JP6313579B2

JP6313579B2 - 外板用樹脂積層板

Info

Publication number: JP6313579B2
Application number: JP2013247752A
Authority: JP
Inventors: 大輔向畑; 延彦乾
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015104857A

Description

本発明は、複数の樹脂層を積層してなる外板用樹脂積層板に関する。

近年、軽量な樹脂積層板を自動車等の外板に使用する試みがなされている。

例えば、下記特許文献１には、樹脂からなるアウターパネル及びインナーパネルを一体化した、自動車用パネル構造体が開示されている。上記アウターパネルは、無機フィラーと耐衝撃改良材とを含む、ポリカーボネート／ポリエステルアロイにより構成されている。他方、上記インナーパネルは、長繊維強化ポリカーボネート又は長繊維強化ポリカーボネート／ポリエステルアロイからなるとされている。

特開２０１０−１９５３９９号公報

特許文献１では、上記組成の自動車用パネル構造体により、自動車の軽量化やモジュール化を図ることができるとされている。

しかしながら、特許文献１に記載の自動車用パネル構造体では、べこつき感の指標となる張り剛性や、雨音等に対する防音性が不十分であった。

本発明の目的は、軽量であり、かつ張り剛性及び防音性に優れている、外板用樹脂積層板を提供することにある。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、発泡樹脂層と、上記発泡樹脂層を挟むように設けられている第１，第２の強化樹脂層とを備える。上記発泡樹脂層は、圧縮強さが８０ｋＰａ以上であり、かつ発泡倍率が３ｃｃ／ｇ以上である発泡樹脂によって形成されている。上記第１，第２の強化樹脂層は、ポリオレフィンと、薄片化黒鉛とを含む、樹脂複合材料からなる。

本発明に係る外板用樹脂積層板では、好ましくは、上記薄片化黒鉛の含有量が、上記ポリオレフィン１００重量部に対し、１〜３０重量部である。

本発明に係る外板用樹脂積層板では、好ましくは、上記薄片化黒鉛の積層数が１５０層以下であり、かつアスペクト比が２０以上である。

本発明に係る外板用樹脂積層板では、好ましくは、上記発泡樹脂がポリオレフィンからなる。

本発明に係る外板用樹脂積層板では、好ましくは、上記発泡樹脂層の厚みをＴ_１、上記第１の強化樹脂層の厚みをＴ_２、上記第２の強化樹脂層の厚みをＴ_３とした場合において、Ｔ_１とＴ_２との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_２）及びＴ_１とＴ_３との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_３）が、それぞれ、１〜１０の範囲内にある。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、好ましくは、自動車外板用樹脂積層板である。より好ましくは、自動車ルーフ用樹脂積層板である。

本発明によれば、軽量であり、かつ張り剛性及び防音性に優れる、外板用樹脂積層板を提供することができる。

本発明に係る外板用樹脂積層板の模式的断面図の一例である。実施例及び比較例における防音性の評価に用いた装置の概略構成図である。

以下、本発明の詳細を説明する。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、発泡樹脂層と、上記発泡樹脂層を挟むように設けられている第１，第２の強化樹脂層とを備える。

（発泡樹脂層）
上記発泡樹脂層は、圧縮強さが８０ｋＰａ以上であり、かつ発泡倍率が３ｃｃ／ｇ以上である発泡樹脂によって形成されている。なお、本明細書において、発泡倍率とは、発泡体の体積を発泡体の重量で除した値を意味する。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、上記発泡樹脂の圧縮強さが８０ｋＰａ以上であるため、べこつき感の指標である張り剛性に優れる。また、本発明に係る外板用樹脂積層板は、上記発泡樹脂の発泡倍率が３ｃｃ／ｇ以上であるため、雨音等に対する防音性に優れる。

なお、圧縮強さとは、材料の圧縮変形に対する強さであり、ＪＩＳＫ７２２０に記載の方法により求めることができる。圧縮強さは、１ＭＰａ以下であることが好ましく、発泡倍率は１５ｃｃ／ｇ以下であることが好ましい。圧縮強さが大きすぎると、防音性が不十分な場合があるためである。また、発泡倍率が高すぎると、張り剛性が不十分である場合があるからである。

上記発泡樹脂層を構成する発泡樹脂は、特に限定されないが、ポリオレフィンであることが好ましい。上記ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン単独重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂、ブテン単独重合体、ブタジエン及びイソプレンなどの共役ジエンの単独重合体または共重合体からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。ポリエチレン又はポリプロピレンを用いることが好ましい。

