JPS6328475A - 車輌外板パネルの断熱および補強方法 - 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） 本発明は車輌外板パネルに断熱性および剛性を付与する
方法に関するもので、更に詳しくは、塩化ビニル樹脂、
可塑剤、発泡剤、エポキシ樹脂および、該樹脂用の硬化
剤等を配合した発泡ペーストｍ酸物を、スプレー、コー
ティング等の方法で車輌の外板の内面に塗布し、次いで
加熱炉にて発泡、硬化させ車輌外板パネルの断熱性およ
び強度を改善する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、車輌の外板パネルにおいては、次の観点から品質
の向上が望まれている。

（１）高断熱化による車室内の居住性の向上、（２）高
剛性化によるしっかり感の向上。

まず外板パネルの高断熱化の意義を説明する。

一般に車室内への熱の流入および、車室外への熱の流出
は、ドア、フェンダ、フロア、ルーフ、ダッシュ等の外
板パネルを通して起こる割合が裔い。

このため、熱の流出入を緩和するために、外板パネルの
裏面にフェルト、ガラスマット等の各種の断熱材が使用
されている。例えば、ルーフパネルは、太陽光の熱を受
は易い部位で、夏季８０〜１００℃の高温にさらされ、
熱流入の多い所である。

この対策として一般には第２図および第３図に示すよう
な断熱構造が採られている。第２図および第３図は吊り
天井構造の例で、ルーフパネル１の裏面の構造は断熱材
６とこの断熱材６を前記ルーフパネルｌの裏面に取り付
けるために両者間に介在させた両面テープ５とから成り
、更にその下面に張設したりスティングワイヤ３に懸吊
保持されたベッドライニング４から成るものである。上
記断熱材６としては、天然あるいは合成の繊維がら“な
るフェルト、ガラス繊維マット等が使用されている。他
のフロア・ダッシュ等の外板パネルにも同類の断熱材が
使われ、車室内の断熱が図られている。

次に、外板パネルの高剛性化の必要性について述べる。

自動車において、省資源、省エネルギーのため軽量化が
進められている。これに関して材料の板厚を下げあるい
は構造部材を減らして軽量化を進めると、強度が低下し
、自動車のドアであれば、該部位の強度低下により面の
張り剛性不足を引き起こし、部品としてのしっかり怒が
足りない等の問題点があられれる。この問題点を解決す
るために、実開昭５５−１０１６５９号公報ではドアパ
ネルに補強材を用いる方法が提案されている。第４図に
その補強構造を示す。第４図において７はドアパネル、
８は熱硬化性補強材である。これら外板パネルの補強材
のうち、断熱材は予め成形された成形品であり、人手に
より取り付けられているが、大型であるため作業に時間
を要し、かつ不自然な作業姿勢となるため、作業者の疲
労が激しいという問題がある。かつまた断熱材は、例え
ば、合成繊維あるいはガラス繊維等を単に縦横に積層し
た成形品のため、断熱性が必ずしも十分とは言えず、性
能が満足されていない。このような状況から、自動施工
のできる高断熱の材料開発が望まれており、本発明者ら
は、自動施工のできる組成の密着性を改善した発泡性塩
化ビニルベースＩ・を用いる車輌外板パネルの断熱構造
体を提案した（特願昭６０−１７１８７０号）。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、本発明者らが、提案した発）包埋化ビニル組
成物から得られる発泡体は、発泡倍率が５倍以上あり、
外板パネルの断熱に大いに寄与するものであるが軟實の
ため、一方で要求される機能すなわち剛性補強にはほと
んど効果がない。したがって、本発明者らが提案した前
記処方の組成物では、外板パネルへの適用においては、
まず剛性を補う補強材を貼りつけ、しかるのちに塗布・
発泡硬化という工程をとらざるを得ず、材料の多機能化
という時代のすう勢にあって外板パネル用の組成物とし
ては、完塾度が低く、改良の必要があった。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明者らは、以上の問題点に鑑み、塩化ビニルペース
トの発泡性を低下させることなく、硬質化する方法を鋭
意研究した結果、ペースト用塩化ビニル樹脂に可塑剤、
発泡剤、熱安定剤等の従来の公知の配合剤に加え、特定
エポキシ樹脂と、該樹脂用の硬化剤を配合することによ
り、高発泡倍率で硬質の発泡体が得られ、これを車輌用
外板パネルに適用すれば車室内の断熱性の向上と、強度
の向上が達成しうろことを見い出し、本発明を達成する
に至った。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に供する発泡性樹脂組成物は、少なくとも、ペー
スト用塩化ビニル樹脂、可塑剤、発泡剤、常温で液状の
エポキシ樹脂およびエポキシ用加熱活性型硬化剤を含存
し、その他、任意に発泡調整剤、充填剤、顔料剤、熱安
定剤、粘度調整剤等から成るペースト状の組成物であり
、１２０℃〜２００°Ｃの加熱により、発泡、硬化しう
るちのである。塩化ビニル樹脂は、ペースト用加工用に
乳化重合、乳懸濁重合で製造されたもので、ホモポリマ
ー単独又は塩化ビニルと酢酸ビニル、アクリル酸、メタ
クリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
、マレイン酸、マレイン酸エステルなどの公知の共重合
体単独あるいは塩化ビニルホモポリマーとのブレンドで
使用することができる。さらに、懸濁重合で製造された
、塩化ビニル又は塩化ビニル共重合体がブレンドして使
用できる。

