JP2019065139A - 車両用外装部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】疎水性の高い樹脂中にセルロースを簡便かつ均一に分散させることができ、しかも得られる樹脂組成物を用いて形成された成形材料の機械的強度を向上させることができる熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品を提供する。【解決手段】車両用外装部品は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有し、かつ有機過酸化物を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、該熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、車両用外装部品に関し、特に、セルロースを含有する熱可塑性樹脂組成物で成形された車両用外装部品に関する。
さらに詳しくは、高い機械的強度を有する、熱可塑性樹脂とセルロース強化剤からなるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品、また、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得るための熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品に関する。
さらに詳しくは、高い機械的強度を有する、熱可塑性樹脂とセルロース強化剤からなるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品、また、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得るための熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品に関する。
従来、自動車をはじめとする車両では、化石燃料などの資源節約の観点等から、燃費向上を目的とした軽量化が検討されている。しかも単に軽量化するだけでなく、安全性、品質を向上させるために、外装パネルを樹脂化するための研究が盛んに行われている。このような外装パネルでは、高い機械的強度と耐衝撃性が要求されることから、樹脂の強化材として、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などが開発されている。
しかしながら、ガラス繊維のみでは表面性が悪く、車両用の外装材料としてはそのまま使用できず、逆に樹脂のみにしようとすると外装材料の剛性が不足する。この結果、異種の素材を複合した複合材料を用いることになるため、各素材の熱膨張率の差から、接合や外観に不具合を生じることがある。しかも車両では、装飾や意匠性のために、表面に加飾性の成形体を導入することも求められる。特に近年、環境負荷を低減し、また、資源の枯渇を心配しなくてよい原料での強化材が強く望まれている。
これまで、発明者らは、車両用材料としての外装部品に対して種々検討を行った結果、母材である樹脂に、充填材である強化材を良分散化できる複合材料の開発が重要であることが分かった。また、バックドアなどの車両用外装部品において、アウターパネル(例えば、鋼製)とインナーパネル(例えば、樹脂製)とが異なった素材であると、剛性差によって突き抜けなどの問題が発生することから、この剛性差を極力小さくすることが重要であることが分かった。更に、外装部品の塗装を簡略化するために、素材の着色が容易であることも重要であることが分かった。
上記のような要求に応えるため、セルロース繊維が有望視されている。セルロース繊維は、軽量、高強度、高弾性率、低線熱膨張といった優れた特性を有することから、樹脂等の補強材料として広く知られている。しかしながら、セルロース繊維は、非常に親水性が高いため、ポリプロピレンやポリエチレン等の疎水性の高い樹脂とは親和性が乏しく、二軸押出機械等で機械的に混練しただけでは、均一に混合することができない。このため、得られる複合材料の機械的物性は必ずしも満足できるものでなく、不十分であった。一般に、セルロース繊維を含む成形材料を製造する際に、ポリエチレン、ポリプロピレン等の疎水性の高い熱可塑性樹脂を用いた場合、セルロース繊維の分散性が悪く、さらなる機械的強度を得ることが非常に困難である。
このような課題に対して、セルロースの樹脂中での分散性を改善させる目的で、相溶化剤を用いる。あるいは、セルロース、もしくは樹脂を変性剤等によって変性処理し、樹脂中におけるセルロースの分散性を向上させようとする試みがなされている(例えば、特許文献1〜4参照)。
例えば、特許文献1、2では、セルロース系材料とポリオレフィンからなる樹脂組成物において、不飽和ジカルボン酸および/またはその無水物を相溶化剤もしくは界面補強剤として使用することが提案されている。また、特許文献3では、ミクロフィブリル化セルロースの水酸基の一部に疎水変性剤として多価塩基酸無水物を用い、得られた疎水変性セルロース繊維を樹脂の補強材料として用いることが提案されている。さらに、特許文献4では、セルロースに存在する水酸基に対し親和性を有するカルボキシ基をもつ単量体を特定の方法でグラフト化したポリエチレンを用いることによって、セルロースの分散性を向上させることが提案されている。
上記いずれの方法を用いても、セルロースの補強効果が得られ、成形体の機械的強度は向上するが、さらなる機械的強度の向上が望まれていた。
本発明は、従来の材料を用いた車両用外装部品における問題点に鑑み、疎水性の高い樹脂中にセルロースを簡便かつ均一に分散させることができ、しかも得られる樹脂組成物を用いて形成された成形材料の機械的強度を向上させることができる熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品を提供することを目的とする。
また、該熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品を提供することを目的とする。
また、該熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物に、セルロース繊維、熱可塑性合成樹脂および有機過酸化物を含有させることにより、セルロース繊維の分散性が向上した熱可塑性樹脂組成物が得られ、また、該熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、含有成分を反応させることにより、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物が得られるという知見を得た。この結果、該熱可塑性樹脂組成物およびセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて得られる樹脂部材の機械的強度が大きく向上し、これにより、該熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品、およびセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて形成された樹脂部を備える車両用外装部品が得られることを見出した。
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
[1]熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有し、かつ有機過酸化物を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、該熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
[2]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む上記[1]に記載の車両用外装部品。
[3]前記有機過酸化物の1分間半減期温度が、130〜190℃である上記[1]または[2]に記載の車両用外装部品。
