WO2022145301A1 - 成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法 - Google Patents

成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法 Download PDF

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WO2022145301A1
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layer
foamed
foam layer
molded body
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明寛 畑山
重哉 中村
教一 富田
拓也 香川
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene

Definitions

  • This disclosure relates to a molded body, an automobile member, and a method for manufacturing the molded body.
  • the replacement of metal parts with resin parts has been progressing in interior and exterior parts.
  • the molded body containing bubbles (cells) obtained by foaming resin is lighter than metal, and is expected to further improve the fuel efficiency of automobiles.
  • the foam molded body used as an automobile part for example, one obtained by the method described in Patent Document 1 is known. In this method, a molten resin is injected into cavities formed in a pair of molding dies, and the resin is foamed to produce a molded product.
  • the skin layer A, the foam layer, and the skin layer B have foamed portions arranged in this order in the thickness direction, and the said to the total thickness of the skin layer A, the foamed layer, and the skin layer B in the foamed portion.
  • ⁇ 3> The molded product according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer is 11 cells / mm 2 or more.
  • ⁇ 4> The molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the maximum diameter of the cell contained in the foam layer is 0.84 mm or less.
  • ⁇ 5> The molded body according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the cells contained in the foam layer are oriented along the thickness direction of the foam layer.
  • ⁇ 6> The molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the skin layer A and the skin layer B have thicknesses of 0.26 mm to 0.36 mm, respectively.
  • ⁇ 8> The method for manufacturing a molded product according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>.
  • a molded body capable of achieving both weight reduction and ensuring strength, an automobile member including the molded body, and a method for manufacturing the molded body are provided.
  • 6 is an X-ray CT scan image of a cross section of the molded product produced in Example 1.
  • 6 is an X-ray CT scan image of a cross section of the molded product produced in Example 2.
  • 6 is an X-ray CT scan image of a cross section of a molded product produced in Example 3.
  • 6 is an X-ray CT scan image of a cross section of a molded product produced in Example 4.
  • 6 is an X-ray CT scan image of a cross section of the molded product produced in Example 5.
  • 6 is an electron micrograph of a cross section of the molded product produced in Comparative Example 1. It is a schematic sectional drawing of an example of the structure of the molding apparatus used for manufacturing a molded body. It is a schematic sectional drawing of an example of the structure of the injection apparatus used for manufacturing a molded body.
  • process includes not only a process independent of other processes but also the process if the purpose of the process is achieved even if the process cannot be clearly distinguished from the other process. ..
  • the numerical range indicated by using “-" includes the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in another stepwise description.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in the present disclosure may be replaced with the value shown in the examples.
  • the content of each component in the composition is the total of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. It means the content rate.
  • the term "layer” refers to the case where the layer is formed in the entire region when the region is observed, and also when the layer is formed only in a part of the region. included.
  • the configuration of the embodiments is not limited to the configurations shown in the drawings.
  • the size of the members in each figure is conceptual, and the relative relationship between the sizes of the members is not limited to this.
  • the molded product of the present disclosure has a foamed portion in which the skin layer A, the foamed layer, and the skin layer B are arranged in this order in the thickness direction, and the skin layer A, the foamed layer, and the skin layer B in the foamed portion. It is a molded product in which the ratio of the thickness of the foamed layer to the total thickness is 73% to 88%.
  • the "foam layer” means a portion in which cells are contained in the resin
  • the “skin layer” means a portion in which cells are not contained in the resin.
  • a portion in which the skin layer A, the foamed layer, and the skin layer B of the molded product are arranged in this order in the thickness direction may be referred to as a “foamed portion”.
  • the ratio of the thickness of the foam layer to the total thickness of the skin layer A, the foam layer and the skin layer B may be referred to as "foam layer ratio”.
  • the skin layer A and the skin layer B may be referred to as "skin layers", respectively.
  • the molded product of the present disclosure has a larger proportion of the foamed layer in the foamed portion than the foamed molded product conventionally used as an automobile part. That is, the proportion of the foam layer having a lower density than the skin layer is larger than that of the conventional product. Therefore, the mass per unit area can be reduced even if the thickness is about the same as that of the conventional product, and the weight of the molded product can be reduced.
  • the skin layer having higher strength than the foam layer is arranged on both sides of the foam layer with a sufficient thickness. This ensures the strength required for the molded product.
  • FIGS. 1 to 6 show an example of an electron micrograph of a cross section of a foamed portion of a molded product.
  • the cross sections shown in FIGS. 1 to 6 are obtained by cutting the foamed portion of the molded product along the thickness direction.
  • a portion displayed as a region having a relatively low brightness corresponds to a cell
  • a region having a relatively high brightness corresponds to a resin.
  • the region where the cells are present corresponds to the foam layer, and the region where the cells existing on both sides thereof are not observed corresponds to the skin layer.
  • the ratio of the foamed layer in the foamed portion of the molded product is preferably 75% or more, more preferably 77% or more. From the viewpoint of ensuring sufficient strength, the ratio of the foamed layer in the foamed portion of the molded product is preferably 85% or less, more preferably 83% or less.
  • the ratio of the thickness of the foamed layer to the total thickness of the skin layer and the foamed layer measured at the portion where the thickness of the foamed layer is maximum is calculated as the "foamed layer" of the molded product. Percentage ".