可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルフタ
レートなどのフタル酸エステル、トリクレジルフォスフ
ェートなどのリン酸エステル、ジオクチルアジペート、
ジオクチルセバケートなどの脂肪酸エステル、例えばア
ジピン酸と、エチレングリコールの縮合体であるような
ポリエステル、トリオクチルトリメリテートなどのトリ
メリット酸エステル、塩素化パラフィン、アルキルベン
ゼン、高分子量アロマチックなど公知の塩化ビニル用可
塑剤が、単独又は、混合して使用できる。可　゛塑剤の
配合量は、とくに限定するものではないが、塩化ビニル
１００重量部に対して、１０重量部より多り１５０重量
部以下の範囲で配合するのが好ましい。

配合量が１０重量部以下では、発泡倍率が、向上せず、
１５０重量部を超えると、硬度が上らないため補強効果
が小さくなる。

発泡剤は、高温分解型の有機又は無機発泡剤、フレオン
、炭酸ガスなどの気化剤、高温膨張型マイクロカプセル
、又は機械発泡法を用いるときは気泡安定化剤が用いら
れる。本発明では、いずれの発泡剤も適用できるが、特
に分解温度が１００℃以上の有機又は無機の分解型発泡
剤が現場での施工性、発泡体の外観、発泡の均一性や、
緻密性からみて、より好ましい。有機又は無機の分解型
発泡剤以外の発泡剤、あるいはｉｏｏ　’ｃ未満の分解
温度の発泡剤を使用した場合は、発泡倍率が上らなかっ
たり、均一な発泡体を得にくい。また機械的な発泡方法
では車輌外板への塗装がしにくい。発泡剤の配合量は塩
化ビニル樹脂１００重量部に対して０．５〜１５重量部
とするのが好ましい。配合量が０．５重量部未満では発
泡不足で、１５重量部を超えても発泡度は変わらず、過
度に加えるのは経済的に無駄である。エポキシ樹脂は分
子量により液状から固形まであるが、本発明で用いるエ
ポキシ樹脂は常温で液状又は本発明で用いる組成物に使
用する可塑剤に熔解するものが好ましい。エポキシ樹脂
単体で液状又は可塑剤に溶解して液状化するものであれ
ば、本発明に供する組成物がゾル状態で得られ、塗布が
可能となり、本発明の方法に適用ができる。本発明に適
用しうるエポキシ樹脂の例としは、通常のグリシジルエ
ーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型
、線状脂肪族エポキサイド型、脂肪族エポキサイド型な
どのエポキシ樹脂があげられ、所望の発泡体の物性に応
じて単独又は組合せて使用することができる。

エポキシ樹脂の配合量は、塩化ビニル樹脂１００重量部
に対し、２０〜５００重量部の範囲で加える。配合量が
２０重量部未満では硬質の発泡体が得がたく、５００重
量部を超えると、硬化反応時の発熱が大きいため、塩化
ビニルの分解を生じたり、発泡剤の分解ガスによる膨張
を抑制し、高倍率の発泡体を得にくいなどの問題を生じ
る。