[4]前記有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ジアシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステルおよびモノパーオキシカーボネートから選択される少なくとも1種の有機過酸化物である上記[1]〜[3]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[5]前記有機過酸化物の含有量が、前記熱可塑性合成樹脂100質量部に対して、0.01〜0.30質量部である上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の車両用外装部品。
[6]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含み、該不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂である上記[1]〜[5]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[7]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂との混合樹脂である上記[1]〜[6]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[8]前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースである上記[1]〜[7]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[9]セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂を含有するセルロース強化熱可塑性樹脂組成物であって、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量が、9.0〜42質量%であり、該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上であるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
[10]前記カルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子と不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子が2箇所以上で結合した架橋構造のポリオレフィン樹脂である上記[9]に記載の車両用外装部品。
[11]前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の変性前のポリオレフィン樹脂と、前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂とが、異なったポリオレフィン樹脂である上記[10]に記載の車両用外装部品。
[12]前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースである上記[9]〜[11]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[13]フェンダー、バックドア又はスポイラーである上記[1]〜[12]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[14]前記バックドアは、インナーパネル及びアウターパネルを有し、
前記インナーパネル及び前記アウターパネルの一方又は双方が、前記熱可塑性樹脂組成物で形成されている上記[13]に記載の車両用外装部品。
[1]熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有し、かつ有機過酸化物を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、該熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
[2]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む上記[1]に記載の車両用外装部品。
[3]前記有機過酸化物の1分間半減期温度が、130〜190℃である上記[1]または[2]に記載の車両用外装部品。
[4]前記有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ジアシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステルおよびモノパーオキシカーボネートから選択される少なくとも1種の有機過酸化物である上記[1]〜[3]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[5]前記有機過酸化物の含有量が、前記熱可塑性合成樹脂100質量部に対して、0.01〜0.30質量部である上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の車両用外装部品。
[6]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含み、該不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂である上記[1]〜[5]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[7]前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂との混合樹脂である上記[1]〜[6]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[8]前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースである上記[1]〜[7]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[9]セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂を含有するセルロース強化熱可塑性樹脂組成物であって、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量が、9.0〜42質量%であり、該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上であるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
[10]前記カルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子と不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子が2箇所以上で結合した架橋構造のポリオレフィン樹脂である上記[9]に記載の車両用外装部品。
[11]前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の変性前のポリオレフィン樹脂と、前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂とが、異なったポリオレフィン樹脂である上記[10]に記載の車両用外装部品。
[12]前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースである上記[9]〜[11]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[13]フェンダー、バックドア又はスポイラーである上記[1]〜[12]のいずれかに記載の車両用外装部品。
[14]前記バックドアは、インナーパネル及びアウターパネルを有し、
前記インナーパネル及び前記アウターパネルの一方又は双方が、前記熱可塑性樹脂組成物で形成されている上記[13]に記載の車両用外装部品。
本発明によれば、セルロースが均一に分散した状態で含有されている熱可塑性樹脂組成物および該熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、機械的強度が向上した樹脂部を備える車両用外装部品を提供することができる。
また、本発明では、熱可塑性樹脂とセルロース強化剤からなるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が使用されるため、軽量化、高強度化されると共に、リサイクル性、表面平滑性、さらには接着性能に優れた樹脂部を備える車両用外装部品を実現することが可能となる。
