JP7094758B2

JP7094758B2 - 衝撃吸収材

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Publication number: JP7094758B2
Application number: JP2018074752A
Authority: JP
Inventors: 竜太沓水; 義仁矢野; 拓也中川; 正太郎丸橋
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2022-07-04
Anticipated expiration: 2038-04-09
Also published as: JP2019182981A

Description

本発明は、衝撃吸収材に関する。

従来、衝突時のエネルギーを吸収するために、運動場の壁やフェンス、ヘルメットの内張り、梱包用緩衝材などに衝撃吸収材が汎用されてきた。近年、省エネルギー化社会への対応の一環として自動車の軽量化が図られており、バンパー等の自動車外装材にも樹脂材料からなる衝撃吸収材が汎用されてきている。例えば、ポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂発泡粒子を型内発泡成形して得られる発泡成形体は、軽量であるとともに、圧縮強度、耐熱性、耐薬品性等にも優れるため、自動車用バンパー芯材に使用されている。

しかし、衝撃吸収材として汎用されているポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂発泡体は、温度変化による衝撃エネルギー吸収特性の変動が大きい問題がある。中でも、自動車外装材は高温から低温に渡る幅広い温度条件下で使用されるため、安全性の観点から、幅広い温度範囲において一定の衝撃エネルギー吸収性能が発揮されることが望まれる。

当該問題に鑑み、環境温度が変化しても衝撃エネルギー吸収性能が変化しない衝撃吸収材の開発がなされている。例えば、特許文献１では、高温においてもエネルギー吸収特性の変化が小さい硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収体が開示されている。特許文献２では、－５０～＋２３℃の温度範囲内において曲げ破断点変位の変動が小さい、高密度ポリエチレン系樹脂およびポリスチレン系樹脂を含む複合樹脂発泡体からなる自動車用外装材が開示されている。

特開平５－３３１３６４号公報特開２０１２－２５３４７号公報特開２０１７－８８８３４号公報

本発明は、衝撃エネルギー吸収性能の温度依存性が小さい衝撃吸収材を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明者らが鋭意検討したところ、衝撃エネルギー吸収性能の温度依存性が著しく低減した樹脂発泡体を製造することに成功し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含有する発泡成形体からなり、次の（１）または（２）を満たす衝撃吸収材（以下、「本発明に係る衝撃吸収材」と称することがある。）；
（１）－３０℃～９０℃における５％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である、
（２）－３０℃～９０℃における５０％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である、
に関する。

本発明に係る衝撃吸収材において、上記発泡成形体の密度が１２ｋｇ／ｍ^３～５０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。

本発明に係る衝撃吸収材において、上記発泡成形体が型内発泡成形体であることが好ましい。

本発明に係る衝撃吸収材において、上記発泡成形体が、９０℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内であることが好ましい。

本発明に係る衝撃吸収材は、自動車用部材に好適である。

本発明に係る衝撃吸収材は、バンパーに用いることができ、中でもバンパー芯材に最適である。

本発明によれば、衝撃エネルギー吸収性能の温度依存性が小さい衝撃吸収材を得ることができる。

実施例および比較例で製造した各発泡成形体の、測定温度に対する５％圧縮強度を示すグラフである。実施例および比較例で製造した各発泡成形体の、測定温度に対する５０％圧縮強度を示すグラフである。

本発明の衝撃吸収材は、（１）－３０℃～９０℃における５％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である、または（２）－３０℃～９０℃における５０％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である発泡成形体からなることを特徴とする。本発明の衝撃吸収材は、－３０℃～９０℃という広い温度範囲において圧縮強度の比（最大値／最小値）が上記範囲であるため、温度変化に対する衝撃エネルギー吸収特性の変動がより一層小さく抑えられ、使用環境における温度範囲でほぼ一定の衝撃エネルギー吸収性能を奏することができる。

