JP6384507B2 - エネルギー吸収体 - Google Patents
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Description
(1)本衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、オレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーとを配合してなるオレフィン系樹脂組成物によって構成される衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、
前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は2〜90質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は1〜75質量%、前記エラストマーの含有割合は1〜60質量%であり、
前記オレフィン樹脂を含む連続相と、前記連続相の中に分散されたポリアミド樹脂系分散相とを有しており、
前記ポリアミド樹脂系分散相は、前記ポリアミド樹脂を含む母相の中に前記エラストマーを含む構造を有し、
衝撃荷重を受ける方向に面方向が沿った衝撃吸収壁を有する衝撃吸収骨格を備えており、
前記衝撃荷重を受けた際に、前記衝撃吸収壁が圧潰することで衝撃を吸収することを要旨とする。
(2)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は10〜45質量%、前記エラストマーの含有割合は15〜35質量%であることを要旨とする。
(3)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)又は(2)の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記エラストマーの含有割合は、前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記ポリアミド樹脂と前記エラストマーとの合計を100質量%とした場合、36〜60質量%であることを要旨とする。
(4)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)乃至(3)のいずれかの衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記オレフィン系樹脂組成物は、前記連続相と前記ポリアミド樹脂系分散相との間に存在し且つ前記エラストマーを含む界面相を備え、破断時伸びが150〜350%であることを要旨とする。
(5)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)乃至(4)のいずれかの衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記衝撃吸収骨格は、前記衝撃吸収壁に囲まれて形成される筒状の中空部を有することを要旨とする。
(6)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(5)の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記衝撃吸収骨格は、前記筒状の中空部を複数有するハニカム構造であることを要旨とする。
(7)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(5)又は(6)の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記中空部の一端側を塞ぐ他の壁部を有し、
前記衝撃吸収壁は、前記他の壁部から立設されており、前記他の壁部と一体成形されていることを要旨とする。
(8)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)乃至(7)のいずれかの衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、前記衝撃吸収壁は、厚さが1〜10mmであることを要旨とする。
(9)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)乃至(8)のいずれかの衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、発泡成形体であることを要旨とする。
(10)他の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体は、上記(1)乃至(9)のいずれかの衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体において、車両用エネルギー吸収体であることを要旨とする。
また、衝撃荷重を受ける方向に面方向が沿った衝撃吸収壁を有する衝撃吸収骨格を備えており、衝撃荷重を受けた際に、衝撃吸収壁が圧潰することで衝撃を吸収する形態とした場合には、衝撃エネルギー吸収性をより向上させることができ、割れ等の破壊をより抑制することができる。
更に、衝撃吸収骨格が衝撃吸収壁に囲まれて形成される筒状の中空部を有する場合には、衝撃エネルギー吸収性をより向上させることができ、割れ等の破壊をより抑制することができる。
また、衝撃吸収骨格が筒状の中空部を複数有するハニカム構造である場合には、衝撃エネルギー吸収性をより向上させることができ、割れ等の破壊をより抑制することができる。
尚、上記α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
上記成分(A)としては、α−オレフィンの単独重合体又は共重合体が好ましく、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体等がより好ましく、プロピレンに由来する構造単位を含む重合体が特に好ましい。
