JPH0316729A - 合成樹脂を基材とするパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、支持構造体に取付けて構造部材を形威するこ
とを目的とした合成樹脂基材のパネルに関するものであ
る。

［従来の技術１ 合成樹脂、特に熱可塑性重合体は過去１０年以上にわた
り金属の代替物として工業的にその用途を有し、たとえ
ば軽量化および耐食性のような重要な利点を与えている
。熱可塑性重合体の出現が重要な役割を演じている１つ
の領域は、自動車およびその関連工業である。この領域
において初期には、熱可塑性重合体を基材とする部品の
使用は車両の内装品に限定されていた。それは、そのよ
うな部品は一般に最後の生産工程のｌつで装着され、し
たがって、たとえば車体が塗装オーブンを通過する際に
生ずるような高過ぎる温度に露出されないからである。

さらに、車の使用寿命まで車内は一般に比較的小さい温
度変化しか受けない。したがって、この種の用途におい
て、熱可塑性重合体の線熱膨脹率（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅ
ｎｔ　ｏｆ　ｌｉｎｅａｒ　ｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎ
ｓｌｏｎ　　以下Ｃ．　Ｌ．　Ｔ．　＋＋．という）と
金属のＣ．　Ｌ．　Ｔ．　ｉとの大きな差は、主たる欠
点もしくは制約にならないと考えられた。

熱可塑性重合体の使用は、熱硬化性樹脂の場合よりも上
記の問題を引起す。他方、これらは、たとえば極めて高
い部品の生産速度を可能にする際に、熱硬化性樹脂と比
べて利点を有する。

車体の外装における金属部品もしくはパネルを熱可塑性
重合体を基材とする部品もしくはパネルで交換すること
は、面倒であることが判明じた。

何故なら、この種の部品は塗装オーブンの高温度に耐え
られねばならないだけでなく、車の使用寿命が来るまで
比較的大きい温度変化に対する露出にも耐えねばならな
いからである。したがって、熱可塑性重合体は先ず最初
に車体もしくは車が露出される最高温度よりも充分に高
い融点を持たねばならない。しかしながら、入手しうる
多くの種類の熱可塑性樹脂を考慮すれば、これ自体は主
たる問題にならないと考えられた。より大きい問題は、
車が露出され得る広範囲の温度に伴う、熱可塑性重合体
のＣ．　Ｌ．　Ｔ．εと支持構造体の材料のＣ．　Ｌ．
　Ｔ．　Ｅ．との大きな差であることが判明した。

Ｃ．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．におけるこの差は、熱可塑性重
合体を基材とする部品と支持構造体との間の相当な膨脹
程度の差を生ぜしめ、特にこの種の部品がたとえばフェ
ンダー、ドア、ボンネット、フードおよび車底バネルの
場合のように比較的大きい場合に生ずる。この種のパネ
ルが金属構造体に装着されて、その後にたとえば塗装オ
ープンで生じうるような高温度に露出されると、この膨
脹の差はほぼ確実にパネルの歪および／または亀裂をも
たらす。この問題の解決策を見出すことが、自動車工業
およびこの現象の生じる他の工業分野にて、熱可塑性重
合体を基材とするパネルの使用を或功させるため極めて
重要であると考えられた。

この問題を解決する１つの解決策は、米国特許第４．　
５２９．　２４４号公報に記載されており、これは熱可
塑性重合体を基材とするパネルを支持構造体に装着し、
熱可塑性重合体を基材とするパネルを構造体とは独立し
て多かれ少なかれ膨脹あるいは収縮させると共に構造体
に装着し続けるよう固定止め具と摺動止め具とを併用す
ることに関する。しかしながら或功を収めるには、この
方法は、パネルの膨脹を阻害することなく生ぜしめうる
空間を必要とし、したがって隣接パネル間に充分な隙間
を存在させねばならない。この種の隙間の寸法が比較的
大きくなるにつれ、これは車の外観を損うだけでなく、
たとえば水分、汚れおよび騒音が車の内部に侵入するの
を防止するように特殊な注意をさらに必要とする。

支持構造体に取付けることを目的とした合成樹脂基材の
パネルは、米国特許第４．　７０７．　０２０号公報か
ら公知である。これらのパネルも摺動止め具により装着
され、この場合には隣接パネルの膨脹が種々異なる平行
面にて生ずるため、隣接パネル間にはより小さい隙間が
必要とされる。施される摺動アタッチメントはかなり脆
弱であり、したがってその摺動能力を徐々に喪失したり
或いは重合体パネルと支持構造体との間の確実な接続を
低下させつる。