従来、特許文献３に開示されるように、ポリスチレン系樹脂にポリフェニレンエーテル系樹脂を配合することにより耐熱性を向上させて、専ら、高い耐熱性が要求される部材に使用することが一般的である。しかし、本発明者らは、ポリスチレン系樹脂とポリフェニレンエーテル系樹脂との混合樹脂発泡体が５％圧縮強度および５０％圧縮強度の温度依存性が極めて小さいことを発見し、従来適用されることのなかった、温度変化による衝撃エネルギー吸収性能の変動が小さいことが訴求される衝撃吸収材に使用できることを見出した。

衝撃エネルギー吸収性能がより一層安定する点から、上記圧縮強度の比は、５％圧縮強度の場合は、２．０以下であることが好ましく、１．８以下がより好ましい。また、５０％圧縮強度の場合は、２．０以下であることが好ましく、１．８以下がより好ましい。一方、上記圧縮強度の比の下限値はともに１である。なお、「５％圧縮強度」および「５０％圧縮強度」の定義については、後述する。

上記圧縮強度の比は、上記（１）または（２）のいずれかを満たせばよいが、、上記（１）および（２）を満たすことが好ましい。

本発明の衝撃吸収材は、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含む発泡成形体からなる。

スチレン系樹脂は、スチレン単独重合体（スチレンホモポリマー）のみならず、本発明に係る効果を損なわない範囲で、スチレンと、スチレンと共重合可能な他の単量体又はその誘導体とが共重合されているものであっても良い。

スチレンと共重合可能な他の単量体又はその誘導体（以下、「他の単量体又はその誘導体」と称することがある。）としては、例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、及びトリクロロスチレン等のスチレン誘導体；ジビニルベンゼン等の多官能性ビニル化合物；アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、及びメタクリル酸ブチル等の（メタ）アクリル酸エステル化合物；（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物；ブタジエン等のジエン系化合物又はその誘導体；無水マレイン酸、及び無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸無水物；Ｎ－メチルマレイミド、Ｎ－ブチルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、Ｎ－（２）－クロロフェニルマレイミド、Ｎ－（４）－ブロモフェニルマレイミド、及びＮ－（１）－ナフチルマレイミド等のＮ－アルキル置換マレイミド化合物等があげられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用しても良い。

スチレン系樹脂としては、スチレン単独重合体、及び／又は、他の単量体又はその誘導体とスチレンとの共重合体に限らず、本発明に係る効果を損なわない範囲で、他の単量体又はその誘導体の単独重合体若しくはそれらの共重合体とのブレンド物であっても良い。

比較的安価で、特殊な方法を用いずに低圧の水蒸気等で発泡成形ができ、断熱性、難燃性、緩衝性のバランスに優れる点から、スチレンホモポリマー、スチレン－アクリロニトリル共重合体、又はスチレン－アクリル酸ブチル共重合体が好ましい。

スチレン系樹脂のメルトフローレート（以下、「ＭＦＲ」と称する。）は、１～１５ｇ／１０分のものを用いることが好ましい。ＭＦＲがこの範囲にあると、発泡性（高倍率、高独気率）や表面美麗性に優れる傾向にある。また、得られる発泡成形体は、圧縮強度、曲げ強度または曲げたわみ量といった機械的強度や、靱性などの特性のバランスがとれたものとなる。より好ましい範囲は、２～１０ｇ／１０分である。なお、本発明におけるＭＦＲは、ＪＩＳＫ７２１０により測定される値である。

ポリフェニレンエーテル系樹脂としては、下記一般式（１）で表される構成単位を有する重合体を使用できる。

一般式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、または、ハロゲンと一般式（１）中のベンゼン環との間に少なくとも二個の炭素原子を有するハロアルキル基またはハロアルコキシ基であって第３α－炭素を含まない置換基を示す。また、ｎは重合度を示す整数である。