  • the thickness of the skin layer and the foam layer is measured by observing a cross-sectional image of a foamed portion of the molded product.
  • the type of the cross-sectional image is not particularly limited, and an X-ray CT scan image, an electron micrograph, or the like can be used.
  • the observation area is set so that a width of at least 1.5 mm is secured.
  • the thickness of the region where the cells are not observed is measured as the thickness of the skin layer
  • the thickness of the region where the cells are observed is measured as the thickness of the foamed layer.
  • the boundary between the skin layer and the foam layer is defined as follows.
  • a straight line perpendicular to the thickness direction of the foamed portion is set and moved from the outermost portion to the center portion of the foamed portion.
  • This straight line stops moving at a position where at least one of the horizontal diameter and the vertical diameter of the cell first contacts the cell having a diameter of 0.03 mm or more, and serves as a boundary between the skin layer and the foam layer.
  • the horizontal diameter of the cell means the maximum width of the cell in the direction perpendicular to the thickness direction of the foaming portion
  • the vertical diameter of the cell means the maximum width of the cell in the thickness direction of the foaming portion.
  • the average diameter of the cells contained in the foam layer is preferably 0.12 mm or more, more preferably 0.18 mm or more. When the average diameter of the cells is 0.12 mm or more, sufficient weight reduction of the molded product tends to be achieved.
  • the average diameter of the cells contained in the foam layer is preferably 0.24 mm or less, more preferably 0.21 mm or less. When the average diameter of the cells is 0.24 mm or less, the variation in strength depending on the portion of the molded product tends to be suppressed.
  • the maximum diameter of the cell contained in the foam layer is preferably 0.84 mm or less, more preferably 0.70 mm or less, and further preferably 0.65 mm or less.
  • the maximum diameter of the cell is 0.84 mm or less, the variation in strength depending on the portion of the molded body tends to be suppressed.
  • the average diameter and the maximum diameter of the cell are measured by observing the cross-sectional image of the foamed portion of the molded body obtained in the same manner as the cross-sectional image for measuring the thickness of the skin layer and the foam layer.
  • the horizontal width and the vertical width of the cell observed in the cross section of the foamed portion of the molded body are defined as the horizontal diameter and the vertical diameter of the cell, and all the observed cells (however, the horizontal diameter or the vertical diameter is 0.
  • the value obtained by dividing the total of the arithmetic average value of the horizontal diameter and the arithmetic average value of the vertical diameter by 2 (excluding those less than 03 mm) is defined as the "average diameter of the cells", and the horizontal diameter and the vertical diameter of all the cells.
  • the maximum value is the "maximum diameter of the cell".
  • the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer is preferably 30 cells / mm 2 or more, more preferably 40 cells / mm 2 or more, and further preferably 45 cells / mm 2 or more. ..
  • the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer is 30 cells / mm 2 or more, the effect of reducing the weight of the molded product by providing the foam layer can be sufficiently obtained.
  • the upper limit of the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring the strength of the molded product, it may be 100 cells / mm 2 or less, and 80 cells / mm 2 or less. It may be 60 pieces / mm 2 or less.
  • the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer is measured by observing the cross-sectional image of the foamed portion of the molded body obtained in the same manner as the cross-sectional image for measuring the thickness of the skin layer and the foam layer. Will be done. More specifically, the number of all cells (excluding cells having a horizontal diameter or a vertical diameter of less than 0.03 mm) observed in the cross section of the foam layer is determined by the cross-sectional area (mm 2 ) of the foam layer to be observed. ) Is the number of cells per unit cross-sectional area of the foam layer.
  • the cells included in the foam layer may be in a state of being oriented along the thickness direction of the foam layer. It is considered that the state in which the cells are oriented along the thickness direction of the foam layer is formed by the cells formed by foaming the resin in the molding process of the molded body and extending along the moving direction of the mold. ..
  • the state in which the cells are oriented along the thickness direction of the foamed layer means that the foamed layer has reached a sufficient thickness within the limit in which the required strength can be secured.
  • a state in which cells are oriented along the thickness direction of the foam layer means that the average aspect ratio of the cells contained in the foam layer is 1.01 or more, or 1.10 or more.
  • the cell average aspect ratio is the ratio of the arithmetic mean value of the vertical diameter of the cell measured by the method described above to the arithmetic mean value of the horizontal diameter of the cell (arithmetic mean value of the vertical diameter / arithmetic average value of the horizontal diameter).
  • the average aspect ratio of the cells contained in the foam layer is preferably 1.80 or less, more preferably 1.70 or less, and 1.35 or less. Is even more preferable.
  • the thickness of the foamed layer at the foamed portion is not particularly limited as long as the above-mentioned condition of the foamed layer ratio is satisfied.
  • the thickness of the foam layer may be 2.00 mm to 4.00 mm.
  • weight reduction tends to be achieved while ensuring sufficient strength when a general foam molding method is carried out.
  • the thickness measured at the portion where the thickness of the foam layer is maximum is defined as the “thickness of the foam layer”.
  • the thickness of the skin layer at the foamed portion is not particularly limited as long as the above-mentioned condition of the foamed layer ratio is satisfied.