したがって自動車およびその関連工業における熱可塑性
重合体を基材とする車体外装パネルの使用に関する問題
につき、従来見出された解決策をさらに改善する必要が
あることがＴ解されよう。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、この種の改善を与えることにある。

今回、驚くべきことに、連続繊維強化材をパネル中に含
ませると共に、この強化材が支持構造体におけると同程
度のＣ．　Ｌ．丁．Ｅ．を有することにより、摺動止め
具及び比較的大きい隙間の存在を必要としない熱可塑性
重合体基材のパネルを開発しうろことが判明した。この
種のパネルの使用は、自動車工業のみに制限されず、熱
可塑性パネルもしくは関連部品を、重合体を基材とする
部品のＣ．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．とはかなり異なるＣ．　
Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．を有すると共に著しく変化する温度条
件下で使用する構造体に接続するようなあらゆる用途に
好適に使用することができる。

［課題を解決するための手段］ したがって本発明は、支持構造体に取付けることを目的
とした合成樹脂基材のパネルを提供し、このパネルは熱
可塑性重合体を基材とし、且つ支持構造体のＣ．　Ｌ．
　Ｔ．ε．の０．３３〜３倍の範囲にあるＣ．　Ｌ．　
Ｔ．　Ｅ．を有する連続繊維基材の強化材を含有するこ
とを特徴とする。

さらに本発明は、本発明のパネルと、このパネルを装着
した支持構造体を含む構造部材にも関するものである。

さらに本発明は、加熱工程を含む塗装工程にかけられた
、この種の構造部材にも関するものである。

支持構造体は、金属構造体または性能特性が金属構造体
のそれと類似した非金属構造体とすることができる。適
する非金属構造体は、強化された熱硬化性合威樹脂を基
材とする構造体を包含する。

本明細書において『連続繊維』という用語は、一般に長
繊維もしくはステープル繊維よりも相当長い繊維を意味
する。便利なのは、連続繊維の長さがパネルの長さおよ
び／または幅と同程度の寸法のものである。

強化材は、重合体マトリックス全体にわたり均一に分布
させるのが有利であると考えられる。強化材を含む繊維
はランダムに配向しうるが、強化材をそれぞれ実質的に
一方向に配向した連続繊維を含む１つもしくはそれ以上
の層で構成するのが好適である。２つ以上の層を含む場
合は、隣接層における繊維方向を互いに実質的に相違さ
せる（たとえば２層の場合には直角）のが有利である。

特に、強化材をたとえば織布のような織った繊維一の強
化材として存在させるのが好適である。

前記の強化された熱可塑性重合体を基材とするパネル中
に存在させる一方向に配向した繊維または織物繊維強化
材層の数は、主としてパネルの性能要求および繊維層の
性質により決定される。好適には、強化材はパネルの重
量に対し５〜７０重量％を占める。

本発明の熱可塑性重合体を基材とするパネル用強化材と
して使用しうる繊維は、゜前記したようなＣ．　Ｌ．　
Ｔ．　Ｅ．要件を満たす任意の材料から得ることができ
る。種々異なる種類の金属の他、適する繊維材料はシリ
カ系化合物〈たとえばガラスおよびセラミック材料〉並
びに炭素を包含する。本発明においてはガラス繊維が好
適繊維である。

本発明は、パネルを単一種類の繊維もしくは繊維材で強
化した強化熱可塑性重合体を基材とするパネルのみに限
定すると考えてはならず、２種類以上の繊維および／ま
たは繊維材に基づく繊維強化材をも包含すると了解すべ
きである。

本発明のパネルは、本発明のパネルもしくは構造部材が
露出されるべき最高潅度にて、この露出時間にわたり、
溶融或いは軟化しない任意の熱可塑性重合体から得るこ
とができる。好ましくは、重合体は、パネルが受けるべ
き最高温度よりも少なくとも２０℃高い結晶融点を有す
る。一般に、最高温度は塗装オーブンで経験される。塗
装オーブン内の温度は、主として施される塗料被覆もし
くはコーティングの性質により決定される。或る種の塗
料系の場合、１３０℃の塗装オーブン内の温度を与えれ
ば充分である。したがって、このような塗装オーブン温
度の場合、パネルは１５０℃もしくはそれ以上の結晶融
点を有する熱可塑性重合体から得ることができる。これ
らパネルの基材としうる熱可塑性重合体はポリプロピレ
ン、アクリ口ニトリルーブタジエンースチレン重合体、
熱可塑性ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタ
レートおよびポリブチレンテレフタレート）、ポリアセ
タール、ポリアミド、ポリカーボネートおよび一酸化炭
素と少なくとも１種のオレフィン系不飽和化合物との線
状交互共重合体、並びにその適する配合物を包含する。