エポキシ樹脂用の加熱活性型硬化剤としては、加熱によ
り硬化作用を発揮する通常の硬化剤が使用できる。好ま
しい硬化剤としては、エポキシ樹脂との組合せで、発熱
ピーク温度が１００℃〜２００℃の範囲にある硬化剤が
ある。硬化剤としては例えば、ジシアンジアミド、４．
４′−ジアミノジフェニルスルホン、２−ｎ−ヘプタデ
シルイミダゾールのよなイミダゾール誘導体、イソフタ
ル酸ジヒドラジド、Ｎ、　Ｎ−ジアルキル尿素誘導体、
Ｎ、　Ｎ−ジアルキルチオ尿素誘導体、テトラヒドロ無
水フタル酸のような酸無水物、イソホロンジアミン、メ
タフェニレンジアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、
三フッ化ホウ素諸化合物、トリスジメチルアミノメチル
フェノールなどが挙げられる。硬化剤は所望に応じて、
単独又は組合せて使用することができる。硬化剤の配合
量はエポキシ樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部
とするのが好ましい。

配合量が１重量未満では硬化不足で発泡体の剛性が不足
し、一方２０重量部より多く配合しても発泡体の剛性は
変わらず、過度に加えるのは経済的に無駄である。

ここで言う硬化温度とは、エポキシ樹脂と硬化剤を室温
で混合したものをオイルバス、ヒーターなどで昇温させ
たとき、硬化によって発生する発熱がピークとなるよう
な媒体の温度を言う。

エポキシ樹脂配合による発泡と硬質化の機構は、有機発
泡を例にとれば、次のように考えられる。

まず、加熱により、塩化ビニルが可塑剤、エポキシ樹脂
を吸収、ゲル化し、次いで発泡剤が分解してガスを発生
する。発生ガスにより、系は発泡しセルを形成する。続
いて、組成物に含有、分散しているエポキシ樹脂が、硬
化剤の活性化により硬化反応を起こし発泡体が硬質化す
る。したがって形成される発泡体の特性は塩化ビニル樹
脂のゲル化速度、発泡剤の分解速度、そしてエポキシ樹
脂の硬化速度；こ影響され、目標とする発泡密度、硬化
度等に基づき、材料を選定する必要がある。

本発明では、これら配合剤のほか、例えば炭酸カルシウ
ム、タルク、クレーのような充填剤、熱安定剤、希釈剤
、減粘剤、増粘剤などの粘度調整剤、整泡剤および、着
色剤などが配合できる。上記各添カロ削の配合量は、塩
化ビニル樹脂１００重量部に対し、充填剤は０〜２００
重量部、熱安定剤は０〜１０重珊部、希釈剤は０〜２０
重量部、減粘剤は０〜５重量部、増粘剤は０〜５０重量
部、整泡剤Ｏ〜ＸＯ重量部の範囲とする。各添加削を添
加する（ろ合、充填剤は２００重量部より多くなると組
成物の発砲性が不良となり、熱安定剤および整泡剤はそ
れぞれ１０重量部より多くしても効果はあがらず、希釈
剤は２０重量部より多くなると粘着性が低下し、塗布が
ｔ１社になる。また減粘剤が５重量部より多くなるとチ
クソトロピック性が悪くなりカロ熱時たれるよう各こな
り、一方増粘剤が５０重量部より多くなると、チクソト
ロピソク性が大きくなりすぎ、塗布が困難となる。

本発明の方・法に適用される発泡性樹脂組成物は、ペー
スト用塩化ビニル樹脂に可塑剤、発泡剤、エポキシ樹脂
、エポキシ樹脂用硬化剤のほか、必要に応じ５、整泡剤
、充填剤、熱安定剤、希釈剤、粘度調整剤、着色剤等を
加え、通常知られている混合機で、混合攪拌し、調製す
る。

次に、上記組成物を用い、車輌外板パネルの断熱と強度
を向上する方法について説明する。

機械発泡性以外の方法は、調製された発泡性樹脂組成物
をスプレーあるいはコーティング等により車輌外板パネ
ルの内面に塗布し、次いで加熱炉で発泡硬化すれば目的
とする断熱性と強度が改善された外板パネル構造体が得
みれる。機械発泡あるいは、機械発泡と他の発泡法との
併用方式では、室温で機械的に気体を巻き込んで発泡状
のゾルとし、これを前記と同様の方法で処理することに
より、断熱性と強度が改善された外板パネル構造体が得
られる。なお、車輌外板パネルの内面に塗布した後加熱
する際使用する加熱炉としては、既設の塗装焼付炉を用
いるのが、最も合理的である。