また、車両用外装部品として、特に、フェンダー、バックドア又はスポイラーが上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成されていることで、車両の安全性、品質を向上しつつ、車両の燃費を向上することができ、化石燃料などの資源を節約することができる。また、車両用外装部品の薄肉化を実現できると共に、廃棄時の焼却灰の低減なども期待できる。
また、本発明では、熱可塑性樹脂とセルロース強化剤からなるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が使用されるため、軽量化、高強度化されると共に、リサイクル性、表面平滑性、さらには接着性能に優れた樹脂部を備える車両用外装部品を実現することが可能となる。
また、車両用外装部品として、特に、フェンダー、バックドア又はスポイラーが上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成されていることで、車両の安全性、品質を向上しつつ、車両の燃費を向上することができ、化石燃料などの資源を節約することができる。また、車両用外装部品の薄肉化を実現できると共に、廃棄時の焼却灰の低減なども期待できる。
また、本発明によれば、軽量化と剛性の両立が可能であり、室温での線熱膨張率が低く、かつ高温での流動性に優れ、更には外観および着色性に優れた車両用外装部品を提供することができる。
特に、上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、線熱膨張係数が小さく、異方性も小さいので、安定した複合材料として使用できる。このため、インナーパネルとアウターパネルとを有するバックドアなどの車両用外装部品である場合、インナーパネルとアウターパネルの双方を同じ素材で容易に製造でき、剛性差による突き抜けなどの発生を防止することができる。また、インナーパネルとアウターパネルとの双方を上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で一体成形することも可能となり、車両の部品点数を削減して、組立工数を低減することができる。
また、上記熱可塑性樹脂組成物を使用して形成された車両用外装部品は、表面が滑らかで手触りがよく、樹脂への着色性も優れ、塗装の簡略化を実現することができる。
特に、上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、線熱膨張係数が小さく、異方性も小さいので、安定した複合材料として使用できる。このため、インナーパネルとアウターパネルとを有するバックドアなどの車両用外装部品である場合、インナーパネルとアウターパネルの双方を同じ素材で容易に製造でき、剛性差による突き抜けなどの発生を防止することができる。また、インナーパネルとアウターパネルとの双方を上記熱可塑性樹脂組成物或いはセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で一体成形することも可能となり、車両の部品点数を削減して、組立工数を低減することができる。
また、上記熱可塑性樹脂組成物を使用して形成された車両用外装部品は、表面が滑らかで手触りがよく、樹脂への着色性も優れ、塗装の簡略化を実現することができる。
本発明の実施形態に係る車両用外装部品は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有し、かつ有機過酸化物を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、該熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える。
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、上記熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して含有成分を反応させて得られるものである。
このため、本発明の他の実施態様において、車両用外装部品の樹脂部或いは車両用外装部品は、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂(複合体)を含有するセルロース強化熱可塑性樹脂組成物であって、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量は、9.0〜42質量%であり、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度は40MPa以上であるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成されている。
このため、本発明の他の実施態様において、車両用外装部品の樹脂部或いは車両用外装部品は、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂(複合体)を含有するセルロース強化熱可塑性樹脂組成物であって、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量は、9.0〜42質量%であり、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度は40MPa以上であるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成されている。
<<引張強度>>
本発明において、使用される熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂の引張強度はこの熱可塑性樹脂組成物に含まれる樹脂の特性もしくは物性であり、熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、含有成分を反応させることで得られるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を、JIS K 7127の試験片タイプ2号に準拠する引張強度評価に適合した形態の試験片を加工して評価する。
一方、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、既に含有成分が反応しており、JIS K7127の試験片タイプ2号に準拠する引張強度評価用に適合した形態の試験片に加工するのみである。
本発明において、使用される熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂の引張強度はこの熱可塑性樹脂組成物に含まれる樹脂の特性もしくは物性であり、熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、含有成分を反応させることで得られるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を、JIS K 7127の試験片タイプ2号に準拠する引張強度評価に適合した形態の試験片を加工して評価する。
一方、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、既に含有成分が反応しており、JIS K7127の試験片タイプ2号に準拠する引張強度評価用に適合した形態の試験片に加工するのみである。
ラジカル重合開始剤として有機過酸化物を使用して、熱可塑性樹脂組成物中の含有成分を反応させるには、一般的に、有機過酸化物が熱分解して、ラジカル反応が開始する温度以上、具体的には有機過酸化物の1分間半減期温度以上(好ましくは、1分間半減期温度より20℃高い温度)であればよく、一般的な二軸押出機で、加熱混練すれば、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物をペレットとして作製できる。
以下に、加熱混練の条件を記載するが、これは、本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法を規定するものでなく、物性、特性としてのパラメーターである引張強度を測定するための条件である。