また、上記連続相は、ポリアミド樹脂系分散相を含むが、後述する添加剤を、分散状態で含んでもよい。
上記母相は、成分(B)のみからなる相であってよいし、目的、用途等に応じて、成分(B)と、他の樹脂(後述)とからなる相であってもよい。
上記ラクタム類としては、ε−カプロラクタム、ウンデカンラクタム、ω−ラウリルラクタム等が挙げられる。
上記アミノ酸としては、アミノカプロン酸、アミノウンデカン酸、アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸等が挙げられる。
上記ジアミンとしては、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,13−ジアミノトリデカン、1,14−ジアミノテトラデカン、1,15−ジアミノペンタデカン、1,16−ジアミノヘキサデカン、1,17−ジアミノヘプタデカン、1,18−ジアミノオクタデカン、1,19−ジアミノノナデカン、1,20−ジアミノエイコサン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,8−ジアミノオクタン等の脂肪族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環式ジアミン;m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。
上記ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;オルトフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
この成分(C)は、オレフィン樹脂に対して親和性を有する成分であることが好ましい。即ち、ポリアミド樹脂とオレフィン樹脂とに対する相容化作用を有する成分であることが好ましい。更に換言すれば、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂との相容化剤であることが好ましい。
本発明に係る成分(C)は、分子の側鎖又は末端に、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーであることが特に好ましい。変性量は特に限定されず、例えば、1分子の変性エラストマーに含まれる反応性基の数は、1以上であることが好ましく、より好ましくは2〜50、更に好ましくは3〜30、特に好ましくは5〜20である。
上記成分(C)は、単独で、又は、2種以上の組合せで用いることができる。
上記オレフィン系エラストマーとしては、炭素原子数が3〜8のα−オレフィンに由来する構造単位を含むα−オレフィン系共重合体であることが好ましく、エチレン・α−オレフィン共重合体、α−オレフィン共重合体、α−オレフィン・非共役ジエン共重合体、又は、エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体とすることができる。これらのうち、エチレン・α−オレフィン共重合体、α−オレフィン共重合体、及びエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体が特に好ましい。
尚、非共役ジエンとしては、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘキサジエン等の直鎖の非環状ジエン化合物;5−メチル−1,4−ヘキサジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン、5,7−ジメチルオクタ−1,6−ジエン、3,7−ジメチル−1,7−オクタジエン、7−メチルオクタ−1,6−ジエン、ジヒドロミルセン等の分岐連鎖の非環状ジエン化合物;テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ[2.2.1]−ヘプタ−2,5−ジエン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン等の脂環式ジエン化合物等が挙げられる。
上記芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等のアルキルスチレン;p−メトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。
また、上記共役ジエン化合物としては、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、メチルペンタジエン、フェニルブタジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン等が挙げられる。
上述の反応性基のなかでも、酸無水物基、カルボキシル基が好ましく、特に酸無水物基が好ましい。
酸無水物基を導入するための単量体(酸無水物)としては、例えば、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ブテニル無水コハク酸等の酸無水物が挙げられる。これらのなかでも、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸が好ましく、無水マレイン酸が特に好ましい。
カルボキシル基を導入するための単量体(カルボン酸)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等が挙げられる。
