したか否かを示す。

得られた各試験用の部材について、シャルピー衝撃値、脆化温度、及び引張り弾性率を測定した。その結果も表１，２に示す。なお、各物性は次のようにして測定した。
＜シャルピー衝撃値＞
ＩＳＯ１７９の規格に従い測定した。
＜脆化温度＞
ＩＳＯ９７４の規格に従い測定した。
＜引張り弾性率＞
ＩＳＯ５２７−１及びＩＳＯ ５２７−２の規格に従い測定した。

表１，２の結果から、中空ビーズを所定量添加した熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリプロピレンや直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）も所定量添加すれば、得られる部材の各種物性が向上することが確認された。また、中空ビーズはシランカップリング剤により表面処理することが好ましいことが確認された。

また、組成物８では、中空ビーズの含有量が多量であるため、シャルピー衝撃値が比較的低いと共に、脆化温度も比較的高かった。これにより、中空ビーズの含有量は、８重量％以下が好ましいことが確認された。また、組成物１２の結果から、変性ＰＰの含有量は、３重量％が最も好ましいことが確認された。これに対し、組成物１０では変性ＰＰの含有量が少量であることから、シャルピー衝撃値が比較的低いと共に、脆化温度も比較的高かった。これにより、変性ＰＰを添加する場合、その含有量は１重量％以上とすることが好ましいことが確認された。

また、組成物１５ではＬＬＤＰＥの含有量が少量であるため、シャルピー衝撃値が比較的低いと共に、脆化温度も比較的高かった。一方、組成物１９では、ＬＬＤＰＥの含有量が多量であるため、引張り弾性率が比較的低くなった。これにより、ＬＬＤＰＥを添加する場合、その含有量は５〜２０重量％とすることが好ましいことが確認された。

Claims (2)

1. 熱可塑性樹脂と、ゴム成分と、無機充填材とを含む、車両内外装部材用の熱可塑性樹脂組成物であって、
   前記無機充填材として少なくともアミノ系シランカップリング剤により表面処理された中空ガラスビーズを１〜８重量％含有し、
   前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、
   さらに、無水マレイン酸変性ポリプロピレン１〜１０重量％と、
   直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）５〜２０重量％も含有することを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物。
2. 請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物を所定形状に成形してなる、車両内外装部材。