熱可塑性樹脂組成物の混練温度は、組成物中に存在する有機過酸化物が分解する温度以上であり、好ましくは、使用する有機過酸化物の1分間半減期温度より20℃高い温度である。なお、撹拌は、特に限定されるものではないが、例えば、スクリュー径15mm、L/D=45により回転速度100rpmで行えば十分である。
この加熱混練は、製造に使用する加熱混練機でなく、モデル的な加熱混練機でも構わない。
この加熱混練は、製造に使用する加熱混練機でなく、モデル的な加熱混練機でも構わない。
二軸押出機〔例えば、(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NH〕で加熱混練する場合、各成分をそれぞれ時間当たり供給質量で制御したフィーダーにより、スクリュー径15mm、L/D=45の二軸押出機のホッパーに投入し、混練ゾーンのパレル温度は有機過酸化物の1分間半減期温度より20℃高く設定し、スクリュー回転速度は100rpmで加熱混練する。
引張強度の測定は、熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して含有成分を反応させて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を、JIS K 7127の試験片タイプ2号に準拠して、引張試験片を作製し、JIS K 7161に準拠して測定する。
なお、二軸押出機で加熱混練する場合、二軸押出機で加熱混練して得られた熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃、24時間乾燥し、射出成形機〔例えば、ファナック(株)製 ロボットショット α−30C〕で、上記試験片を作製する。
引張強度は、引張試験機〔例えば、インストロン社製のインストロン試験機 5567型〕により、票線間距離25mm、試験速度:50mm/minの条件で測定する。
引張強度は、引張試験機〔例えば、インストロン社製のインストロン試験機 5567型〕により、票線間距離25mm、試験速度:50mm/minの条件で測定する。
引張強度は、高いほど好ましく、本発明では、40MPa以上であるが、45MPa以上がより好ましく、50MPa以上がさらに好ましく、55MPa以上が特に好ましい。
なお、引張強度の上限は、現実的には100MPaである。
なお、引張強度の上限は、現実的には100MPaである。
引張強度は、上記の各樹脂組成物、セルロース強化熱可塑性樹脂中に含有する成分の種類および含有量で調整できるが、特に、有機過酸化物の配合量を調整するのが効果的であり、有機過酸化物と、無水マレイン酸変性ポリオレフィンの配合量をバランス良く併用することで調整するのがさらに効果的である。
以下に、熱可塑性樹脂組成物から順に説明する。
<<熱可塑性樹脂組成物>>
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物は、少なくとも、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよび有機過酸化物を含有する。熱可塑性合成樹脂は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含有してもよい。
最初に、熱可塑性合成樹脂から説明する。
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物は、少なくとも、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよび有機過酸化物を含有する。熱可塑性合成樹脂は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含有してもよい。
最初に、熱可塑性合成樹脂から説明する。
<熱可塑性合成樹脂>
本発明では、熱可塑性合成樹脂のうちの1種が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂であってもよく、熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂のみでもよい。
本発明では、熱可塑性合成樹脂のうちの1種が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂であってもよく、熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂のみでもよい。
〔ベース樹脂〕
ベース樹脂とは、熱可塑性樹脂組成物中に含有する不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂以外の熱可塑性合成樹脂の中で最も含有量の多い樹脂成分であり、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と同質量以上含有してもよい。
ただし、セルロースは合成樹脂でないことから、熱可塑性合成樹脂には含まれない。
ベース樹脂とは、熱可塑性樹脂組成物中に含有する不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂以外の熱可塑性合成樹脂の中で最も含有量の多い樹脂成分であり、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と同質量以上含有してもよい。
ただし、セルロースは合成樹脂でないことから、熱可塑性合成樹脂には含まれない。
本発明で使用するベース樹脂は、特に限定されるものではなく、一般的に熱可塑性合成樹脂として使用されているものであればどのような合成樹脂でも構わない。
ベース樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹 脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、セルロースアシレート樹脂、フェノキシ樹脂などが挙げられる。
このうち、本発明では、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
ベース樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹 脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、セルロースアシレート樹脂、フェノキシ樹脂などが挙げられる。
このうち、本発明では、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
ポリオレフィン樹脂は、少なくとも1種のオレフィンを重合してなるポリオレフィン樹脂であり、単独重合体であっても共重合体であっても構わない。
このようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソブテン(1−ブテン)を含む炭素原子数4〜12のα−オレフィン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。
このようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソブテン(1−ブテン)を含む炭素原子数4〜12のα−オレフィン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。
なお、炭素原子数4〜12のα−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、2−メチル−1−プロペン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、2−エチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、1−ヘプテン、メチル−1−ヘキセン、ジメチル−1−ペンテン、エチル−1−ペンテン、トリメチル−1−ブテン、メチルエチル−1−ブテン、1−オクテン、メチル−1−ペンテン、エチル−1−ヘキセン、ジメチル−1−ヘキセン、プロピル−1−ヘプテン、メチルエチル−1−ヘプテン、トリメチル−1−ペンテン、プロピル−1−ペンテン、ジエチル−1−ブテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセンなどが挙げられる。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリイソブテン樹脂、ポリイソプレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、(メタ)アクリル樹脂(いわゆるアリル樹脂)、ポリ塩化ビニル樹脂などのビニル樹脂、ポリ(メタ)アクリルアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、エチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