一般式（１）で表されるポリフェニレンエーテル系樹脂としては、具体的には、例えば、ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジエチル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－エチル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－プロピル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－ブチル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジプロピル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－エチル－６－プロピル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジブチル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジラウリル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジフェニル－１，４－ジフェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジメトキシ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジエトキシ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メトキシ－６－エトキシ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－エチル－６－ステアリルオキシ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジクロロ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－フェニル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－クロロ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－メチル－６－ブロモ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－エチル－６－クロロ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジベンジル－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－エトキシ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２－クロロ－１，４－フェニレン）エーテル、ポリ（２，６－ジブロモ－１，４－フェニレン）エーテル等が挙げられるが、これら樹脂に限定されない。この中でも特に、一般式（１）中のＲ^１およびＲ^２が炭素数１～４のアルキル基であり、Ｒ^３およびＲ^４が水素若しくは炭素数１～４のアルキル基である構造に相当するポリフェニレンエーテル系樹脂がより好ましい。これら樹脂は一種類のみを用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明の目的を損なわない範囲で、架橋されたポリフェニレンエーテル系樹脂を用いてもよい。

本実施態様において、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂の配合量は、上記５％圧縮強度または５０％圧縮強度の最小値に対する最大値の比が満たされる範囲であれば適宜設定してよい。但し、使用環境（－３０℃～９０℃）での発泡成形体の寸法精度を確保するために、配合量を設定することが好ましい。具体的には、スチレン系樹脂１００重量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１８重量部以上であることが好ましく、２０重量部以上がより好ましく、３０重量部以上がさらに好ましい。また、発泡性の観点からは、スチレン系樹脂１００重量部に対してポリフェニレンエーテル系樹脂が１５０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下がより好ましく、８０重量部がさらに好ましく、７０重量部以下が尚更好ましく、４７重量部未満が特に好ましい。

本実施形態においては、上記樹脂の他に、ジエン系ゴム強化ポリスチレンやアクリル系ゴム強化ポリスチレン等のエラストマー類、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリアミドに代表されるエンプラ系樹脂、或いはポリフェニレンスルファイドに代表されるスーパーエンプラ系樹脂等の、他の一種類以上の樹脂をさらに混合してもよい。特に限定されるわけではないが、樹脂成分１００重量％においてスチレン系樹脂およびポリフェニレン系エーテル系樹脂の総量が９０重量％以上含まれることが好ましく、９３重量％超がより好ましく、９５重量％以上がさらに好ましい。一方、上限値は１００重量％であることが好ましい。

本実施形態の発泡成形体には、外観美麗の観点から、炭素を含有させてもよい。炭素を含有することにより、所望の黒色を呈することができる。炭素としては、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブロック、サーマルブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、活性炭、膨張黒鉛などが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。断熱性も付与させられる点から、輻射伝熱抑制剤として作用しうる炭素が好ましい。ここでいう輻射伝熱抑制剤とは、近赤外又は赤外領域の光を反射、散乱又は吸収する特性を有する物質をいう。中でもコストに対する輻射伝熱抑制効果の高さからグラファイトが好ましい。グラファイトとしては、例えば、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、球状黒鉛、又は人造黒鉛等が挙げられる。高い輻射抑制効果を発揮する点から鱗片状黒鉛が好ましい。なお、本明細書において「鱗片状」という用語は、鱗状、薄片状又は板状を包含する。

本実施形態の発泡成形体には、発泡成形体を構成する成分１００重量％において炭素を０．１～２０重量％含有することが好ましく、２～１０重量％がより好ましい。

本実施形態の発泡成形体には、難燃性を向上させる点で、非ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤等の難燃剤をさらに含んでいてもよい。さらに、本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤、ラジカル発生剤、滑剤、加工助剤、発泡助剤、耐光性安定剤、帯電防止剤、顔料、染料、耐候性改良剤、耐衝撃改質剤、ガラスビーズ、無機充填材、輻射伝熱抑制剤、タルク等の核剤等を含んでいてもよい。これらの他の添加剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。

本実施形態の発泡成形体は、型内発泡成形体（ビーズ発泡体）であってもよいし、押出発泡体であってもよく、公知の発泡成形方法で製造することができる。例えば、発泡性樹脂粒子を予備発泡し次いで型内発泡成形することで製造してもよいし、押出発泡成形で製造してもよい。衝撃吸収材の軽量化および形状設計の自由度の高さの点から、ビーズ発泡体であることが好ましい。本実施形態として、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテルを含有する発泡性樹脂粒子を予備発泡させ、次いで型内発泡成形することにより発泡成形体を製造することができる。