尚、これらの単量体は、それぞれ、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのなかでも、酸無水物により変性されたエラストマーや、カルボン酸により変性されたエラストマーが好ましく、特に無水マレイン酸により変性されたエラストマーが好ましい。より具体的には、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン・1−ブテン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン・1−ヘキセン共重合体及び無水マレイン酸変性エチレン・1−オクテン共重合体等の、無水マレイン酸により変性されたエラストマーが好ましい。
上記変性エラストマー(C)を含む相(微分散相)の径の平均値は特に限定されないが、優れた耐衝撃性及び衝撃エネルギー吸収性が得られるという観点から、例えば、5〜1000nmであることが好ましく、より好ましくは8〜600nm、更に好ましくは10〜400nm、特に好ましくは15〜350nmである。尚、この平均値は、電子顕微鏡を用いて得られる画像において、無作為に選択されたポリアミド系樹脂分散相の中の100個の粒状体(成分(C)及び成分(C)とポリアミド樹脂の反応物からなる相)に対して測定された径の平均値である。
また、上記ポリアミド形樹脂分散相の最大径の上限は特に限定されないが、優れた耐衝撃性及び衝撃エネルギー吸収性が得られるという観点から、20000nmであることが好ましく、より好ましくは10000nm、更に好ましくは8000nm、特に好ましくは4000nmである。但し、下限は、通常、5nm(特に10nm、更には15nm、とりわけ50nm)である。上記最大径は、電子顕微鏡画像から得られた測定値とすることができる。
上記オレフィン系樹脂組成物に含まれる多数のポリアミド形樹脂分散相について、形状及び大きさが互いにほぼ同じものであってよいし、2種又は3種以上のほぼ同じ最大径のものの組合せであってよいし、大きさが上記範囲でばらついたものであってもよい。
尚、界面相の厚みは特に限定されない。
上記熱安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物等が挙げられる。
上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物等が挙げられる。
上記帯電防止剤としては、ノニオン系化合物、カチオン系化合物、アニオン系化合物等が挙げられる。
上記難燃剤としては、ハロゲン系化合物、リン系化合物(窒素含有リン酸塩化合物、リン酸エステル等)、窒素系化合物(グアニジン、トリアジン、メラミン又はこれらの誘導体等)、無機化合物(金属水酸化物等)、ホウ素系化合物、シリコーン系化合物、硫黄系化合物、赤リン系化合物等が挙げられる。
上記難燃助剤としては、アンチモン化合物、亜鉛化合物、ビスマス化合物、水酸化マグネシウム、粘土質珪酸塩等が挙げられる。
ポリアミド樹脂系分散相の含有割合がこの範囲である場合、耐衝撃特性及び衝撃エネルギー吸収性に優れるエネルギー吸収体を得ることができる。特に、耐衝撃特性、衝撃エネルギー吸収性及び成形性の性能バランスに優れたものとすることができる。
成分(C)の含有割合がこの範囲である場合、連続相内に、成分(B)及び(C)を、ポリアミド系樹脂分散相としてより小さく分散させることができる。更に、比重の大きな成分(B)の使用量を減じてオレフィン系樹脂組成物からなるエネルギー吸収体の比重を低下させることができる。これにより、軽量でありながら、耐衝撃特性及び衝撃エネルギー吸収性に優れるエネルギー吸収体を得ることができる。更には、このような機械的特性を十分に維持しながら、成分(B)の含有量を減じることができることにより、オレフィン系樹脂組成物からなるエネルギー吸収体の表面の艶を抑えてグロスの低い外観を得ることができる。従って、優れた意匠性を発揮でき、直接視認される外装材や内装材への適用も可能である。
成分(B)の含有割合がこの範囲である場合、耐衝撃特性及び衝撃エネルギー吸収性に優れるエネルギー吸収体を得ることができる。特に、耐衝撃特性、衝撃エネルギー吸収性及び成形性の性能バランスに優れたものとすることができる。
上記他の構成材料としては、例えば、他のオレフィン樹脂、他の熱可塑性樹脂(オレフィン系樹脂組成物に含まれる樹脂、及び他のオレフィン樹脂を除く)、強化フィラー、難燃剤、難燃助剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、帯電防止剤等が挙げられる。尚、これらの他の構成材料は、単独で、又は、2種以上の組合せで用いることができる。
具体的な他のオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン等が挙げられる。
この際(即ち、オレフィン系樹脂組成物及び他のオレフィン樹脂の合計を100質量%とした場合)、上記成分(A)〜(C)の各含有割は、それぞれ、上述の含有割合にこの際のオレフィン系樹脂組成物の含有率(%)を乗じた値となる。
尚、バーフロー長さは、射出成形機にバーフロー金型(注入口径10mm、幅20mm且つ厚さ2mmの角渦巻き形状のキャビティを有する金型)を接続し、シリンダ温度190℃、型温度60℃、射出圧力150MPa、射出速度25〜200mm/秒、計量値60(スクリューを60mm後退させて、シリンダに60mm分の被射出物の貯留域を確保)の条件で射出成形して得られた成形体の長さである。
<引張試験>
測定方法;ISO527−1及びISO527−2
温度;23.0℃
試験速度;50±5mm/min
(但し、引張弾性率の測定時は、1±0.2mm/min)
試料形状;ISO3167(JIS K7139)にて規定される多目的試験片のタイプA
そして、このエネルギー吸収体は、その構造、用途等に応じた方法により製造されたものとすることができる。
エネルギー吸収体を中実成形体とする場合、原料組成物を、射出成形、押出成形(シート押出、異形押出)、Tダイ成形、ブロー成形、射出ブロー成形、インフレーション成形、中空成形、真空成形、圧縮成形、プレス成形、スタンピングモールド成形、トランスファ成形等に供することにより製造することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