これらの樹脂のうち、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)が好ましく、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂がなかでも好ましい。
ポリエチレン樹脂としては、エチレン単独重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体などが挙げられる。α−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。
エチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ペンテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体などが挙げられる。
なお、密度もしくは形状で分類した場合、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMW−PE)のいずれでも構わない。
ビニル樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂[塩化ビニルモノマーの単独重合体(ポリ塩化ビニル樹脂など)、塩化ビニル単量体と他の単量体との共重合体(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)など]、ビニルアルコール樹脂(ポリビニルアルコールなどの単独重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの共重合体など)、ポリビニルホルマールなどのポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。これらのビニル系樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂は架橋性ポリオレフィン樹脂が好ましい。例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−ブテンブロック共重合体、エチレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−ブチルアクリレート共重合樹脂などが挙げられる。
ベース樹脂のポリオレフィン樹脂は、単独で使用しても、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、複数のポリオレフィン樹脂を用いた場合には、特に断らない限り、その総量をポリオレフィン樹脂100質量部として、その他の成分の配合量を規定する。
ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(MFR)は、通常、0.01〜400g/10分であり、機械的強度や生産安定性を高めるという観点から、好ましくは1〜400g/10分であり、より好ましくは0.1〜50g/10分であり、さらに好ましくは0.4〜10g/10分である。
なお、本発明では、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂も含め、JIS K7210に準拠し、190℃、2.16kg荷重下で10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)である。
なお、本発明では、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂も含め、JIS K7210に準拠し、190℃、2.16kg荷重下で10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)である。
〔不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂〕
ベース樹脂は、例えば、代表的なポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレンでは、炭素原子と水素原子のみから構成されており、疎水性が極めて高い。
一方、セルロース繊維の表面は、水酸基を有する極性の高い表面であり、疎水性の高い熱可塑性樹脂との相溶性が低く、セルロース繊維を均一に分散することが困難である。
本発明では、疎水性が高い熱可塑性合成樹脂中に、極性基の水酸基を有し、親水性の高いセルロース繊維を均一に分散させるため、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を使用することが好ましい。
ベース樹脂は、例えば、代表的なポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレンでは、炭素原子と水素原子のみから構成されており、疎水性が極めて高い。
一方、セルロース繊維の表面は、水酸基を有する極性の高い表面であり、疎水性の高い熱可塑性樹脂との相溶性が低く、セルロース繊維を均一に分散することが困難である。
本発明では、疎水性が高い熱可塑性合成樹脂中に、極性基の水酸基を有し、親水性の高いセルロース繊維を均一に分散させるため、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を使用することが好ましい。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂に存在するカルボキシ基(−CO2H)や酸無水物に基づく−C(=O)−O−C(=O)−結合は、セルロース繊維の表面の水酸基(−OH)と水素結合や双極子相互作用などの相互作用により、セルロース繊維の表面との親和性、相溶性が高い。
一方、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂のポリオレフィン部分は、疎水性の熱可塑性合成樹脂と同様に疎水性が高く、構造も類似しており、相溶性、親和力が高い。
このため、熱可塑性合成樹脂中に、セルロース繊維を均一に分散することを促す。
一方、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂のポリオレフィン部分は、疎水性の熱可塑性合成樹脂と同様に疎水性が高く、構造も類似しており、相溶性、親和力が高い。
このため、熱可塑性合成樹脂中に、セルロース繊維を均一に分散することを促す。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂は、上記のように、分子内に、疎水性の熱可塑性樹脂と親水性のセルロースと相互作用する部分構造を併せ持ち、疎水性の熱可塑性樹脂と親水性のセルロースとを結びつける仲介役としての働きをすることから、カップリング剤に分類される。
しかも、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂中の不飽和カルボン酸もしくはその無水物構造部分が、上記のように、セルロース繊維表面の水酸基と極めて近い距離に存在することから、セルロースの水酸基とのエステル化反応が容易かつ効率的に起こり、セルロースと不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が化学結合した複合樹脂が形成される。