本実施形態の一つとして、ビーズ発泡体の製造方法を以下に説明する。

ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテルを含有する発泡性樹脂粒子は、公知の製造方法により製造できるが、容易かつ安定的に製造できる点から次の製造方法が好ましい。

第１の発泡性樹脂粒子の製造方法としては、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含む樹脂成分、発泡剤、並びに、必要に応じて添加剤を溶融混練し、押出機以降に取り付けた小孔を多数有するダイスを通じて、加圧循環水で満たされたカッターチャンバー内に溶融混練物を押し出し、押し出し直後から、ダイスと接する回転カッターにより該溶融混練物を切断すると共に加圧循環水により冷却固化する方法である。

第２の発泡性樹脂粒子の製造方法としては、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含む樹脂成分、並びに必要に応じて添加剤を含有する樹脂粒子を水中に懸濁させると共に、発泡剤を供給して、発泡剤を該樹脂粒子に含有させることで、発泡性樹脂粒子を得る製造方法である。該樹脂粒子は、例えば、ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を溶融混練し造粒化する方法、または、ポリフェニレンエーテル系樹脂粒子にスチレン系単量体を含浸、重合させるシード重合法により製造することができる。

設備の簡便性、製造の容易さの点から、上記第１の発泡性樹脂粒子の製造方法が好ましい。

発泡剤は、特に限定されないが、発泡性と製品ライフのバランスが良く、実際に使用する際に高倍率化しやすい観点から、飽和脂肪族炭化水素が好ましく、炭素数３～６の炭化水素がより好ましく、炭素数４～５の炭化水素がさらに好ましい。発泡剤の炭素数が３以上であると揮発性が低くなり、発泡性樹脂粒子にした場合に発泡剤が逸散しにくくなるため、実際に使用する際に発泡工程で発泡剤が十分に残り、十分な発泡力を得ることが可能となり、高倍率化が容易となるため好ましい。また、炭素数が６以下であると、発泡剤の沸点が高すぎないため、予備発泡時の加熱で十分な発泡力を得やすく、高発泡化が易しい傾向となる。炭素数３～６の炭化水素としては、例えばプロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、ノルマルヘキサン、又はシクロヘキサン等の炭化水素が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。尚、高倍率化の容易性と製品ライフのバランスから、発泡剤として、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタンおよびノルマルペンタンからなる群より選択される少なくとも１種を含有することが特に好ましい。

発泡剤の添加量は、発泡性樹脂粒子の構成成分１００重量部に対して、２～１０重量部であることが好ましく、より好ましくは４～１０重量部である。発泡性樹脂粒子にした場合に発泡速度と発泡力のバランスがより良く、より安定して高倍率化しやすいという効果を奏する。発泡剤の添加量が２重量部以上では、発泡に必要な発泡力が十分であるから、高発泡化が容易となる傾向がある。また、発泡剤の量が１０重量部以下であると、発泡成形体に残存する発泡剤量を低減できるため、発泡成形体の耐熱性能を向上できる利点がある。更に、発泡成形体を製造する際の製造時間（成形サイクル）が短くなるため、製造コストを低くできる利点がある。

本実施形態においては、発泡助剤を使用してもよい。発泡助剤としては、大気圧下での沸点が２００℃以下である溶剤を望ましく使用でき、例えば、スチレン、トルエン、エチルベンゼン、もしくはキシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、もしくはメチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、又は酢酸エチル、もしくは酢酸ブチル等の酢酸エステル等が挙げられる。

発泡性樹脂粒子の予備発泡方法としては、公知の方法をいずれも使用できる。例えば、発泡性樹脂粒子を加熱水蒸気によって５～１１０倍に発泡させて予備発泡樹脂粒子とし、必要に応じて一定時間養生させた後、成形に使用すればよい。