  • the thickness of the skin layer may be 0.26 mm to 0.36 mm.
  • weight reduction tends to be achieved while ensuring sufficient strength when a general foam molding method is carried out.
  • the thickness of the skin layer is the thickness of each of the skin layer A and the skin layer B arranged on both sides of the foam layer).
  • the thickness measured at the location where the thickness of the foam layer is maximum is defined as the "thickness of the skin layer".
  • the thickness of the foamed portion of the molded product (that is, the total of the foamed layer and the skin layers arranged on both sides thereof can be set according to the intended use of the molded product.
  • the thickness of the foamed portion of the molded product is preferably 6 mm or less, more preferably 5 mm or less, and further preferably 4 mm or less.
  • the thickness of the foamed portion of the molded product is preferably 1 mm or more, more preferably 1.5 mm or more, and more preferably 2 mm or more. Is even more preferable.
  • the ratio of the foamed portion to the entire molded body is not particularly limited, and the ratio of the foamed portion to the entire molded body is not particularly limited, depending on the use of the molded body and the like. Can be set.
  • the ratio of the foamed portion to the entire molded product may be 50% to 100%, 70% to 100%, or 80% to 100% on an area basis when the molded product is viewed in a plan view. May be%.
  • the type of resin contained in the molded product is not particularly limited. From the viewpoint of ease of molding, balance between toughness and strength, etc., the resin contained in the molded product is preferably a thermoplastic resin. The resin contained in the molded product may be only one type or two or more types.
  • polyethylene resin, polypropylene resin, composite polypropylene resin, polystyrene resin, polyethylene terephthalate resin, polyvinyl alcohol resin, vinyl chloride resin, ionomer resin, polyamide resin, acrylonitrile / butadiene -At least one selected from the group consisting of a styrene copolymer resin (ABS) and a polycarbonate resin can be mentioned.
  • ABS styrene copolymer resin
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin
  • the molded product may contain components other than the resin, if necessary.
  • the component other than the resin include an inorganic filler, an additive such as rubber and carbon black, and a component derived from a foaming agent described later.
  • the total amount thereof is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. ..
  • the total amount of the resin is preferably 85% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. preferable.
  • the use of the molded product of the present disclosure is not particularly limited. Since the molded product of the present disclosure is lightweight and has excellent strength, it is suitably used for applications where both weight reduction and strength are important, such as interior and exterior members of automobiles. Specific examples of the interior / exterior member of an automobile include a sacco mall, an arch molding, a side molding, a rocker molding, a bumper, and a back door trim.
  • the automobile member of the present disclosure includes the above-mentioned molded body.
  • the type of automobile member is not particularly limited, and can be selected from automobile interior / exterior members such as sacco mall, arch molding, side garnish, side molding, rocker molding, bumper, back door trim, and side door trim.
  • the method for producing a molded product of the present disclosure is the above-mentioned method for producing a molded product.
  • the movable portion of the molding apparatus to which the composition is supplied is moved to increase the volume inside the molding apparatus.
  • cells are generated by the action of the foaming agent contained in the composition.
  • the method of controlling the foam layer ratio and other conditions in the manufactured molded product within the above range is not particularly limited.
  • a method of adjusting the type and amount of the resin and the foaming agent contained in the composition, molding conditions (temperature of the composition and the molding apparatus, molding time, etc.) and the like can be mentioned.
  • the type of resin contained in the composition is not particularly limited, and may be selected from the resins that may be contained in the above-mentioned molded product.
  • the type of foaming agent contained in the composition is not particularly limited, and either an organic foaming agent or an inorganic foaming agent can be used.
  • the organic foaming agent include azodicarbonamide (ADCA), N, N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), 4,4-oxybisbenzenesulfonyl hydrazide (OBSH), hydrazodicarbonamide (HDCA) and the like.
  • the inorganic foaming agent include sodium hydrogen carbonate and the like.
  • azodicarbonamide As the molded body is an exterior member, it is preferable to use azodicarbonamide (ADCA).
  • ADCA azodicarbonamide
  • the temperature resistance and water resistance are improved, and the generation of blisters in the hot water test tends to be suppressed.
  • the blister is a state in which the gas generated by the reaction between the unreacted foaming agent remaining in the skin layer and water pushes up the skin layer.
  • the decomposition temperature of the foaming agent is preferably 50 ° C to 200 ° C, more preferably 80 ° C to 200 ° C.
  • the decomposition temperature of the foaming agent may be 130 ° C to 200 ° C.
  • the content of the foaming agent in the composition is preferably set appropriately according to the type of the foaming agent and the like.
  • an organic foaming agent preferably azodicarbonamide
  • the content of the organic foaming agent in the composition is 0.05% by mass to 1.0% by mass from the viewpoint of foamability. It is preferably within the range, and more preferably within the range of 0.1% by mass to 0.5% by mass.
  • the above-mentioned content of the foaming agent is the content in the composition before being supplied to the molding apparatus.
  • the temperature of the composition when it is supplied to the molding apparatus is not particularly limited.
  • the composition contains a thermoplastic resin, it is preferably at a temperature equal to or higher than the softening point.
  • the molding apparatus used in the method of the present disclosure is not particularly limited as long as at least a part of the molding apparatus is movable. From the viewpoint of workability, it is preferable to use a pair of molds in which at least one of them is movable.