また、エネルギー吸収体を発泡成形体とする場合、原料組成物を、化学発泡又は物理発泡させることにより製造することができる。この際、射出発泡成形、プレス発泡成形、押出発泡成形、スタンパブル発泡成形、加熱発泡成形等の公知の方法を適用することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
具体的には、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む第1原料を溶融混練する第1溶融混練工程と、得られた第1混練物及びオレフィン樹脂を含む第2原料を溶融混練する第2溶融混練工程とを、順次、備える調製方法により得られたもの(即ち、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物と、オレフィン樹脂との溶融混練物を含有する熱可塑性樹脂組成物)を用いることが好ましい。
また、上記溶融混練物としては、第2溶融混練工程に続き、得られた第2混練物(オレフィン系樹脂組成物)と、他のオレフィン樹脂とを混練したものを用いることもできる。
尚、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーは同時に溶融混練されたものであってもよい。
また、上記第2溶融混練工程において、第1混練物及びオレフィン樹脂の溶融混練は、これらの全量を一括して行ってよいし、いずれか一方を分割して添加しながら行ってもよい。この際の混練温度は、190〜350℃が好ましく、より好ましくは200〜300℃、更に好ましくは205〜260℃である。
尚、第1混練物、第2混練物は、ペレット化等により固形化された形態であってもよいし、溶融物であってもよい。
また、上記変性エラストマーは、ポリアミド樹脂と反応し得る反応性基が付与されたエラストマーであることが好ましく、上記記載のものが適用される。上記原料組成物の調製に用いる変性エラストマーとしては、三井化学株式会社製のα−オレフィンコポリマー「タフマーシリーズ」(商品名)やダウケミカル社製の「AMPLIFYシリーズ」(商品名)等を用いることができる。
これらの配合量が範囲である場合、耐衝撃特性及び衝撃エネルギー吸収性に優れるエネルギー吸収体を得ることができる。特に、耐衝撃特性、衝撃エネルギー吸収性及び成形性の性能バランスに優れたものとすることができる。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド6を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%、更に好ましくは10〜35質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド610を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは5〜40質量%、更に好ましくは10〜40質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド11を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜55質量%、より好ましくは10〜55質量%、更に好ましくは15〜55質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド12を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜35質量%、より好ましくは5〜35質量%、更に好ましくは10〜35質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド1010を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜55質量%、より好ましくは5〜55質量%、更に好ましくは10〜55質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、ポリアミド10Tを用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜45質量%、より好ましくは5〜45質量%、更に好ましくは10〜45質量%である。
上記ポリアミド樹脂として、PAMXD6を用いる場合、その使用量は、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの合計を100質量%とした場合に、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは5〜40質量%、更に好ましくは10〜40質量%である。
この形態である場合、衝撃エネルギー吸収性をより向上させることができ、割れ等の破壊をより抑制することができる。
衝撃吸収壁(2)の厚みは特に限定されず、目的や用途に応じて適宜調整することができる。例えば、この厚みは、10mm以下(特に1〜8mm、更には2〜4mm)とすることができる。
上記中空部(5)の断面形状は四角形(図1参照)のみに限定されず、円形状、楕円形状、三角形や六角形(図2参照)等の他の多角形状とすることができる。
中空部(5)の数は特に限定されない。特に、複数の中空部(5)を有する形態とすることができる(図2参照)。
尚、上記「ハニカム構造」とは、中空部(5)の断面形状が、正六角形からなる場合のみならず、1種の多角形からなるもの(図1参照)や、2種以上の多角形の組合せからなるものを含む概念である。
尚、エネルギー吸収体(1)は、図1及び図2に示すように、衝撃吸収骨格(3)のみから構成されていてもよいし、後述の実施形態のように、衝撃吸収骨格(3)以外にも他の構成部材を備えるものであってもよい。