塗装焼付炉は、大別して下塗り焼付炉、中塗り焼付炉お
よび上塗り焼付炉があるが、本発明で好ましく用いるこ
とができるのは、中塗り焼付炉あるいは上テり焼付炉で
ある。

第１図は、上述の成形方法により作製された第３２乙こ
示したのと同様の自動車の吊天井構造の例を示すもので
、ルーフパネル１の裏面の構造は第３図の場合と異なり
、パネル１に塩化ビニル発泡体が直接密着し、更にその
下面に張設したりスティングワイヤ３に懸吊保持された
ヘッドライニング４から成るものである。

（発明の効果） 本発明の方法によれば容易に目的とする断りへ性と強度
の（Ｚれた車輌外板パネル構造を得ることができる。本
発明の方法に供せられる。組成物は液状の発泡性樹脂組
成物であって、自動車等の製造工程で、容易に塗布する
ことができる。従来の方法では、外板用補強材および、
断熱材を、個別に人手をもって取付けねばならず、作業
者の負担が大であったが、本発明の方法によれば、自動
施工が可能となり、人手を要しないばかりでなく、従来
の断熱材と補強材の双方の特性を有する構造体が単一の
材料で得られ、省資源、省エネルギー化を果しうる。

発泡体のｌ！Ｉ′ｉ熱性は、発泡倍率と密接な関係があ
り発泡倍率が高い程、空気等のガスを多く包含し熱伝動
率が小さくなるため、断熱性が向上する。

第１表は、本発明によって得られる塩化ビニル発泡体の
発泡倍率と、発泡体の熱伝導率を断熱性の指標として測
定し、従来の断熱材と比較したものであり、従来ルーフ
への適用では施工法、耐熱など物性面の制約から発泡倍
率を４倍以上にするのは難かしかったのに対して発泡倍
率を４倍以上とすることにより従来の断熱材の断熱性の
水卓を超えることができることがわかる。本発明の方法
によれば、容易に亮倍率の発泡体を得ることができる。

第　　１　　表 １フエルトンプ（＠和繊維工業■製フェルト）発泡体の
硬度と、外板パネルの補強性とは密接な関係があり、硬
度が高くなるほど、発泡体の弾性率は高くなり、外板パ
ネル構造体の補強性が増し、特にルーフの張り剛性が補
完される効果が大となる。本発明者らは本発明の方法に
係る発泡体の硬度と、補強性の指標としてのパネル構造
体の曲げ剛性を測定したところ、第２表のような結果と
なり、硬度が４０以上であれば、補強効果があることを
把んだ。

第２表 発泡倍率＝５倍 本１　ラバーテスター 本２　　Ｅ、Ｉ。：０．８ｍｍＪ！ｉＥ鋼板単体の曲鋼
板性Ｅ＋　Ｉ　＋　：０．８ｍｍ厚鋼板に５ｍｍ厚の本
発明の方法により発泡体を装着した時の 曲げ剛性 本発明の方法によれば、車輌外板パネルの断熱および補
強効果が著しく向上する。

（実施例） 以下、本発明を実施例および比較例により説明する。尚
各側の組成物の物性は次に示す試験法に従って評価した
。

跋−放一灰 （イ）発泡倍率 発泡性組成物をパネル上に１ｍｍ厚で塗布し、１５０〜
１６０°Ｃで３０分、熱風式加熱炉で、発泡硬化させ、
発泡体の厚みａ　（ｍｍ）を計測し、発泡倍率ａとした
。

（ロ）断熱性 熱伝導率計（英仏精機社製１１ｃｍ０７１８）で発泡体
の熱伝導率を計測し、断熱性の指標とした。

（ハ）硬度 ラバーステターＣ（高分子計器社製）で発泡体の硬度を
測定した。

（ニ）補強性 厚さ０．８ｍｍの鋼板に発泡性組成物を１ｍｍ厚塗布し
、ついで、１５０〜１６０℃で３０分、熱風加熱炉で二
発泡硬化させ、ＪＩＳ　Ｋ−６９１１の曲げ強さ測定装
置を使用し、支点間距離１００ｍｍ　荷重速度５ｍｍ／
ｍｉｎで曲げ強さを測定し、２ｍｍ変位時の荷重（ｙｌ
）を求める。鋼板単独の２ｍｍ変位時の荷重（ｙｏ）と
ｙｌがら曲げ剛性比５’ｌ／３’Ｏを求め、補強性の指
標とした。