得られた予備発泡樹脂粒子は、従来公知の成形機を用い、通常の成形条件にて、水蒸気により型内成形されて発泡体が作製される。使用される金型の形状により、複雑な形の型物成形体やブロック状の成形体を得ることができる。

本実施形態において、軽量性と衝撃吸収性の点から、衝撃吸収材たる発泡成形体の密度が１０ｋｇ／ｍ^３～２００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、１２ｋｇ／ｍ^３～５０ｋｇ／ｍ^３がより好ましく、１２ｋｇ／ｍ^３～４０ｋｇ／ｍ^３未満が更に好ましい。２００ｋｇ／ｍ^３を超えると、得られる発泡成形体の重量が増加する恐れがある。一方、１０ｋｇ／ｍ^３未満であると、衝撃吸収性能が低下する恐れがある。当該密度は、後述の方法にて測定される。

本実施形態において、発泡成形体の平均セル径が、好ましくは５０～１０００μｍ、より好ましくは１００～５００μｍである。１０００μｍを超える場合、衝撃吸収性能が低下する恐れがある。５０μｍ未満である場合、成形条件幅が狭くなる恐れがある。

本実施形態の衝撃吸収材は、使用環境における衝撃吸収材の寸法変化を抑制するの点から、９０℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内であることが好ましく、１００℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内がより好ましく、更に好ましくは、１１０℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内である。

本実施形態のビーズ発泡体の予備発泡粒子間の融着率については、５０％以上であることが好ましく、更に好ましくは７０％以上である。融着率が５０％未満であると、衝撃吸収性能の低下あるいはバラつきが生じる恐れがある。

本実施形態の衝撃吸収材は、温度変化による衝撃エネルギー強度の変動が小さい発泡成形体からなるため、広い温度範囲で使用されることが想定される状況下で効果的に機能しうる。中でも、本実施形態の衝撃吸収材は自動車のバンパー芯材に最適である。

本実施形態のバンパーは、本実施形態の衝撃吸収材からなるバンパー芯材を公知の方法により表皮材で被包することで製造されうる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

なお、以下の実施例及び比較例における測定方法及び評価方法は、以下のとおりである。

［予備発泡粒子の嵩発泡倍率］
予備発泡粒子の嵩発泡倍率は、予備発泡粒子を容積が２０００ｃｃになるようにメスシリンダーにいれ、重量を測定し、以下の式にて算出した。
嵩発泡倍率（ｃｃ／ｇ）＝２０００ｃｃ／〔予備発泡粒子の重量（ｇ）〕

［密度］
発泡成形体の密度は、ＪＩＳＫ７２２２：２００５に準拠して、以下の式により算出した。

密度（ｋｇ／ｍ^３）＝発泡成形体の重量（ｋｇ）／発泡成形体の体積（ｍ^３）

［平均セル径の測定方法］
得られた発泡成形体をカミソリで切削し、その断面を光学顕微鏡で観察して、断面における１０００μｍ×１０００μｍ四方の範囲内に存在するセル数を計測した。そして、以下の式を用いて算出した値を平均セル径（面積平均径）とした。

平均セル径（μｍ）＝２×［１０００μｍ×１０００μｍ／（セル数×π）］^１／２
尚、発泡成形体中の任意の５箇所の平均セル径を算出し、その平均値を水準の平均セル径とした。

［５％圧縮強度及び５０％圧縮強度の測定方法］
得られた発泡成形体から縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ５０ｍｍに切り出し、試験片とした（但し、発泡成形体スキン層は含まない）。恒温槽付引張圧縮万能材料試験機テクノグラフ（ミネベア社製）を用いて、試験環境温度を－３０℃～＋９０℃に設定し、試験片を当該恒温槽中に３～５時間静置し、試験片温度を試験環境温度に調整した。その後、圧縮速度１０ｍｍ／ｍｉｎとして、－３０～＋９０℃の温度範囲における、５％圧縮時（２．５ｍｍ変位時）及び５０％圧縮時（２５ｍｍ変位時）の圧縮強度（ＭＰａ）を測定し、その最大値と最小値とから、最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）を求めた。なお、上記最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）を求めるにあたっては、－３０～＋９０℃の温度範囲における５％圧縮時（２．５ｍｍ変位時）及び５０％圧縮時（２５ｍｍ変位時）の圧縮強度（ＭＰａ）が測定できることを前提とする。