本発明では、有機過酸化物の分解からなるラジカルにより、ベース樹脂とセルロース繊維のセルロースの間に架橋反応が進行し、強固な複合樹脂が形成される。さらに、熱可塑性合成樹脂が不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む場合、該有機化酸化物が不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂とベース樹脂のラジカル反応による架橋構造を形成させ、これにより、セルロース、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂およびベース樹脂のいずれもが、化学結合(共有結合)し、より強固な複合樹脂が形成されることになる。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂におけるグラフト変性する不飽和カルボン酸もしくはその無水物は、鎖状の化合物でも環状の化合物でも構わないが、環状の化合物が好ましく、環状の不飽和カルボン酸無水物がより好ましい。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物によるグラフト変性量は、未変性のポリオレフィン樹脂100質量部に対し、不飽和カルボン酸もしくはその無水物0.1〜25質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましく、0.1〜4質量部がさらに好ましい。
不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
不飽和カルボン酸無水物のうち、環状の酸無水物としては、例えば、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物(メチルマレイン酸無水物)、2,3−ジメチルマレイン酸無水物、2−(2−カルボキシエチル)−3−メチルマレイン酸無水物、2−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、フェニルマレイン酸無水物、2,3−ジフェニルマレイン酸無水物、5,6−ジヒドロ−1,4−ジチイン−2,3−ジカルボン酸無水物、2,3−ビス(2,4,5−トリメチル−3−チエニル)マレイン酸無水物などのマレイン酸骨格の酸無水物、4−エチニルフタル酸無水物、4,4’−(エチン−1,2−ジイル)ジフタル酸無水物、4−(1−プロピニル)フタル酸無水物、4−フェニルエチニルフタル酸無水物などのフタル酸骨格の酸無水物が挙げられる。
不飽和カルボン酸無水物のうち、鎖状の酸無水物としては、例えば、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸の各酸無水物、および、これらの不飽和カルボン酸と飽和脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、ヘテロ環カルボン酸との混合酸無水物が挙げられる。
不飽和カルボン酸無水物は、環状の不飽和カルボン酸無水物が好ましく、マレイン酸骨格の酸無水物がより好ましく、マレイン酸無水物が特に好ましい。
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含み、該不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂であることが好ましい。
無水マレイン酸変性ポリオレフィンのポリオレフィンは、ベース樹脂との相溶性が良ければ特に限定されない。無水マレイン酸変性ポリオレフィンとしては、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリスチレンが好ましいが、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンがより好ましい。
なお、エチレン、プロピレンおよびスチレンから選択される2種の共重合体の無水マレイン酸変性共重合体も好ましい。
なお、エチレン、プロピレンおよびスチレンから選択される2種の共重合体の無水マレイン酸変性共重合体も好ましい。
無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンとしては、無水マレイン酸変性のエチレン−プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性のエチレン−α−オレフィン共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体など)、無水マレイン酸を含む基を有するスチレン/エチレン/ブチレン/スチレン(SEBS)が挙げられる。また、グラフトもしくは共重合される極性基として無水マレイン酸のみでなく、極性基〔アルキレングリコール系、(メタ)アクリル酸系のモノマー成分〕を含有していてもよい。
この中でも特に好ましいのは、無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンまたはそれらの共重合体)、無水マレイン酸変性のエチレン−プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性のエチレン−α−オレフィン共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体など)、無水マレイン酸を含む基を有するスチレン/エチレン/ブチレン/スチレン(SEBS)である。
この中でも特に好ましいのは、無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンまたはそれらの共重合体)、無水マレイン酸変性のエチレン−プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性のエチレン−α−オレフィン共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体など)、無水マレイン酸を含む基を有するスチレン/エチレン/ブチレン/スチレン(SEBS)である。
無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂は、無水マレイン酸変性ポリエチレンが最も好ましい。
特に、190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が0.3〜10g/10分の無水マレイン酸変性ポリエチレンが好ましい。また、赤外吸収スペクトルで測定した赤外吸収スペクトルの相対強度比が0.1〜0.2の無水マレイン酸変性ポリエチレンが好ましい。
特に、190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が0.3〜10g/10分の無水マレイン酸変性ポリエチレンが好ましい。また、赤外吸収スペクトルで測定した赤外吸収スペクトルの相対強度比が0.1〜0.2の無水マレイン酸変性ポリエチレンが好ましい。
赤外吸収スペクトルの相対強度比は、無水マレイン酸変性ポリエチレンを150℃、200kgf/cm2で5分間熱プレスして、厚さ100μmのフイルムを作製し、このフイルムの赤外吸収スペクトルを測定する。
1791cm−1付近の吸収強度(無水マレイン酸由来の飽和5員環酸無水物のC=O伸縮振動の吸収ピーク)/719cm−1付近の吸収強度(ポリエチレン由来のメチレン基の横揺れ振動吸収ピーク)の比から、無水マレイン酸変性ポリエチレンの相対強度比を求めることで測定できる。
1791cm−1付近の吸収強度(無水マレイン酸由来の飽和5員環酸無水物のC=O伸縮振動の吸収ピーク)/719cm−1付近の吸収強度(ポリエチレン由来のメチレン基の横揺れ振動吸収ピーク)の比から、無水マレイン酸変性ポリエチレンの相対強度比を求めることで測定できる。
赤外吸収スペクトルの相対強度比が、0.1〜0.2であることによって、熱可塑性樹脂組成物をセルロースと強固にその界面を密着させることができる。
赤外吸収スペクトルの相対強度比は、0.15〜0.2がより好ましい。
赤外吸収スペクトルの相対強度比は、0.15〜0.2がより好ましい。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂は、変性前のポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィンベース樹脂とが、異なったポリオレフィン樹脂であることが好ましい。
ここで、異なるとは、樹脂成分の種類、構成するモノマー成分の差、MFRのような物性の差を含むものである。
また、本発明に使用される熱可塑性合成樹脂は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂との混合樹脂であってもよい。
ここで、異なるとは、樹脂成分の種類、構成するモノマー成分の差、MFRのような物性の差を含むものである。