また、外装部(4)には、取付部位(8)や補強リブ等が形成されていてもよい。
そのため、車両用部品(自動車用、自転車用)、船舶用部品、航空用部品、産業資材、事務部品、生活用品、玩具、スポーツ用品、建材部品、構造物、医療用品、農林水産業関連部品等に好適である。例えば、車両用部品、船舶用部品又は航空用部品では、外装部品、内装部品又はこれらの基材として好適である。
生活用品としては、食品トレイ、ヘルメット、靴、本立て、食器、掃除用具等が挙げられる。
スポーツ用品としては、プロテクター(野球、サッカー、モータースポーツ)、アウトドア用品、登山用具等が挙げられる。
構造物としては、道路標識等が挙げられる。
医療用品としては、マウスピース、医療機器、医薬品容器等が挙げられる。
農林水産業関連部品としては、浮き具、植木鉢(プランタ)、養殖関係器具等が挙げられる。
[1]評価用成形体の製造
<実施例1>
オレフィン系樹脂組成物(エネルギー吸収体)の全体を100質量%とした場合に、オレフィンが55質量%、ポリアミド樹脂が25質量%、変性エラストマーが20質量%の割合で含まれるオレフィン系樹脂組成物によって構成される実施例1の評価用成形体を以下の手順で作成した。
ポリアミド樹脂[ナイロン11樹脂、アルケマ株式会社製、品名「Rilsan BMN O」、重量平均分子量18,000、融点190℃]のペレットと、変性エラストマー[無水マレイン酸変性エチレン・ブテン共重合体(変性EBR)、三井化学株式会社製、品名「タフマー MH7020」、MFR(230℃)=1.5g/10分]のペレットと、をドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機(Coperion社製、スクリュー径50mm、L/D=48)に投入し、混練温度210℃、押出速度150kg/時間、スクリュー回転数500回転/分の条件で溶融混練を行い、ペレタイザーを介して、第1混練物のペレットを得た。
上記(1−1)で得られた第1混練物のペレットと、オレフィン樹脂[ポリプロピレン樹脂(ホモポリマー)、日本ポリプロ株式会社製、品名「ノバテック MA1B」、重量平均分子量312,000、融点165℃]のペレットと、をドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機(Coperion社製、スクリュー径50mm、L/D=48)に投入し、混練温度210℃、押出速度150kg/時間、スクリュー回転数500回転/分の条件で溶融混練を行い、更に、ペレタイザーを用いて押し出された熱可塑性樹脂組成物を裁断して実施例1の熱可塑性樹脂組成物のペレットを作製した。その後、得られた実施例1の熱可塑性樹脂組成物のペレットを、射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、40トン射出成形機)のホッパーに投入し、設定温度210℃、金型温度40℃の射出条件で後述する各測定及び評価に用いられる評価用成形体(物性測定用試験片)を射出成形した。
評価用成形体から切り出した試料を、樹脂包埋した後、ダイヤモンドナイフ装着のウルトラミクロトームにてトリミング・断面作製を行い、金属酸化物による蒸気染色を施した。得られた染色後の断面から採取した超薄切片試料を、透過型電子顕微鏡(TEM、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式「HT7700」)を用いて観察することにより、相構造を確認した。
その結果、図4の模式図に示すように、オレフィン樹脂を含む連続相11と、連続相11中に分散されており、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含むポリアミド樹脂系分散相12と、このポリアミド樹脂系分散相12におけるポリアミド樹脂を含む母相13の中に分散された変性エラストマーを含む微分散相14と、連続相11及びポリアミド樹脂系分散相12の間に存在しており、変性エラストマーを含む界面相15と、が認められた。
上述の実施例1と同様の手順にて、オレフィン系樹脂組成物(エネルギー吸収体)の全体を100質量%とした場合に、オレフィンが30質量%、ポリアミド樹脂が60質量%、変性エラストマーが10質量%の割合で含まれるオレフィン系樹脂組成物によって構成される、実施例2の熱可塑性樹脂組成物のペレットを作製した。その後、得られた実施例2の熱可塑性樹脂組成物のペレットを用いて、実施例1と同様にして、後述する各測定及び評価に用いられる評価用成形体を射出成形した。
その結果、オレフィン樹脂及びポリアミドを含む共連続相と、オレフィン樹脂からなる連続相中に分散されており、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含むポリアミド樹脂系分散相と、このポリアミド樹脂系分散相におけるポリアミド樹脂を含む母相の中に分散された変性エラストマーを含む微分散相と、オレフィン樹脂からなる連続相及びポリアミド樹脂系分散相の間に存在しており、変性エラストマーを含む界面相と、が認められた。
以下の樹脂ペレットを用いて、上述の実施例1と同様にして、後述する各測定及び評価に用いられる評価用成形体(比較例1〜4)を射出成形した。
比較例1で用いた樹脂;PP(ブロックPP、「J966HP」、プライムポリマー社製)
比較例2で用いた樹脂;PC/ABS(「テクニエースPAX1439」、日本A&L社製)
比較例3で用いた樹脂;PC/PBT(「XENOY 1103」、Sabic社製)
比較例4で用いた樹脂;PA/PPE(「Noryl GTX」、Sabic社製)
実施例1〜2及び比較例1〜4の各評価用成形体を用いて、以下の測定を行い、それらの結果を表1に示した。
(2−1)シャルピー衝撃強度の測定