  • FIG. 7 shows an example of a molding apparatus.
  • the molding apparatus shown in FIG. 7 has a cavity 6 which is a gap between a movable side mold 1, a fixed side mold 2, a movable side mold 1 and a fixed side mold 2, and a cavity 6 from the outside of the mold.
  • a gate 4 that penetrates the fixed-side mold 2 is provided.
  • the movable side mold 1 and the fixed side mold 2 may be collectively referred to as "molds”.
  • the composition 3 containing the resin and the foaming agent is supplied into the cavity 6 from the injection device (not shown) through the gate 4.
  • the composition 3 contains a thermoplastic resin
  • the composition 3 is supplied into the cavity 6 in a state where the thermoplastic resin is melted or softened and has fluidity.
  • the temperature of the mold is usually lower than that of the supplied composition 3. Therefore, when the composition 3 is filled into the cavity 6 as shown in FIG. 7B, solidification of the composition 3 starts from the portion that touches the mold.
  • the movable mold 1 is moved to widen the distance between the molds (core back), and the non-solidified portion of the composition 3 is foamed to form the foam layer 5.
  • a skin layer 7 is formed between the foam layer 5 and the mold by the solidified composition 3.
  • the material of the molding apparatus is not particularly limited, and a general one can be used.
  • stainless steel, pre-hardened steel, alloy tool steel, high speed tool steel and super hard tool steel can be mentioned.
  • the method of supplying the composition to the molding apparatus shown in FIG. 7 is not particularly limited.
  • the composition may be continuously prepared and supplied to the molding apparatus by using an injection apparatus.
  • the injection device 10 shown in FIG. 8 includes a cylinder 11 and a hopper 12 for charging the raw material of the composition into the cylinder 11.
  • the outlet of the cylinder 11 is connected to the mold 13 of the molding apparatus.
  • the cylinder 11 heats the inside of the cylinder 11 and the screw 11A that stirs the raw materials to prepare the composition and moves the composition to the mold 13 side of the molding apparatus, the motor 11B that drives the screw 11A, and the inside of the cylinder 11. It is equipped with a heater (not shown).
  • the raw material supplied to the inside of the cylinder 11 becomes a molten state while moving toward the mold 13.
  • ⁇ Comparative Example 1> The resin (100 parts by mass), the foaming agent (1 part by mass) and the additive (3 parts by mass) are put into the hopper of the injection device having the configuration shown in FIG. 8, and the resin is melted and mixed in the cylinder. , The composition was prepared. The composition was fed into a pair of mold cavities, one of which was movable. After supplying the composition to the cavity, the movable mold (core) was moved to foam the composition and cooled to prepare a molded product.
  • Examples 1 to 5 A composition containing a resin (100 parts by mass) and a foaming agent (0.5 parts by mass) was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 to prepare a molded product.
  • the types of resin and foaming agent used are the same as in the comparative example.
  • FIGS. 1 to 5 X-ray CT scan images of cross sections obtained by cutting the molded products produced in Examples 1 to 5 along the thickness direction are shown in FIGS. 1 to 5, respectively.
  • the molded product produced in Comparative Example 1 is cut along the thickness direction, and the images observed with an electron microscope are shown in FIG. 6.
  • the cross section of the molded product produced in Examples and Comparative Examples is the skin layer A (cavity side).
  • the foam layer and the skin layer B (core side) were arranged in this order.
  • Table 1 shows the results of measuring the thicknesses of the skin layer A, the foam layer and the skin layer B from the obtained X-ray CT scan image and the electron microscope image, and calculating the foam layer ratio.
  • Table 1 shows the maximum diameter, average diameter, and number of cells per unit cross-sectional area contained in the foam layer. For Examples 1 to 5, the average diameter and maximum diameter of the vertical and horizontal diameters of the cells, and the average aspect ratio are also shown in Table 1. Further, the mass per 100 cm 2 of the molded product is shown in Table 1.
  • the molded product of the example in which the foam layer ratio is in the range of 73% to 88% has a mass per unit area as compared with the molded product of the comparative example in which the foam layer ratio is less than 73%.
  • the molded product of the example had a strength comparable to that of the molded product of the comparative example.