他の適する高分子配合物はポリフェニルオキサイドとナ
イロンもし《はボリスチレンとの配合物を包含する。

熱可塑性重合体を基材とするパネルは、一般に１つもし
くはそれ以上の塗料層で被覆せねばならないので、これ
ら重合体が或る程度の極性を持てば有利であると考えら
れる。何故なら、これは塗料被覆と高分子基質との間の
接着を促進すると予想されるからである。

本発明のパネルは一酸化炭素とオレフィン系不飽和化合
物との前記線状交互共重合体を基材とするのが好適であ
る。「交互」共重合体という用語は、巨大分子における
Ｃ〇一単位がオレフィンから誘導された単位に対し交互
に配置しているような共重合体を意味する。したがって
、巨大分子鎖において各Ｃ〇一単位はオレフィン（たと
えばエチレン）から誘導された単一単位に対し隣接する
。

共重合体は一酸化炭素と１種類の特定オレフィン（たと
えばエチレン）との真の共重合体とす゛ることができ、
或いは一酸化炭素と２種以上のオレフィン（たとえばエ
チレンおよびプロピレン）との共重合体とすることもで
きる。後者の場合、好ましくは、エチレンが主たるオレ
フィンとして使用される。適切な交互共重合体は、たと
えばＥＰ−八一１２１，９６５、ＨＰ−＾−２１３，６
７１、ＩｉＰ−＾−２２９，　４０８および米国特許第
３．　９１４，　３９１号公報から公知である。同様に
、接触共重合によるその製造方法も、これら公報から公
知である。適する重合触媒はパラジウム／ホスフィン系
を主材とする。

より好適な熱可塑性重合体はエチレンと一酸化炭素との
共重合体、並びにエチレンとプロピレンと一酸化炭素と
の三元重合体であり、最も好適には重合体連鎖における
エチレンとプロピレンとのモル比が少なくとも３：ｌで
あるような三元重合体である。

本発明の強化パネルは肉薄の熱可塑性重合体を基材とす
るパネルの製造に適する任意の方法で制作しつるが、こ
の強化パネルの好適製造方法は押出一カレンダ加工一封
入注型一加圧熱成形を順に実施する工程からなっている
。この工程により、織布（たとえばガラス繊維織布）の
両側に適切な熱可塑性重合体を押出被覆し、カレンダを
通過させて寸法を調節すると共に表面を艶出しし、次い
で冷却し、さらに適当なブランクに切断する。選択され
る押出被覆条件は、布メッシュに対する重合体溶融物の
浸透により連続繊維を埋封した重合体マトリックスが得
られるような条件である。フィラメント間の重合体浸透
を向上させるには、織布を重合体と接触させる前に、こ
の織布を予備加熱するのが有利であると考えられる。上
記プランクを最終的に再加熱し、次いで加圧熱成形して
所望形状のパネルを得る。所望ならば、織布の層数を変
化させることにより、かつ／またはパネルにたとえば熱
成形の間にパネルの内側にハニカムリブ構造を与えるこ
とにより、パネルの全体的剛性を調節することもできる
。

本発明によるパネルの重合体マトリックスは、たとえば
顔料、充填剤、加工助剤、衝撃改質剤および安定剤、た
とえば酸化防止剤およびＵ．　Ｖ．安定剤のような化合
物を含むこともできる。