JIS K7111−1に準拠してシャルピー衝撃強度の測定を行った。その結果を表1に示す。尚、このシャルピー衝撃強度の測定では、ノッチ(タイプA)を有する試験片を用い、温度23℃において、エッジワイズ試験法による衝撃の測定を行った。
(2−2)曲げ弾性率の測定
JIS K7171に準拠して曲げ弾性率の測定を行った。その結果を表1に示した。尚、この曲げ弾性率は、各試験片を支点間距離(L)64mmとした2つの支点(曲率半径5mm)で支持しつつ、支点間中心に配置した作用点(曲率半径5mm)から速度2mm/分にて荷重の負荷を行い測定した。
実施例1〜2及び比較例1〜4の各評価用成形体を用いて、下記条件での引張試験を行い、応力と伸び率との相関を図5に示した。また、この際における破断時応力及び破断時伸びを表1に併記した。
尚、引張試験時の条件は、以下の通りである。
測定方法;ISO527−1及びISO527−2
温度;23.0℃
試験速度;50±5mm/min
(但し、引張弾性率の測定時は、1±0.2mm/min)
試料形状;ISO3167(JIS K7139)にて規定される多目的試験片のタイプA
実施例1〜2及び比較例2〜4の各評価用成形体を構成している樹脂組成物のバーフロー長さを以下のように測定し、その結果を表1に併記した。
各評価用成形体の作成に用いた押出機にバーフロー金型(図6に示す注入口91の口径が10mmであり、且つ、幅20mm、厚さ2mmの角渦巻き形状のキャビティ92を有する金型9)を接続し、シリンダ温度190℃、型温度60℃、射出圧力150MPa、射出速度25〜200mm/sec(25mm/sec、50mm/sec、100mm/sec、200mm/sec)、計量値60(スクリューを60mm後退させて、シリンダに60mm分の被射出物の貯留域を確保)の条件で射出成形して得られた成形体の長さをバーフロー長さとして測定した。
表1によれば、比較例1〜4における樹脂組成物は、シャルピー衝撃強度が17〜60kJ/m2であり、曲げ弾性率が1000〜2300MPaであった。これに対し、実施例1〜2における樹脂組成物は、シャルピー衝撃強度が72.9〜90kJ/m2であり、曲げ弾性率が775〜1180MPaであり、優れた耐衝撃性を有することが確認できた。
また、表1の破断時応力及び破断時伸びの結果、並びに図5によれば、実施例1〜2における樹脂組成物は、比較例1〜4よりも塑性変形開始までの応力が低く、且つ破断するまでの伸び率が高く、衝撃荷重を受けた際に、優れた衝撃吸収性を発揮するとともに、衝撃荷重を与える側への反力を低減できることが確認できた。
以上のことから、本実施例の樹脂組成物によって、耐衝撃性に優れると共に、衝撃エネルギー吸収性に優れたエネルギー吸収体が得られると考えられる。また、破断時伸びが高いため、衝撃を受けた際に良好な延展性(伸び性能)及びリペア性(修復性能)を示し、割れ等の破壊が生じ難いエネルギー吸収体が得られると考えられる。尚、過度の衝撃を受けて割れてしまった場合においても、延性破壊するため、周囲への影響を抑制することができると考えられる。
これに対し、実施例1〜2における樹脂組成物のバーフロー長さは、射出速度25〜200mm/secにおいて、504〜620mmであり、比較例2〜4の結果の約1.3〜4.3倍の値であった。
以上のことから、実施例1〜2における樹脂組成物は流動性に優れており、優れた賦形性(成形性)を有することが確認できた。従って、本実施例の樹脂組成物によって、精細な形状のエネルギー吸収体が得られると考えられる。
そして、本明細書には下記内容も含まれる。
(1)のエネルギー吸収体は、オレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、該ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーとを配合してなるオレフィン系樹脂組成物によって構成されるエネルギー吸収体において、
前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂を含む連続相と、該連続相の中に分散されたポリアミド樹脂系分散相とを有しており、
前記ポリアミド樹脂系分散相は、前記ポリアミド樹脂を含む母相の中に前記エラストマーを含む構造を有することを要旨とする。
(2)のエネルギー吸収体は、上記(1)において、前記ポリアミド樹脂系分散相の割合は、前記連続相及び前記ポリアミド樹脂系分散相の合計を100質量%とした場合に、90質量%以下であることを要旨とする。
(3)のエネルギー吸収体は、上記(1)又は(2)において、前記オレフィン樹脂がプロピレンに由来する構造単位を含む重合体であることを要旨とする。
(4)のエネルギー吸収体は、上記(1)乃至(3)のうちのいずれかにおいて、前記エラストマーが、炭素原子数が3〜8のα−オレフィンに由来する構造単位を含むα−オレフィン系共重合体であることを要旨とする。
(5)のエネルギー吸収体は、上記(1)乃至(4)のうちのいずれかにおいて、前記反応性基が、酸無水物基又はカルボキシル基であることを要旨とする。
(6)のエネルギー吸収体は、上記(1)乃至(5)のうちのいずれかにおいて、衝撃荷重を受ける方向に面方向が沿った衝撃吸収壁を有する衝撃吸収骨格を備えており、
前記衝撃荷重を受けた際に、前記衝撃吸収壁が圧潰することで衝撃を吸収することを要旨とする。
(7)のエネルギー吸収体は、上記(6)において、前記衝撃吸収骨格は、前記衝撃吸収壁に囲まれて形成される筒状の中空部を有することを要旨とする。
(8)のエネルギー吸収体は、上記(7)において、前記衝撃吸収骨格は、前記筒状の中空部を複数有するハニカム構造であることを要旨とする。
(9)のエネルギー吸収体は、上記(1)乃至(8)のうちのいずれかにおいて、車両用エネルギー吸収体であることを要旨とする。
更に、本明細書には下記内容も含まれる。