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Abstract

スキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂがこの順に厚み方向に配置された発泡部位を有し、前記発泡部位における前記スキン層Ａ、前記発泡層及び前記スキン層Ｂの合計厚みに対する前記発泡層の厚みの割合が７３％～８８％である、成形体。

Description

成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法
　本開示は、成形体、自動車用部材及び成形体の製造方法に関する。
　近年、自動車の軽量化を目的として、内外装用の部品において金属部材から樹脂製の部材への置き換えが進んでいる。中でも樹脂を発泡させて得られる気泡（セル）を含む成形体は金属に比べて軽く、自動車の燃費のさらなる向上が期待される。
　自動車の部品として使用される発泡成形体としては、例えば、特許文献１に記載の方法により得られるものが知られている。この方法では、一対の成形用金型に形成したキャビティ内に溶融樹脂を注入し、樹脂を発泡させて成形体が作製される。
特開２００５－２３８７２６号公報
　自動車の軽量化をより進めるために、樹脂からなる成形体にも一層の軽量化が望まれている。すなわち、成形体の単位面積当たり質量の低減が望まれている。しかしながら、成形体の単位面積当たり質量を低減すると、充分な強度が得られなくなる恐れがある。
　本開示は上記事情に鑑み、軽量化と強度の確保とを両立し得る成形体、この成形体を含む自動車部材、及び成形体の製造方法を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞スキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂがこの順に厚み方向に配置された発泡部位を有し、前記発泡部位における前記スキン層Ａ、前記発泡層及び前記スキン層Ｂの合計厚みに対する前記発泡層の厚みの割合が７３％～８８％である、成形体。
＜２＞前記発泡層に含まれるセルの平均径が０．１８ｍｍ～０．３４ｍｍである、＜１＞に記載の成形体。
＜３＞前記発泡層の単位断面積当たりのセルの個数が１１個／ｍｍ２以上である、＜１＞又は＜２＞に記載の成形体。
＜４＞前記発泡層に含まれるセルの最大径が０．８４ｍｍ以下である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の成形体。
＜５＞前記発泡層に含まれるセルが前記発泡層の厚み方向に沿って配向した状態である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の成形体。
＜６＞前記スキン層Ａ及び前記スキン層Ｂの厚みがそれぞれ０．２６ｍｍ～０．３６ｍｍである、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の成形体。
＜７＞＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の成形体を含む、自動車用部材。
＜８＞＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の成形体の製造方法であって、
　移動可能な部分を有する成形装置の内部に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
　前記成形装置の一部を移動させて前記成形装置の内部の容積を増大させる工程と、を備える成形体の製造方法。
　本開示によれば、軽量化と強度の確保とを両立し得る成形体、この成形体を含む自動車部材、及び成形体の製造方法が提供される。
実施例１で作製した成形体の断面のＸ線ＣＴスキャン画像である。 実施例２で作製した成形体の断面のＸ線ＣＴスキャン画像である。 実施例３で作製した成形体の断面のＸ線ＣＴスキャン画像である。 実施例４で作製した成形体の断面のＸ線ＣＴスキャン画像である。 実施例５で作製した成形体の断面のＸ線ＣＴスキャン画像である。 比較例１で作製した成形体の断面の電子顕微鏡写真である。 成形体の製造に使用される成形装置の構成の一例の概略断面図である。 成形体の製造に使用される射出装置の構成の一例の概略断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
　本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
　本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
　本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
＜成形体＞
本開示の成形体は、スキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂがこの順に厚み方向に配置された発泡部位を有し、前記発泡部位における前記スキン層Ａ、前記発泡層及び前記スキン層Ｂの合計厚みに対する前記発泡層の厚みの割合が７３％～８８％である、成形体である。
　本開示において「発泡層」とは、樹脂中にセルを含んだ状態である部分を意味し、「スキン層」とは、樹脂中にセルを含んでいない状態である部分を意味する。
　本開示において、成形体のスキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂがこの順に厚み方向に配置された部位を「発泡部位」と称する場合がある。スキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂの合計厚みに対する発泡層の厚みの割合を「発泡層割合」と称する場合がある。スキン層Ａ及びスキン層Ｂをそれぞれ「スキン層」と称する場合がある。
　本開示の成形体は、自動車の部品として従来用いられている発泡成形体に比べ、発泡部位に占める発泡層の割合が大きい。すなわち、スキン層よりも密度が低い発泡層の割合が従来品よりも大きい。このため、従来品と同程度の厚みであっても単位面積当たりの質量を小さくでき、成形品の軽量化を可能にしている。その一方で、発泡層の厚みの割合に上限を設けることで、発泡層よりも強度に優れるスキン層が充分な厚さで発泡層の両側に配置される。これにより、成形品として必要な強度が確保される。