また、本発明に使用される熱可塑性合成樹脂は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂との混合樹脂であってもよい。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の含有量は、ベース樹脂100質量部に対し、0.5〜20質量部が好ましく、1〜15質量部がより好ましく、1〜10質量部がさらに好ましい。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の含有量が少なすぎる場合、セルロースと樹脂の界面密着効果が十分に得られず、樹脂組成物の機械強度の向上効果が十分に得られず、含有量が多すぎる場合ベース樹脂の強度に悪影響を与え、樹脂組成物全体の強度が低下する。
不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の含有量が少なすぎる場合、セルロースと樹脂の界面密着効果が十分に得られず、樹脂組成物の機械強度の向上効果が十分に得られず、含有量が多すぎる場合ベース樹脂の強度に悪影響を与え、樹脂組成物全体の強度が低下する。
<有機過酸化物>
有機過酸化物は、ベース樹脂や不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性合成樹脂のポリマー分子間をラジカル反応により架橋する重合開始剤である。
有機過酸化物としては、少なくとも炭素原子と−O−O−結合を有する化合物であり、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、アシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、モノパーオキシカーボネート、パーオキシジカーボネートが挙げられる。
このうち、本発明では、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステルおよびモノパーオキシカーボネートから選択される少なくとも1種の有機過酸化物が好ましく、特にジアルキルパーオキサイドが好ましい。
有機過酸化物としては、下記一般式(1)〜(9)で表される有機過酸化物が好ましい。
有機過酸化物は、ベース樹脂や不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性合成樹脂のポリマー分子間をラジカル反応により架橋する重合開始剤である。
有機過酸化物としては、少なくとも炭素原子と−O−O−結合を有する化合物であり、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、アシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、モノパーオキシカーボネート、パーオキシジカーボネートが挙げられる。
このうち、本発明では、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステルおよびモノパーオキシカーボネートから選択される少なくとも1種の有機過酸化物が好ましく、特にジアルキルパーオキサイドが好ましい。
有機過酸化物としては、下記一般式(1)〜(9)で表される有機過酸化物が好ましい。
式中、R1〜R8は各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す。ここで、R1とR2、R3とR4が互いに結合して環を形成してもよい。nは1〜6の整数を表す。
上記アルキル基は直鎖でも分岐していても構わない。アルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましい。
上記シクロアルキル基の環員数は3〜7が好ましく、5または6がより好ましい。シクロアルキル基の炭素数は、3〜20が好ましく、3〜12がより好ましい。例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルが挙げられる。
上記シクロアルキル基の環員数は3〜7が好ましく、5または6がより好ましい。シクロアルキル基の炭素数は、3〜20が好ましく、3〜12がより好ましい。例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルが挙げられる。
上記のアルキル基およびシクロアルキル基は置換基を有してもよく、このような置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、カルボキシ基が挙げられる。
上記アリール基の炭素数は、6〜20が好ましく、6〜12がより好ましい。アリール基は置換基を有していてもよく、このような置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。アリール基は、例えば、フェニル、ナフチルが挙げられ、フェニルが好ましい。
R1とR2が互いに結合して形成する環は、5または6員環の飽和炭素環が好ましく、シクロペンタン環、シクロヘキサン環が好ましい。
R3とR4が互いに結合して形成する環は、7〜12員環が好ましく、該環を構成する結合に、−O−O−を含んでもよい。
R3とR4が互いに結合して形成する環は、7〜12員環が好ましく、該環を構成する結合に、−O−O−を含んでもよい。
一般式(2)で表される有機過酸化物は、R1とR2が互いに結合して環を形成し、下記一般式(2a)のようなビス体となったものも好ましい。
式中、R3およびR4は、一般式(2)のR3およびR4と同義であり、好ましい範囲も同じである。L1は2価の連結基を示し、−O−、−S−、−SO2−、−C(=O)−、アルキレン基またはアリーレン基が好ましい。
一般式(4)で表される有機過酸化物は、R4が置換基を有するアルキル基の場合、下記一般式(4a)のようなビス体となったものも好ましい。
式中、R3は、一般式(4)のR3と同義であり、好ましい範囲も同じである。R4aは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を示し、L2は2価の連結基を示し、−O−、−S−、−SO2−、−C(=O)−、アルキレン基、エテニレン基、エチニレン基またはアリーレン基が好ましい。
一般式(1)〜(9)で表される有機過酸化物のうち、一般式(2)、(4)、(6)〜(8)で表される有機過酸化物が好ましく、特に一般式(4)で表される有機過酸化物が好ましい。
有機過酸化物は、以下の具体例が挙げられる。
(1)ケトンパーオキサイド化合物
シクロヘキサノンパーオキサイド、鎖状メチルエチルケトンパーオキサイド等
(2)パーオキシケタール化合物
1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、環状メチルエチルケトンパーオキサイド等
(3)ハイドロパーオキサイド化合物
t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド等
(4)ジアルキルパーオキサイド化合物
ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等
(1)ケトンパーオキサイド化合物
シクロヘキサノンパーオキサイド、鎖状メチルエチルケトンパーオキサイド等
(2)パーオキシケタール化合物
1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、環状メチルエチルケトンパーオキサイド等
(3)ハイドロパーオキサイド化合物
t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド等
(4)ジアルキルパーオキサイド化合物
ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等
(5)アシルパーオキサイド化合物
アセチルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、サクシニックアシッドパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、m−トルオイルパーオキサイド等
アセチルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、サクシニックアシッドパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、m−トルオイルパーオキサイド等