前記試験片につき上記［密度］の測定方法と同様にして密度を測定し、その平均値を「圧縮試験片の平均密度」とした。

各発泡成形体の、－３０～＋９０℃の温度範囲における、５％圧縮時（２．５ｍｍ変位時）及び５０％圧縮時（２５ｍｍ変位時）の圧縮強度（ＭＰａ）をグラフ化し図１および図２に示した。

［加熱寸法変化率］
得られた発泡成形体から縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ８０ｍｍに切り出した試験片を、ＪＩＳＫ６７６７：１９９９（高温時の寸法安定性：Ｂ法）に準拠して、９０℃で２２時間加熱前後、及び１１０℃で２２時間加熱前後の縦及び横の加熱寸法変化率を測定した。その後、縦及び横方向の加熱寸法変化率の大きい値を加熱寸法変化率とした。

（グラファイトマスターバッチの製造例）
バンバリーミキサーに、ポリスチレン系樹脂（ＰＳジャパン株式会社製；６８０）４９重量％、グラファイト（グラファイト（丸豊鋳材製ＳＧＰ－４０Ｂ）５０重量％、エチレンビスステアリン酸アミド１重量％の全重量１００重量％となる様に原料投入して、５ｋｇｆ／ｃｍ^２の荷重をかけた状態で加温冷却を行わずに溶融混練した。ルーダーに供給して先端に取り付けられた小穴を有するダイスを通して吐出２５０ｋｇ／ｈｒで押出されたストランド状の樹脂を３０℃の水槽で冷却固化させた後、切断してグラファイトマスターバッチを得た。グラファイトマスターバッチ中のグラファイト含有量は５０重量％であった。

（実施例１）
［発泡性樹脂粒子の形成］
ポリスチレン系樹脂（ＰＳジャパン株式会社製；６８０）７１．４３重量部およびポリフェニレンエーテル系樹脂（SABIC innovative Plastics IP BV製；ＮＯＲＹＬＰＫＮ４７５２）２８．５７重量部と、タルク（林化成株式会社製；タルカンパウダーＰＫ－Ｓ）０．４重量部とを、トータル供給量が５０ｋｇ／ｈｒとなるように、口径４０ｍｍの同方向噛み合い二軸押出機（第一押出機）に供給した。そして、二軸押出機の原料フィード部以降のシリンダ温度を２８０℃として、供給物を溶融混練した。次いで、二軸押出機の原料フィード部以降のシリンダの途中部分に、溶融混練して得た溶融物１００重量部に対して、発泡剤としての混合ペンタン（ｎ－ペンタン８０重量％とイソペンタン２０重量％との混合物（エスケイ産業株式会社製））８．０重量部を圧入し、さらに溶融混練した。

その後、得られた溶融物（発泡剤が含浸された溶融物）を、２５０℃に設定した継続管を通じて、口径９０ｍｍの単軸押出機（第二押出機）に供給した。単軸押出機の先端には、温度を２１０℃に設定したギアポンプ、およびダイバータバルブを接続し、ダイバータバルブの下流側には、直径０．６５ｍｍ、ランド長５．０ｍｍの小孔を５４個有する、温度を２９０℃に設定したダイを接続した。そして、単軸押出機のシリンダ温度を２１０℃として、溶融物を混練した後、単軸押出機の先端に接続したダイから、溶融混練して得た溶融物を押出（吐出）量５４ｋｇ／ｈｒで、温度８０℃および水圧１．０ＭＰａの加圧水中に押出した。

その直後、６枚の刃を有する回転カッターを用い、３４５０ｒｐｍの回転数でカッターを回転させて溶融物を切断して粒子化した。これにより、型内成形用の発泡性樹脂粒子を形成した。得られた発泡性樹脂粒子の粒重量は、平均で２．２ｍｇであった。