　成形体の発泡部位の断面の電子顕微鏡写真の一例を図１～図６に示す。図１～図６に示す断面は、成形体の発泡部位を厚み方向に沿って切断して得られたものである。図１～図６において、相対的に明度の低い領域として表示されている部分がセルに相当し、相対的に明度の高い領域が樹脂に相当する。セルが存在する領域が発泡層に相当し、その両側に存在するセルが観察されない領域がスキン層に相当する。
　軽量化の観点からは、成形体の発泡部位における発泡層割合は７５％以上であることが好ましく、７７％以上であることがより好ましい。
　充分な強度を確保する観点からは、成形体の発泡部位における発泡層割合は８５％以下であることが好ましく、８３％以下であることがより好ましい。
成形体が備える発泡部位の厚みが一定でない場合は、発泡層の厚みが最大となる部位において測定されるスキン層及び発泡層の合計厚みに対する発泡層の厚みの割合を当該成形体の「発泡層割合」とする。
　本開示において、スキン層及び発泡層の厚みは、成形体の発泡部位の断面画像を観察して測定される。断面画像の種類は特に制限されず、Ｘ線ＣＴスキャン画像、電子顕微鏡写真等を用いることができる。観察領域は、少なくとも１．５ｍｍ幅が確保されるように設定する。
　具体的には、成形体の発泡部位の断面画像において、セルが観察されない領域の厚みをスキン層の厚みとし、セルが観察される領域の厚みを発泡層の厚みとして測定する。
　上記測定において、スキン層と発泡層との境界は、下記のようにして定める。
　発泡部位の断面画像において、発泡部位の厚み方向に垂直な直線を設定し、発泡部位の最表部から中心部に向けて移動させる。この直線が、セルの横径及び縦径の少なくとも一方が０．０３ｍｍ以上のセルとはじめて接触する位置で移動を停止し、スキン層と発泡層との境界とする。
　本開示において、セルの横径は発泡部位の厚み方向と垂直な方向のセルの最大幅を意味し、セルの縦径は発泡部位の厚み方向のセルの最大幅を意味する。
発泡層に含まれるセルの平均径は０．１２ｍｍ以上であることが好ましく、０．１８ｍｍ以上であることがより好ましい。セルの平均径が０．１２ｍｍ以上であると、成形体の充分な軽量化が達成される傾向にある。
　発泡層に含まれるセルの平均径は０．２４ｍｍ以下であることが好ましく、０．２１ｍｍ以下であることがより好ましい。セルの平均径が０．２４ｍｍ以下であると、成形体の部位による強度のバラつきが抑制される傾向にある。
　発泡層に含まれるセルの最大径は、０．８４ｍｍ以下であることが好ましく、０．７０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．６５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。セルの最大径が０．８４ｍｍ以下であると、成形体の部位による強度のバラつきが抑制される傾向にある。
　本開示において、セルの平均径及び最大径は、スキン層及び発泡層の厚みの測定のための断面画像と同様にして得られる成形体の発泡部位の断面画像を観察して測定される。具体的には、成形体の発泡部位の断面に観察されるセルの横幅及び縦幅をそのセルの横径及び縦径とし、観察される全てのセル（ただし、横径又は縦径が０．０３ｍｍ未満のものを除く）の横径の算術平均値及び縦径の算術平均値の合計を２で割った値を「セルの平均径」とし、全てのセルの横径及び縦径のうちの最大値を「セルの最大径」とする。
　発泡層の単位断面積当たりのセルの個数は、３０個／ｍｍ２以上であることが好ましく、４０個／ｍｍ２以上であることがより好ましく、４５個／ｍｍ２以上であることがさらに好ましい。発泡層の単位断面積当たりのセルの個数が３０個／ｍｍ２以上であると、発泡層を設けることによる成形体の軽量化の効果が充分に得られる。
　発泡層の単位断面積あたりのセルの個数の上限値は特に制限されないが、成形体の強度を確保する観点からは、１００個／ｍｍ２以下であってもよく、８０個／ｍｍ２以下であってもよく、６０個／ｍｍ２以下であってもよい。
　本開示において、発泡層の単位断面積あたりのセルの個数は、スキン層及び発泡層の厚みの測定のための断面画像と同様にして得られる成形体の発泡部位の断面画像を観察して測定される。より具体的には、発泡層の断面に観察される全てのセル（ただし、横径又は縦径が０．０３ｍｍ未満のセルを除く）の個数を、観察対象の発泡層の断面積（ｍｍ２）で除して得られる値を発泡層の単位断面積あたりのセルの個数とする。
　発泡層に含まれるセルは、発泡層の厚み方向に沿って配向した状態であってもよい。
　セルが発泡層の厚み方向に沿って配向した状態は、成形体の成形工程において樹脂が発泡して形成されるセルが、金型の移動方向に沿って伸長することによって形成されると考えられる。セルが発泡層の厚み方向に沿って配向した状態であることは、必要な強度を確保できる限度内で発泡層が充分な厚みに達していることを意味する。
　本開示において「セルが発泡層の厚み方向に沿って配向した状態」とは、発泡層に含まれるセルの平均アスペクト比が１．０１以上、又は１．１０以上であることを意味する。セルの平均アスペクト比は、上述した方法で測定されるセルの縦径の算術平均値とセルの横径の算術平均値との比（縦径の算術平均値／横径の算術平均値）である。
　成形体の強度を確保する観点からは、発泡層に含まれるセルの平均アスペクト比は１．８０以下であることが好ましく、１．７０以下であることがより好ましく、１．３５以下であることがさらに好ましい。
　発泡部位における発泡層の厚みは、上述した発泡層割合の条件を満たすのであれば特に制限されない。例えば、発泡層の厚みは２．００ｍｍ～４．００ｍｍであってもよい。発泡層の厚みが上記範囲内であると、一般的な発泡成形方法を実施したときに、充分な強度を確保しながら軽量化が達成される傾向にある。
　成形体が備える発泡層の厚みが一定でない場合は、発泡層の厚みが最大となる部位において測定される厚みを「発泡層の厚み」とする。
　発泡部位におけるスキン層の厚みは、上述した発泡層割合の条件を満たすのであれば特に制限されない。例えば、スキン層の厚みは０．２６ｍｍ～０．３６ｍｍであってもよい。スキン層の厚みが上記範囲内であると、一般的な発泡成形方法を実施したときに、充分な強度を確保しながら軽量化が達成される傾向にある。
　上記スキン層の厚みは、発泡層の両側に配置されるスキン層Ａ及びスキン層Ｂのそれぞれ１層）の厚みである。
　成形体の場所によってスキン層の厚みが異なる場合は、発泡層の厚みが最大となる場所において測定される厚みを「スキン層の厚み」とする。
　成形体の発泡部位の厚み（すなわち、発泡層及びその両側に配置されるスキン層の合計成形体の用途等に応じて設定できる。