上記発泡樹脂層は、市販品の発泡樹脂シートを成形することにより形成できる。もっとも、発泡性樹脂を押出成形することによって作製してもよく、製造方法は特に限定されない。また、発泡樹脂層は、２枚以上の発泡樹脂シートを成形することによって、作製してもよい。本発明に係る外板用樹脂積層板は、上記発泡樹脂層を備えるため、張り剛性、防音性、軽量性及び断熱性に優れる。

（第１，第２の強化樹脂層）
本発明において、上記第１，第２の強化樹脂層は、ポリオレフィンと、薄片化黒鉛とを含む、樹脂複合材料からなる。上記第１，第２の強化樹脂層は、同じ材料により構成されていてもよいし、別の材料により構成されていてもよい。

上記ポリオレフィンとしては、特に限定されず、従来公知のポリオレフィンを用いることができる。ポリオレフィンの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン単独重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂、ブテン単独重合体、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンの単独重合体または共重合体からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。

好ましくは、上記ポリオレフィンとして、ポリプロピレンを用いることができる。ポリプロピレンとしては、ＭＦＲ（ＪＩＳＫ７２１０に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定）が、０．１〜３０ｇ／１０分の範囲にあるポリプロピレンが用い
られる。その場合には、第１，第２の強化樹脂層の機械的強度を効果的に高めることができる。

本発明において、上記薄片化黒鉛とは、グラフェンシートの積層体である。薄片化黒鉛は、黒鉛を剥離処理することにより得られる。すなわち、薄片化黒鉛は、元の黒鉛よりも薄い、グラフェンシートの積層体である。

薄片化黒鉛におけるグラフェンシートの積層数は、２層以上である。樹脂の引張弾性率等の機械的強度を効果的に高める観点から、積層数は、１０００層以下であることが好ましく、１５０層以下であることがより好ましい。薄片化黒鉛におけるグラフェンシートの積層数が低いほど、より一層効果的に機械的強度を高めることができる。

薄片化黒鉛は、薄いグラフェンシートが積層された構造を有する。よって、薄片化黒鉛のアスペクト比は比較的大きい。なお、本発明において薄片化黒鉛のアスペクト比とは、薄片化黒鉛の厚みに対する薄片化黒鉛の積層面方向における最大寸法の比をいう。

薄片化黒鉛のアスペクト比が低すぎると、上記積層面に交差する方向に加わった外力に対する補強効果が十分でないことがある。薄片化黒鉛のアスペクト比が高すぎると、効果が飽和してそれ以上の補強効果が望めないことがある。従って、薄片化黒鉛のアスペクト比の好ましい下限は２０程度であり、好ましい上限は５０００程度である。

薄片化黒鉛を製造する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により製造できる。例えば、黒鉛の層間に硝酸イオンなどのイオンを挿入した後に加熱処理する化学的処理方法、黒鉛に超音波を印加するなどの物理的処理方法、黒鉛を作用極として電気分解を行う電気化学的方法などの方法により得られる。また、薄片化黒鉛は市販されているものを用いてもよい。

本発明において、上記薄片化黒鉛は、上記ポリオレフィン１００重量部に対し、１〜４０重量部の範囲で含まれていることが好ましい。上記薄片化黒鉛は、５〜３０重量部の範囲で含まれていることがより好ましい。薄片化黒鉛が少なすぎると、引張弾性率が不十分となる場合があるためである。他方、薄片化黒鉛が多すぎると、耐衝撃性が不十分となる場合があるからである。

また、本発明において、上記薄片化黒鉛は、上記ポリオレフィン中に分散していることが好ましい。薄片化黒鉛が、ポリオレフィン中に分散している場合、より一層効果的に機械的強度を高めることができるからである。

上記薄片化黒鉛を、上記ポリオレフィン中に分散させる方法については、特に限定されないが、ポリオレフィンと、薄片化黒鉛とを混練することにより分散させることができる。

上記混練をする温度としては、特に限定されないが、ポリオレフィンの融解温度以上で混練することが望ましい。また、熱劣化の観点から、温度２３０℃以下で混練することが好ましい。

上記混練をする時間についても、特に限定されないが、３〜３０分であることが好ましい。混練時間が短すぎると、十分に薄片化黒鉛が樹脂中に分散しない場合があるためである。他方、混練時間が長すぎると、樹脂が熱劣化する場合があるからである。

また、上記混練方法についても、特に限定されないが、例えば、プラストミルなどの二軸スクリュー混練機、単軸押出機、二軸押出機、バンバリ−ミキサー、ロールなどの混練装置を用いて、加熱下において混練する方法などが挙げられる。これらの中でも、プラストミルを用いて溶融混練する方法が好ましい。