(1)オレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、該ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーとを配合してなるオレフィン系樹脂組成物によって構成されるエネルギー吸収体において、
前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂を含む連続相と、該連続相の中に分散されたポリアミド樹脂系分散相とを有しており、
前記ポリアミド樹脂系分散相は、前記ポリアミド樹脂を含む母相の中に前記エラストマーを含む構造を有し、
破断時伸びが80〜500%であることを特徴とするエネルギー吸収体。
(2)前記破断時伸びが150〜400%である前記(1)に記載のエネルギー吸収体。
(3)ブロックポリプロピレンにおける前記破断時伸びに対する、前記樹脂組成物の前記破断時伸びが3.6倍以上である前記(1)又は(2)に記載のエネルギー吸収体。
(4)破断されるまでの応力(MPa)と伸び(%)との関係において、前記応力と前記伸びとの積の和が、ブロックポリプロピレンにおける前記和に対する前記樹脂組成物の前記和の比が19倍以上である前記(1)乃至(3)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(5)前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記エラストマーの含有割合は、前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記ポリアミド樹脂と前記エラストマーとの合計を100質量%とした場合、36〜60質量%であ前記(1)乃至(4)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(6)前記エラストマーの含有割合は、前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、13〜40質量%である前記(1)乃至(5)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(7)前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂を含む連続相一つと、前記連続相の中に分散された前記ポリアミド樹脂系分散相と、前記ポリアミド樹脂系分散相の中に分散された前記エラストマーとを含む微分散相と、前記連続相と前記ポリアミド樹脂系分散相との間に存在し且つ前記エラストマーを含み界面相と、を備え、前記連続相が一つであるサラミ構造を示し、
前記前記オレフィン樹脂の含有割合は、前記オレフィン樹脂及び前記ポリアミド樹脂を100質量%とした場合、55〜70質量%である前記(1)乃至(6)のいずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(8)前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は15〜45質量%、前記エラストマーの含有割合は13〜37質量%である前記(1)乃至(6)のいずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(9)前記ポリアミド樹脂がポリアミド11であり、
前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は15〜45質量%、前記エラストマーの含有割合は15〜35質量%である前記(8)に記載のエネルギー吸収体。
(10)車両用エネルギー吸収体である前記(7)乃至(9)のいずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(11)オレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、該ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーとを配合してなるオレフィン系樹脂組成物によって構成されるエネルギー吸収体において、
前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂を含む連続相と、該連続相の中に分散されたポリアミド樹脂系分散相とを有しており、
前記ポリアミド樹脂系分散相は、前記ポリアミド樹脂を含む母相の中に前記エラストマーを含む構造を有し、
破断時伸びが80〜500%であり、
衝撃荷重を受ける方向に面方向が沿った衝撃吸収壁を有する衝撃吸収骨格を備えており、
前記衝撃荷重を受けた際に、前記衝撃吸収壁が圧潰することで衝撃を吸収することを特徴とするエネルギー吸収体。
(12)前記破断時伸びが150〜400%である前記(11)に記載のエネルギー吸収体。
(13)ブロックポリプロピレンにおける前記破断時伸びに対する、前記樹脂組成物の前記破断時伸びが3.6倍以上である前記(11)又は(12)に記載のエネルギー吸収体。
(14)破断されるまでの応力(MPa)と伸び(%)との関係において、前記応力と前記伸びとの積の和が、ブロックポリプロピレンにおける前記和に対する前記樹脂組成物の前記和の比が19倍以上であ前記(11)乃至(13)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(15)前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記エラストマーの含有割合は、前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記ポリアミド樹脂と前記エラストマーとの合計を100質量%とした場合、36〜60質量%である前記(11)乃至(14)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(16)前記エラストマーの含有割合は、前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、13〜40質量%である前記(11)至(15)のいずれか一項に記載のエネルギー吸収体。