　剛性の確保及び軽量化のバランスの観点からは、成形体の発泡部位の厚みは６ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
　金型内に溶融した樹脂を充填する際の流動抵抗の観点からは、成形体の発泡部位の厚みは１ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがより好ましく、２ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
　成形体が発泡部位と、発泡部位に該当しない部位（例えば、成形体の屈曲部）とを有する場合、発泡部位が成形体全体に占める割合は特に制限されず、成形体の用途等に応じて設定できる。例えば、発泡部位が成形体全体に占める割合は、成形体を平面視したときに面積基準で５０％～１００％であってもよく、７０％～１００％であってもよく、８０％～１００％であってもよい。
　成形体に含まれる樹脂の種類は、特に制限されない。成形しやすさ、靭性と強度とのバランス等の観点からは、成形体に含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。成形体に含まれる樹脂は、１種のみでも２種以上であってもよい。
　樹脂として具体的には、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、複合ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）及びポリカーボネート系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂、複合ポリプロピレン系樹脂及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。
　成形体は、必要に応じて樹脂以外の成分を含んでもよい。樹脂以外の成分としては、無機フィラー、ゴム、カーボンブラック等の添加剤、後述する発泡剤に由来する成分などが挙げられる。成形体が樹脂以外の成分を含む場合、その合計量は成形体全体の１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。
　成形体が樹脂以外の成分を含む場合、樹脂の合計量は成形体全体の８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。
　本開示の成形体の用途は、特に制限されない。本開示の成形体は軽量かつ強度に優れているため、自動車の内外装部材のような軽量化と強度の両方が重視される用途に好適に使用される。自動車の内外装部材として具体的には、サッコモール、アーチモール、サイドモール、ロッカーモール、バンパー、バックドアトリム等が挙げられる。
＜自動車用部材＞
　本開示の自動車用部材は、上述した成形体を含む。
　自動車用部材の種類は特に制限されず、サッコモール、アーチモール、サイドガーニッシュ、サイドモール、ロッカーモール、バンパー、バックドアトリム、サイドドアトリム等の自動車の内外装部材から選択できる。
＜成形体の製造方法＞
　本開示の成形体の製造方法は、上述した成形体の製造方法であって、
　移動可能な部分を有する成形装置の内部に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
　前記成形装置の一部を移動させて前記成形装置の内部の容積を増大させる工程と、を備える成形体の製造方法である。
　上記方法では、組成物が供給された成形装置の移動可能な部分を移動させて成形装置内部の容積を増大させる。その際、組成物に含まれる発泡剤の作用によりセルが生成する。その結果、セルを含んだ状態の発泡層と、その両側に配置されるスキン層とを有する発泡部位を含む成形体を製造することができる。
　上記方法において、製造される成形体における発泡層割合その他の条件を上述した範囲内に制御する方法は、特に制限されない。例えば、組成物に含まれる樹脂及び発泡剤の種類及び量、成形条件（組成物及び成形装置の温度、成形時間等）などを調節する方法が挙げられる。
　組成物に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、上述した成形体に含まれてもよい樹脂から選択してもよい。
　組成物に含まれる発泡剤の種類は特に制限されず、有機発泡剤、無機発泡剤のいずれも使用可能である。
　有機発泡剤として具体的には、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ－ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられる。無機発泡剤として具体的には、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
　有機発泡剤の中でも、成形体が外装部材である場合には、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いることが好ましい。
　アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を使用することにより、耐温水性等が向上し、温水試験でのブリスターの発生が抑制される傾向にある。ブリスターとは、スキン層に残存する未反応の発泡剤と水との反応により発生したガスがスキン層を押し上げた状態をいう。
　発泡剤の分解温度は、５０℃～２００℃であることが好ましく、８０℃～２００℃であることがより好ましい。発泡剤の分解温度は、１３０℃～２００℃であってもよい。
　組成物中の発泡剤の含有率は、発泡剤の種類等に応じて適宜設定することが好ましい。例えば、発泡剤として有機発泡剤（好ましくは、アゾジカルボンアミド）を用いる場合、発泡性の観点から、組成物中の有機発泡剤の含有率は、０．０５質量％～１．０質量％の範囲内であることが好ましく、０．１質量％～０．５質量％の範囲内であることがより好ましい。
　発泡剤の上記含有率は、成形装置に供給する前の組成物における含有率である。
　上記方法において、成形装置に供給される際の組成物の温度は特に制限されない。組成物が熱可塑性樹脂を含む場合には、その軟化点以上の温度であることが好ましい。
　本開示の方法で用いる成形装置は、少なくとも一部が移動可能な状態であれば特に制限されない。作業性の観点からは、少なくとも一方が移動可能である一対の金型を用いることが好ましい。