本発明のパネルは任意慣用の止め具により、有利にはた
とえばリベット、ネジまたはナットとボルトのような非
摺動止め具によって支持構造体に装着することができる
。

［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに説明する。

実施例１〜３ ２１９℃の融点と、１．１４　ｄｌ／ｇの極限粘度数（
６０℃のｍ−クレゾール中で測定）とを有するニブの形
態の一酸化炭素−エチレンープロピレン三元重合体を用
いて圧縮威形により強化試験シートを作成した。次のガ
ラス繊維強化材を使用した：ｌ３８Ｍｏｃｋ　Ｌｅｎｏ
（平織）、仕上Ｐ−７０３、比重３１０　ｇｌｒｄ，密
度２．　５４ｇ／ｃｊ％Ｃ．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．約０．
　５　Ｘ　１０’−”Ｃ圧縮成形技術において、２５０
℃の温度を有する１２０　Ｘ１７０　ｍの金型を用いた
。この金型には順次に３０ｇの重合体二ブ、所望のガラ
ス含有量に達するのに充分な層数のガラス繊維強化材を
充填し、再び３０ｇの重合体二ブを充填した。重合体と
強化材とを充填した後、金型を閉鎖し、内容物を０．３
トンの荷重の下で２．５分間にわたり予備加熱した。

次いで、荷重を２．０トンまで増大させると共に２．０
分間にわたり加熱を続け、これに続いて圧力を徐々に低
下させながら約２０℃まで冷却した。得られたシートの
厚さは使用した強化材の量と共に変化し、一般に１．８
〜２．３閣の範囲となった。

このように作成した試験シートを熱膨脹率、密度、引張
強度、破断点伸び、曲げモジュラスにつき試験した。Ｃ
．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．は示差走査型熱量計を用いて測定
し、その際２℃７分の加熱／冷却速度を用い、一４０〜
１００℃の温度範囲にわたり走査し、試験シートから切
断した１０Ｘ６ｆｆｉＩ１の試料を用いた。

引張強度と破断点伸びとは、ＡＳＴＭ　Ｄ−６３８Ｍに
したがって測定した。曲げモジュラスは、ＡＳＴ！Ｊ　
Ｏ−７９０にしたがって測定した。種々の試料の組戒お
よび対応の試験結果を第１表に示す。

比較試験においては、上記実施例と同じ重合体を使用し
て、強化されてない試験シートを同じ手順により作威し
た。対応する試験結果を第１表に示す。

上記実施例は、熱可塑性重合体を基材とするパネルと支
持スチール構造体とのＣ．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．の大きな
差を、パネル中に連続ガラス繊維を基材とする強化材（
この強化材はスチールとほぼ同じ数値のＣ．　Ｌ．　Ｔ
．　Ｅ．を有する）を混入することにより大きく減少さ
せうろことを示している。このＣ．　Ｌ．　Ｔ．　Ｅ．
における差の減少は、構造部材の制作および使用寿命の
際の大きい温度範囲を可能にすると共に、パネルの歪お
よび／または亀裂の発生なしに非摺動止め具の使用を可
能にする。

ν１ル畢インターナシ＠ｔル◆１１−ｔ●Ｖ−トスー〜
ツベイーベー自ヴ１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）支持構造体に取付けることを目的とした合成樹脂
   基材のパネルであって、熱可塑性重合体を基材とし、支
   持構造体の線熱膨脹率（Ｃ．Ｌ．Ｔ．Ｅ．）の０．３３
   〜３倍の範囲にあるＣ．Ｌ．Ｔ．Ｅ．を有する連続繊維
   を基材とする強化材を含有することを特徴とする前記パ
   ネル。 （２）強化材が、それぞれ実質的に一方向に配向した連
   続繊維からなる１つもしくはそれ以上の層を含むことを
   特徴とする請求項１記載のパネル。 （３）強化材が織られた繊維強化材であることを特徴と
   する請求項２記載のパネル。 （４）強化材がガラス繊維強化材であることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか一項に記載のパネル。 （５）強化材が、パネルの重量に対し５〜７０重量％を
   占めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に
   記載のパネル。 （６）熱可塑性重合体が一酸化炭素と少なくとも１種の
   オレフィン系不飽和化合物との線状交互共重合体からな
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載
   のパネル。（７）線状交互共重合体が一酸化炭素−エチ
   レン−プロピレン三元重合体であり、エチレンとプロピ
   レンとのモル比が少なくとも３：１であることを特徴と
   する請求項６記載のパネル。 （８）請求項１〜７のいずれか一項に記載のパネルと、
   このパネルを取付けた支持構造体とを含むことを特徴と
   する構造部材。 （９）パネルが非摺動性止め具により支持構造体に取付
   けられることを特徴とする、請求項８記載の構造部材。 （１０）構造部材が、加熱工程を含む塗装工程にかけら
   れていることを特徴とする請求項８または９記載の構造
   部材。