(17)前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂を含む連続相一つと、前記連続相の中に分散された前記ポリアミド樹脂系分散相と、前記ポリアミド樹脂系分散相の中に分散された前記エラストマーとを含む微分散相と、前記連続相と前記ポリアミド樹脂系分散相との間に存在し且つ前記エラストマーを含み界面相と、を備え、前記連続相が一つであるサラミ構造を示す前記(11)乃至(16)のいずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(18)前記前記オレフィン樹脂の含有割合は、前記オレフィン樹脂及び前記ポリアミド樹脂を100質量%とした場合、55〜70質量%である前記(17)に記載のエネルギー吸収体。
(19)前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は15〜45質量%、前記オレフィン樹脂の含有割合は13〜37質量%である前記(11)乃至(16)のいずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(20)前記ポリアミド樹脂がポリアミド11であり、
前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は15〜45質量%、前記オレフィン樹脂の含有割合は15〜35質量%である
る前記(19)に記載のエネルギー吸収体。
(21)前記衝撃吸収骨格は、前記衝撃吸収壁に囲まれて形成される筒状の中空部を有する前記(11)乃至(20)いずれ一項に記載のエネルギー吸収体。
(22)前記衝撃吸収骨格は、前記筒状の中空部を複数有するハニカム構造であ前記(21)に記載のエネルギー吸収体。
(23)車両用エネルギー吸収体である前記(21)又は(22)に記載のエネルギー吸収体。
Claims (10)
- オレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーとを配合してなるオレフィン系樹脂組成物によって構成されるエネルギー吸収体において、
前記オレフィン系樹脂組成物は、前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は2〜90質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は1〜75質量%、前記エラストマーの含有割合は1〜60質量%であり、
前記オレフィン樹脂を含む連続相と、前記連続相の中に分散されたポリアミド樹脂系分散相とを有しており、
前記ポリアミド樹脂系分散相は、前記ポリアミド樹脂を含む母相の中に前記エラストマーを含む構造を有し、
衝撃荷重を受ける方向に面方向が沿った衝撃吸収壁を有する衝撃吸収骨格を備えており、
前記衝撃荷重を受けた際に、前記衝撃吸収壁が圧潰することで衝撃を吸収することを特徴とする衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。 - 前記オレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂及び前記エラストマーの全体を100質量%とした場合、前記オレフィン樹脂の含有割合は35〜70質量%、前記ポリアミド樹脂の含有割合は10〜45質量%、前記エラストマーの含有割合は15〜35質量%である請求項1に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記エラストマーの含有割合は、前記ポリアミド樹脂系分散相に含まれる前記ポリアミド樹脂と前記エラストマーとの合計を100質量%とした場合、36〜60質量%である請求項1又は2に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 前記オレフィン系樹脂組成物は、前記連続相と前記ポリアミド樹脂系分散相との間に存在し且つ前記エラストマーを含む界面相を備え、破断時伸びが150〜350%である請求項1乃至3のいずれ一項に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 前記衝撃吸収骨格は、前記衝撃吸収壁に囲まれて形成される筒状の中空部を有する請求項1乃至5のいずれ一項に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 前記衝撃吸収骨格は、前記筒状の中空部を複数有するハニカム構造である請求項5に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 前記中空部の一端側を塞ぐ他の壁部を有し、
前記衝撃吸収壁は、前記他の壁部から立設されており、前記他の壁部と一体成形されている請求項5又は6に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。 - 前記衝撃吸収壁は、厚さが1〜10mmである請求項1乃至7のいずれ一項に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 発泡成形体である請求項1乃至8のいずれ一項に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
- 車両用エネルギー吸収体である請求項1乃至9のいずれ一項に記載の衝撃吸収壁圧潰用エネルギー吸収体。
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