　図７に成形装置の一例を示す。図７に示す成形装置は、可動側金型１と、固定側金型２と、可動側金型１と固定側金型２との間の空隙であるキャビティ６と、金型外部からキャビティ６まで固定側金型２を貫通するゲート４と、を備える。以降、可動側金型１及び固定側金型２を「金型」と総称する場合がある。
　まず、図７の（Ａ）に示すように、射出装置（不図示）からゲート４を通じて、樹脂と発泡剤とを含む組成物３をキャビティ６内に供給する。組成物３が熱可塑性樹脂を含む場合、組成物３は熱可塑性樹脂が溶融又は軟化して流動性を有する状態でキャビティ６内に供給される。
　金型は、通常、供給される組成物３よりも低い温度となっている。そのため、図７の（Ｂ）に示すように組成物３がキャビティ６内へ充填されると、金型に触れる部分から組成物３の固化が始まる。
　そして、図７の（Ｃ）に示すように、可動側金型１を移動して金型間の距離を拡げ（コアバック）、組成物３の固化していない部分を発泡させて発泡層５を形成する。発泡層５と金型との間には、固化した組成物３によりスキン層７が形成される。
　成形装置の材質は特に制限されず、一般的なものを用いることができる。例えば、ステンレス鋼、プリハードン鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼及び超硬工具鋼が挙げられる。
　図７に示す成形装置に組成物を供給する方法は、特に制限されない。例えば、図８に示すような、組成物の調製と成形装置への供給とを連続して行う射出装置を用いて行ってもよい。
　図８に示す射出装置１０は、シリンダー１１と、シリンダー１１の内部に組成物の原料を投入するホッパー１２と、を備えている。シリンダー１１の出口は、成形装置の金型１３に連結している。
　シリンダー１１は、原料を撹拌して組成物を調製し、かつ組成物を成形装置の金型１３側に移動させるスクリュー１１Ａと、スクリュー１１Ａを駆動するモーター１１Ｂと、シリンダー１１の内部を加温するヒーター（図示せず）と、を備えている。シリンダー１１の内部に供給された原料は、金型１３に向けて移動する間に溶融状態になる。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
＜比較例１＞
　樹脂（１００質量部）、発泡剤（１質量部）及び添加剤（３質量部）を、図８に示すような構成の射出装置のホッパーに投入し、シリンダー内で樹脂を溶融させて混合し、組成物を調製した。この組成物を、一方が可動式である一対の金型のキャビティ内に供給した。キャビティに組成物を供給した後、可動側金型（コア）を移動して組成物を発泡させ、冷却して、成形体を作製した。
　組成物の調製に使用した使用した材料の詳細は下記の通りである。
　樹脂：ポリプロピレン
　発泡剤：アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）含有マスターバッチ
　添加剤：黒色顔料マスターバッチ
＜実施例１～５＞
　樹脂（１００質量部）及び発泡剤（０．５質量部）を含む組成物を比較例１と同様にして調製し、成形体を作製した。使用した樹脂及び発泡剤の種類は、比較例と同様である。
＜成形体の断面観察及び質量測定＞
　実施例１～５で作製した成形体を厚み方向に沿って切断して得た断面のＸ線ＣＴスキャン画像を、それぞれ図１～図５に示す。比較例１で作製した成形体を厚み方向に沿って切断し、電子顕微鏡で観察した画像を図６に示す
　実施例及び比較例で作製した成形体の断面は、スキン層Ａ（キャビティ側）、発泡層及びスキン層Ｂ（コア側）がこの順に配置された状態であった。
　得られたＸ線ＣＴスキャン画像及び電子顕微鏡像からスキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂの厚みを測定し、発泡層割合を計算した結果を表１に示す。
　発泡層に含まれるセルの最大径、平均径及び単位断面積当たりの個数を表１に示す。実施例１～５についてはセルの縦径及び横径の平均径及び最大径、並びに平均アスペクト比も表１に示す。さらに、成形体の１００ｃｍ２当たりの質量を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
　表１に示すように、発泡層割合が７３％～８８％の範囲内である実施例の成形体は、発泡層割合が７３％未満である比較例の成形体に比べて単位面積あたりの質量が小さく、軽量化が達成されていた。また、実施例の成形体は比較例の成形体と比べて遜色ない強度を有していた。
　日本国特許出願第２０２０－２１９６０８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。

Claims (8)

  1. 　スキン層Ａ、発泡層及びスキン層Ｂがこの順に厚み方向に配置された発泡部位を有し、前記発泡部位における前記スキン層Ａ、前記発泡層及び前記スキン層Ｂの合計厚みに対する前記発泡層の厚みの割合が７３％～８８％である、成形体。
  2. 　前記発泡層に含まれるセルの平均径が０．１８ｍｍ～０．３４ｍｍである、請求項１に記載の成形体。
  3. 　前記発泡層の単位断面積当たりのセルの個数が１１個／ｍｍ２以上である、請求項１又は請求項２に記載の成形体。
  4. 　前記発泡層に含まれるセルの最大径が０．８４ｍｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の成形体。
  5. 　前記発泡層に含まれるセルが前記発泡層の厚み方向に沿って配向した状態である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の成形体。
  6. 　前記スキン層Ａ及び前記スキン層Ｂの厚みがそれぞれ０．２６ｍｍ～０．３６ｍｍである、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の成形体。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の成形体を含む、自動車用部材。
  8. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法であって、
    　移動可能な部分を有する成形装置の内部に樹脂と発泡剤とを含む組成物を供給する工程と、
    　前記成形装置の一部を移動させて前記成形装置の内部の容積を増大させる工程と、を備える成形体の製造方法。
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