また、上記第１，第２の強化樹脂層を構成する上記樹脂複合材料には、上記必須成分の他、任意成分として様々な添加剤を用いてもよい。添加剤としては、例えば、フェノール系、リン系、アミン系、イオウ系などの酸化防止剤；ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系などの紫外線吸収剤；金属害防止剤；ヘキサブロモビフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテルなどのハロゲン化難燃剤；ポリリン酸アンモニウム、トリメチルフォスフェートなどの難燃剤；各種充填剤；帯電防止剤；安定剤；顔料などが挙げられる。

さらに、上記樹脂複合材料は、プレス加工、押出加工等によって、成形することにより、シート状にして用いられる。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、上記第１，第２の強化樹脂層を備えるため、剛性及び線膨張係数に優れる。

（外板用樹脂積層板）
本発明に係る外板用樹脂積層板の一例としての模式的断面図を図１に示す。図１において、外板用樹脂積層板１は、発泡樹脂層４と、上記発泡樹脂層４を挟むように設けられている第１，第２の強化樹脂層２，３とから構成されている。もっとも、本発明に係る外板用樹脂積層板は、図１の外板用樹脂積層板１に限定されず、他の樹脂層を設けてもよい。

上記外板用樹脂積層板１を作製する方法については限定されないが、例えば、発泡樹脂シートを、第１，第２の強化樹脂層を構成する複合樹脂シートの間に挟みこみ、熱プレスをすることにより作製できる。もっとも、発泡樹脂シートの表面に強化樹脂を押出ラミネートする方法により作製してもよく、特に限定されない。

本発明の外板用樹脂積層板においては、上記発泡樹脂層の厚みをＴ_１、上記第１の強化樹脂層の厚みをＴ_２とした場合において、Ｔ_１とＴ_２との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_２）が、好ましくは、１〜１０の範囲内にある。また、さらに上記第２の強化樹脂層の厚みをＴ_３とした場合において、Ｔ_１とＴ_３との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_３）が、好ましくは、１〜１０の範囲内にある。

厚み比（Ｔ_１／Ｔ_２）および（Ｔ_１／Ｔ_３）が上記範囲にある場合は、張り剛性と防音性との双方を、より一層効果的に高めることができるからである。

本発明に係る外板用樹脂積層板は、自動車用途や、建材用途等で用いることができ、使用方法は特に限定されない。本発明に係る外板用樹脂積層板は、自動車用途で用いることが好ましい。自動車用途としては、例えば、自動車用ルーフ材や、ドア材又はフード材として使用することができる。特に、本発明に係る外板用樹脂積層板は、張り剛性及び防音性に優れるため、自動車用ルーフ材として好適に用いることができる。

（実施例及び比較例）
以下、本発明について、具体的な実施例に基づき、さらに説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ポリプロピレン（プライムポリマー社製、商品名「Ｊ１０５Ｇ」、ＭＦＲ９ｇ／１０分）と、薄片化黒鉛（グラフェン、ＸＧＳｃｉｅｎｃｅ社製、商品名「ｘＧｎＰ−Ｍ５」）とを、表１に記載の割合で、ラボプラストミル（東洋精機社製、商品名「Ｒ−１００」）を用いて、１８０℃で溶融混練することにより樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、プレス加工によりシート状に成形して、厚み１ｍｍの強化樹脂層を構成する樹脂組成物シートを得た。

次に、発泡樹脂層を構成するポリプロピレン系発泡樹脂シート（積水化学工業社製、商品名「ソフトロンＳＰ」、圧縮強さ９２ｋＰａ、厚み２．５ｍｍ）を３枚積層し、その両面に上記強化樹脂層を構成する樹脂組成物シートを積層し、熱プレスすることにより外板用樹脂積層体を得た。熱プレス後の発泡樹脂層の厚みは３．６ｍｍ、発泡倍率は７．１ｃｃ／ｇであった。なお、発泡倍率は以下のようにして算出した。

発泡倍率：プレス成形前の発泡樹脂シートを１００ｍｍ角に切り出し、重量と体積からプレス成形前の発泡倍率を算出した。続いてプレス成形後の発泡樹脂シートの厚みを測定し、プレス成形前後の発泡樹脂シートの厚みの比と、プレス成形前の発泡倍率とから、プレス成形後の発泡倍率を算出した。

（実施例２）
発泡樹脂シートとして、ポリプロピレン系発泡樹脂シート（積水化学工業社製、商品名「ゼットロン」、圧縮強さ５５０ｋＰａ、厚み５ｍｍ）を１枚積層したこと以外は、実施例１と同様にして、外板用樹脂積層体を得た。熱プレス後の発泡樹脂層の厚みは３．５ｍｍ、発泡倍率は７．０ｃｃ／ｇであった。