［予備発泡粒子の形成］
得られた発泡性樹脂粒子を予備発泡機に投入し、０．１ＭＰａの水蒸気を１５０秒間導入して発泡させた。これにより、予備発泡粒子を形成した。得られた予備発泡粒子の嵩発泡倍率は３０倍（ｃｃ／ｇ）であった。

［ビーズ発泡体の作製］
得られた予備発泡粒子を、発泡ポリプロピレン用成形機に取り付けた金型（型内成形用金型）内に充填して、０．１２ＭＰａの水蒸気を６０秒間導入して型内発泡させた。その後、金型内の樹脂発泡成形体が金型を押す圧力が０．０１５ＭＰａ（ゲージ圧力）になるまで水冷し、長さ３７０ｍｍ×幅３２０ｍｍ×厚さ８０ｍｍ、密度３２．２ｋｇ／ｍ^３の直方体形状の発泡成形体を作製した。

得られた発泡成形体の評価結果を表１に示す。

（実施例２）
［発泡性樹脂粒子の形成］
ポリスチレン系樹脂（ＰＳジャパン株式会社製；６８０）５０．８６重量部およびポリフェニレンエーテル系樹脂（SABIC innovative Plastics IP BV製；ＮＯＲＹＬＰＫＮ４７５２）４１．１４重量部と、グラファイトマスターバッチ（グラファイト；５０重量％、ポリスチレン系樹脂；４９重量％、エチレンビスステアリン酸アミド；１重量％）８．０重量部とを、トータル供給量が５０ｋｇ／ｈｒとなるように、口径４０ｍｍの同方向噛み合い二軸押出機（第一押出機）に供給した。そして、二軸押出機の原料フィード部以降のシリンダ温度を２８０℃として、供給物を溶融混練した。次いで、二軸押出機の原料フィード部以降のシリンダの途中部分に、溶融混練して得た溶融物１００重量部に対して、発泡剤としての混合ペンタン（ｎ－ペンタン８０重量％とイソペンタン２０重量％との混合物（エスケイ産業株式会社製））８．０重量部を圧入し、さらに溶融混練した。

その後、得られた溶融物（発泡剤が含浸された溶融物）を、２５０℃に設定した継続管を通じて、口径９０ｍｍの単軸押出機（第二押出機）に供給した。単軸押出機の先端には、温度を２１０℃に設定したギアポンプ、およびダイバータバルブを接続し、ダイバータバルブの下流側には、直径０．６５ｍｍ、ランド長５．０ｍｍの小孔を５４個有する、温度を２９０℃に設定したダイを接続した。そして、単軸押出機のシリンダ温度を２１０℃として、溶融物を混練した後、単軸押出機の先端に接続したダイから、溶融混練して得た溶融物を押出（吐出）量５４ｋｇ／ｈｒで、温度８８℃および水圧１．１ＭＰａの加圧水中に押出した。

その直後、６枚の刃を有する回転カッターを用い、２０００ｒｐｍの回転数でカッターを回転させて溶融物を切断して粒子化した。これにより、型内成形用の発泡性樹脂粒子を形成した。得られた発泡性樹脂粒子の粒重量は、平均で１．７ｍｇであった。

［予備発泡粒子の形成］
得られた発泡性樹脂粒子を予備発泡機に投入し、０．２２ＭＰａの水蒸気を１５０秒間導入して発泡させた。これにより、予備発泡粒子を形成した。得られた予備発泡粒子の嵩発泡倍率は３０倍（ｃｃ／ｇ）であった。

［ビーズ発泡体の作製］
得られた予備発泡粒子を、発泡ポリプロピレン用成形機に取り付けた金型（型内成形用金型）内に充填して、０．２５ＭＰａの水蒸気を６０秒間導入して型内発泡させた。その後、上記金型に２３℃の冷却水を金型内の樹脂発泡成形体が金型を押す圧力が０．０１５ＭＰａ（ゲージ圧力）になるまで噴霧した。金型内に樹脂発泡成形体を保持した後、樹脂発泡成形体を取り出して、長さ３７０ｍｍ×幅３２０ｍｍ×厚さ８０ｍｍ、３３．０ｋｇ／ｍ^３の直方体形状の発泡成形体を作製した。