１へ−６、較１１〜４ 第３表に示す配合比の発泡性樹脂組成物を、ホバート型
ミキサーで２０分間混合して作製したのち、０　、８ｍ
ｍ厚鋼板上に１ｍｍ厚に塗布し、熱風加熱炉で、１５０
℃で３０分加熱し、発泡体を得、前記方法で、発泡倍率
、断熱性、硬度、曲げ剛性比を測定した。

得た結果を第３表に示す。

エポキシ樹脂が２０重量部未満では補強の効果が小さく
、また５００重量部を超えるとエポキシ樹脂の硬化時の
発熱が大きく、発泡体が熱分解した。

一方、常温で固形であるエポキシ樹脂を可塑剤に溶解し
た比較例４では、ゾル混練ができず発泡体を得る事はで
きなかった。

７〜１３、　　　ｆ−１５〜７ 第４表に示す配合比の発泡性樹脂組成物を実施例１と同
様の操作で作製し、その発泡体の特性を評価したところ
第４表に示す結果を得た。

可塑剤量が１０部以下では、発泡倍率が低く熱伝導率は
目標とするフェルト並とはならなかった。

また１６０部以上とすると補強硬化は低い値となった。

ス１」１士り 前記実施例１０の配合例でペーストゾルを調製し、この
ゾルをスプレーにて、幅４００＋ｎｍ　、長さ１□００
０ＩＩ、厚さ１ｍｍの条件で、車輌のルーフパネルの内
面４ケ所に塗布した。これを設定条件１６０°Ｃの塗装
焼付オーブンに３０分間通し、第１図、第３図に示す断
熱補強構造とした。硬化後の厚みは約６ｍｍとなった。

ルーフパネルで荷重と変位の関係を評価したところ、第
５図の関係が得られ、補強硬化が確認された。第５図に
おいて曲線１は本発明によるルーフパネルの荷重と変位
の関係を示し、曲ｖＡ２は従来のルーフパネルの同様の
関係を示す。

また図中判定基準線より上は合格、下は不合格である。

また熱伝導率は、０．０３８　（ｋｃａ　Ｉ／ｍ、　Ｈ
Ｒ、”Ｃ）であった。

実施例１〜１３に示したごとく、本発明に係る方法に依
り、高断熱化、高補強化に依る商品性の向上をはかる事
ができる。かつ、自動施工ができる特性を兼備する為、
車輌製品に於ける旅装作業の省力化に大いに寄与すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により断熱、補強した一例のルー
フ断熱、補強構造体の斜視図、第２図は従来のルーフ構
造体の断面図、第３図は従来の自動車のルーフ断熱構造
の説明図、 第４図は従来の自動車のドアパネル補強構造の説明図、 第５図は、本発明のルーフ構造と、従来型ルーフ構造と
の補強性能を示す曲線図である。 １・・・ルーフパネル　　　２・・・塩化ビニル発泡体
　　　３・・・リスティングワイヤ ４・・・ヘッドライニング　５・・・両面テープ６・・
・断熱材　　　　　　７・・・ドアパネル８・・・熱硬
化性補強材 第１図 第２図 第３図 第４図 ７／ａ 第５図 蜜　イ在　（■ン 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年　９月　３日 特許庁長官　　黒　　１）　明　　雄　　殴１、事件の
表示 昭和６１年特許願第１７０７４７号 ２、発明の名称 車輌外板パネルの断熱および補強方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３９９）日産自動車株式会社 日本ゼオン株式会社 ４、代理人 ６、補正の内容蛎鱒氏の通り） 明細書中筒１９頁の「第３表＝、第２１頁の一第４表−
，を別紙の通りに訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ペースト用塩化ビニル樹脂、可塑剤、発泡剤、常温
   で液状のエポキシ樹脂および、エポキシ樹脂用加熱活性
   型硬化剤を含有し、かつ上記塩化ビニル樹脂１００重合
   部に対し、上記エポキシ樹脂を２０〜５００重量部、可
   塑剤を１０重量部より大で１５０重量部以下とした発泡
   性樹脂組成物を車輌外板パネルの内面に塗布し、次いで
   加熱、硬化させることを特徴とする車輌外板パネルの断
   熱および補強方法。