（比較例１）
発泡樹脂シートとして、ポリプロピレン系発泡樹脂シート（積水化学工業社製、商品名「ソフトロンＳＰ」、圧縮強さ６６ｋＰａ、厚み４ｍｍ）を２枚積層したこと以外は、実施例１と同様にして、外板用樹脂積層体を得た。熱プレス後の発泡樹脂層の厚みは３．６ｍｍ、発泡倍率は６．８ｃｃ／ｇであった。

（比較例２）
発泡樹脂シートとして、ポリプロピレン系発泡樹脂シート（積水化学工業社製、商品名「ソフトロンＳＰ」、圧縮強さ６６ｋＰａ、厚み３ｍｍ）を１枚積層したこと以外は、実施例１と同様にして、外板用樹脂積層体を得た。熱プレス後の発泡樹脂層の厚みは２．６ｍｍ、発泡倍率は１３．２ｃｃ／ｇであった。

（比較例３）
発泡樹脂シートとして、ポリプロピレン系発泡樹脂シート（住化プラステック社製、商品名「スミセラー」、圧縮強さ２６０ｋＰａ、厚み５ｍｍ）を１枚積層したこと以外は、実施例１と同様にして、外板用樹脂積層体を得た。熱プレス後の発泡樹脂層の厚みは３．５ｍｍ、発泡倍率は２．１ｃｃ／ｇであった。

（評価結果）
（１）張り剛性
得られた外板用樹脂積層体について、長さ３２０ｍｍ×幅５０ｍｍの試験片を切り出した。続いてこの試験片を支点間距離２６０ｍｍで固定し、中央部分に直径５５ｍｍ、重さ５ｋｇである、円筒状の錘を静置した。このときの中央部分の変位量を測定した。結果を下記の表１に示す。なお、表１において評価記号は以下の通りである。

○・・・中央変位量が５ｍｍ以下
×・・・中央変位量が５ｍｍより大きい

（２）防音性
防音性は、図２に概略構成図で示す装置を用いて評価した。まず、得られた外板用樹脂積層体について、長さ３２０ｍｍ、幅３２０ｍｍの試験片５を切り出した。次に、上面部が開口しているプラスチックケース６の内部に、騒音計（リオン社製、商品名「精密騒音計ＮＡ−２８」）７を配置した。なお、プラスチックケース６は、寸法が２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５５０ｍｍのものを用いた。

次に、切り出した試験片５を、プラスチックケース６の上面の開口部を閉成するように載置した。続いて、試験片５の上面に、流速２０ｃｍ／ｓの水をシャワー状に掛けて、１０秒間の等価騒音レベルを評価した。結果を下記の表１に示す。なお、表１において評価記号は以下の通りである。

○・・・水を掛けないで測定した等価騒音レベルと比較して、等価騒音レベルが＋２５ｄＢ以下
×・・・水を掛けないで測定した等価騒音レベルと比較して、等価騒音レベルが＋２５ｄＢより大きい

表１から明らかなように、圧縮強さが８０ｋＰａ以上であり、かつ発泡倍率３ｃｃ／ｇ以上である発泡樹脂を用いた実施例１及び実施例２においては、張り剛性と防音性との双方に優れていることが確認できた。

１…外板用樹脂積層板
２…第１の強化樹脂層
３…第２の強化樹脂層
４…発泡樹脂層
５…試験片
６…プラスチックケース
７…騒音計

Claims

発泡樹脂層と、前記発泡樹脂層を挟むように設けられている第１，第２の強化樹脂層とを備え、
前記発泡樹脂層が、圧縮強さが８０ｋＰａ以上、１ＭＰａ以下であり、かつ発泡倍率が３ｃｃ／ｇ以上である発泡樹脂によって形成されており、
前記第１，第２の強化樹脂層が、ポリオレフィンと、薄片化黒鉛とを含む、樹脂複合材料からなる、外板用樹脂積層板。
前記薄片化黒鉛の含有量が、前記ポリオレフィン１００重量部に対し、１〜３０重量部である、請求項１に記載の外板用樹脂積層板。
前記薄片化黒鉛の積層数が１５０層以下であり、かつアスペクト比が２０以上である、請求項１または２に記載の外板用樹脂積層板。
前記発泡樹脂がポリオレフィンからなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の外板用樹脂積層板。
前記発泡樹脂層の厚みをＴ_１、前記第１の強化樹脂層の厚みをＴ_２、前記第２の強化樹脂層の厚みをＴ_３とした場合において、
Ｔ_１とＴ_２との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_２）及びＴ_１とＴ_３との厚み比（Ｔ_１／Ｔ_３）が、それぞれ、１〜１０の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の外板用樹脂積層板。
自動車外板用樹脂積層板である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の外板用樹脂積層板。
ルーフ用樹脂積層板である、請求項６に記載の外板用樹脂積層板。