得られた発泡成形体の評価結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例２において、予備発泡粒子の嵩発泡倍率を４０倍（ｃｃ／ｇ）に変更した以外は同様にして、発泡成形体を作製した。

得られた発泡体の評価結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例２において、予備発泡粒子の嵩発泡倍率を５０倍（ｃｃ／ｇ）に変更した以外は同様にして、発泡成形体を作製した。

得られた発泡体の評価結果を表１に示す。

（比較例１）
厚み８０ｍｍ、密度２７．３ｋｇ／ｍ^３の直方体形状のポリオレフィン系樹脂発泡成形体（株式会社カネカ製商品名；エペランＰＰ）から試験片を切り出し、評価を実施した。評価結果を表１に示す。

得られた発泡体の評価結果を表１に示す。

（比較例２）
発泡性ポリスチレン粒子（株式会社カネカ製、商品名：カネパールＬＶＦ）を発泡成形した、厚み８０ｍｍ、密度２２．０ｋｇ／ｍ^３の直方体形状のスチレン系樹脂発泡成形体から試験片を切り出し、評価を実施した。評価結果を表１に示す。なお、１１０℃で２２時間加熱前後の加熱寸法変化率は、９０℃で２２時間加熱前後の加熱寸法変化率が著しく大きかったため、測定しなかった。

表１および図１～２に示されるとおり、自動車用バンパー芯材に一般的に使用されているポリオレフィン系樹脂発泡成形体（比較例１）は、温度範囲－３０℃～９０℃において５％圧縮強度および５０％圧縮強度が大きく変動することがわかる。また、比較例２のポリスチレン系樹脂発泡成形体は、測定温度９０℃において熱変形が生じ、上記温度範囲において５％圧縮強度および５０％圧縮強度をほぼ一定に保つことはできない。一方、本発明の実施態様に係る実施例１～４の発泡成形体は、上記温度において５％圧縮強度も５０％圧縮強度も変動が小さく、温度依存性が極めて小さいことがわかる。すなわち、本発明によれば、衝撃エネルギー吸収性能の温度依存性が極めて小さい衝撃吸収材が提供されることは明らかである。

Claims

ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含有する発泡成形体からなり、次の（１）または（２）を満たす、衝撃吸収材からなるバンパー芯材；
（１）－３０℃～９０℃における５％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である、
（２）－３０℃～９０℃における５０％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である。
前記衝撃吸収材の密度が１２ｋｇ／ｍ^３～５０ｋｇ／ｍ^３である、請求項１に記載のバンパー芯材。
前記発泡成形体が型内発泡成形体である、請求項１または２に記載のバンパー芯材。
前記衝撃吸収材が、９０℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内である、請求項１～３のいずれか一項に記載のバンパー芯材。
前記バンパー芯材が自動車用部材である、請求項１～４のいずれか一項に記載のバンパー芯材。
請求項１～５のいずれか一項に記載のバンパー芯材を用いたバンパー。
ポリスチレン系樹脂およびポリフェニレンエーテル系樹脂を含有する発泡成形体からなり、
１１０℃で２２時間加熱前後の寸法変化率が±１％以内であり、かつ
次の（１）または（２）を満たす、衝撃吸収材；
（１）－３０℃～９０℃における５％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である、
（２）－３０℃～９０℃における５０％圧縮強度の最小値に対する最大値の比（最大値／最小値）が２．５以下である。
前記衝撃吸収材の密度が１２ｋｇ／ｍ ^３～５０ｋｇ／ｍ ^３である、請求項７に記載の衝撃吸収材。
前記発泡成形体が型内発泡成形体である、請求項７または８に記載の衝撃吸収材。
請求項７～９のいずれか一項に記載の衝撃吸収材からなるバンパー芯材。
請求項７～９のいずれか一項に記載の衝撃吸収材を用いたバンパー。