(6)アルキルパーオキシエステル化合物
t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、2,5−ジメチル−2, 5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシネオヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート、クミルパーオキシネオヘキサノエート等
t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、2,5−ジメチル−2, 5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシネオヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート、クミルパーオキシネオヘキサノエート等
(7)ジアシルパーオキサイド化合物
ジアセチルパーオキサイド、ジイソブチリルパーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサイド、ジデカノイルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)パーオキサイド、ビス(m−トルオイル)パーオキサイド等
(8)モノパーオキシカーボネート化合物
t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート等
(9)パーオキシジカーボネート化合物
ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ビス(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート等
ジアセチルパーオキサイド、ジイソブチリルパーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサイド、ジデカノイルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)パーオキサイド、ビス(m−トルオイル)パーオキサイド等
(8)モノパーオキシカーボネート化合物
t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート等
(9)パーオキシジカーボネート化合物
ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ビス(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート等
有機過酸化物の1分間半減期温度は、130〜190℃が好ましい。
ここで、有機過酸化物の半減期とは、有機過酸化物が熱によって分解して、その活性酸素量が分解前の量の半分になるまでの時間である。
有機過酸化物の1分間半減期温度が高すぎると二軸押出機での温度設定が困難になり、逆に低すぎると有機過酸化物自体が不安定となり、保管中に分解してしまう。
有機過酸化物の1分間半減期温度を上記のような範囲とすることで、通常に行われる二軸押出機で加熱混練が可能となり、疎水性の高い樹脂中にセルロースを均一に分散させることが可能となる。
ここで、有機過酸化物の半減期とは、有機過酸化物が熱によって分解して、その活性酸素量が分解前の量の半分になるまでの時間である。
有機過酸化物の1分間半減期温度が高すぎると二軸押出機での温度設定が困難になり、逆に低すぎると有機過酸化物自体が不安定となり、保管中に分解してしまう。
有機過酸化物の1分間半減期温度を上記のような範囲とすることで、通常に行われる二軸押出機で加熱混練が可能となり、疎水性の高い樹脂中にセルロースを均一に分散させることが可能となる。
有機過酸化物の1分間半減期温度は、ベンゼン等の比較的不活性な溶剤を使用し、0.1モル/L濃度の有機過酸化物溶液を調整して、熱分解させたときの有機過酸化物濃度の時間変化を測定して求められる(「架橋剤ハンドブック(初版)」大成社発行、第162頁参照)。
有機過酸化物の含有量は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対して、0.01〜0.30質量部が好ましく、0.05〜0.20質量部がより好ましく、0.05〜0.1質量部がさらに好ましい。
有機過酸化物の含有量が少なすぎる場合、樹脂組成物の機械強度の向上効果が十分に得られず、多すぎる場合、樹脂組成物の熱流動性が低くなり成形加工が困難となる。
有機過酸化物の含有量が少なすぎる場合、樹脂組成物の機械強度の向上効果が十分に得られず、多すぎる場合、樹脂組成物の熱流動性が低くなり成形加工が困難となる。
有機過酸化物の分解からなるRO・(ラジカル)は、ベース樹脂およびセルロースの水素原子をそれぞれ引き抜き、これらのラジカルを生成する。生成したベース樹脂のラジカルとセルロースのラジカルが結合反応して、ベース樹脂とセルロース間の界面が接着すると推測される。
上記の界面密着反応を、ベース樹脂をポリエチレンとした場合を例にすると、下記の通りである。
上記の界面密着反応を、ベース樹脂をポリエチレンとした場合を例にすると、下記の通りである。
ここで、PE−Hはポリエチレン、Cellulose−Hはセルロースであり、PE・、Cellulose・は生じたラジカルである。
<セルロース>
本発明で使用するセルロースは、繊維状のセルロースであり、植物由来の繊維状のセルロースが好ましく、特に、微細な植物由来の繊維状のセルロース(粉状パルプ)が好ましい。本発明の樹脂部を備える車両用外装部品は、樹脂部の配合材料としてセルロースを用いているため、軽量化、高強度化を図ることができると共に、車両用外装部品の表面平滑性、着色性を向上させることができる。また、セルロースは−OH基を有する極性分子であるため、分子間の親和性が高い。そのため、樹脂部の界面接着力が向上し、接着性能に優れた車両用外装部品を得ることができる。
パルプは、紙の原料ともなるもので、植物から抽出される仮道管を主成分とする。化学的に見ると、主成分は多糖類であり、その主成分はセルロースである。
植物由来の繊維状のセルロースは、特に限定されるものではないが、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物(例えば、麦や稲などの藁、とうもろこし、綿花などの茎、サトウキビ)、布、再生パルプ、古紙などの植物に由来のものが挙げられるが、本発明では、木材もしくは木材由来のものが好ましく、クラフトパルプが特に好ましい。
なお、クラフトパルプは、木材もしくは植物原料から、苛性ソーダなどの化学処理によって、リグニン・ヘミセルロースを除去し、純粋に近いセルロースを取り出したパルプの総称である。
本発明で使用するセルロースは、繊維状のセルロースであり、植物由来の繊維状のセルロースが好ましく、特に、微細な植物由来の繊維状のセルロース(粉状パルプ)が好ましい。本発明の樹脂部を備える車両用外装部品は、樹脂部の配合材料としてセルロースを用いているため、軽量化、高強度化を図ることができると共に、車両用外装部品の表面平滑性、着色性を向上させることができる。また、セルロースは−OH基を有する極性分子であるため、分子間の親和性が高い。そのため、樹脂部の界面接着力が向上し、接着性能に優れた車両用外装部品を得ることができる。
パルプは、紙の原料ともなるもので、植物から抽出される仮道管を主成分とする。化学的に見ると、主成分は多糖類であり、その主成分はセルロースである。
植物由来の繊維状のセルロースは、特に限定されるものではないが、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物(例えば、麦や稲などの藁、とうもろこし、綿花などの茎、サトウキビ)、布、再生パルプ、古紙などの植物に由来のものが挙げられるが、本発明では、木材もしくは木材由来のものが好ましく、クラフトパルプが特に好ましい。
なお、クラフトパルプは、木材もしくは植物原料から、苛性ソーダなどの化学処理によって、リグニン・ヘミセルロースを除去し、純粋に近いセルロースを取り出したパルプの総称である。
本発明で使用するセルロースは、直径が1〜30μmが好ましく、1〜20μmがより好ましく、5〜15μmがさらに好ましい。また長さ(繊維長)は10〜100μmが好ましく、20〜50μmがより好ましい。
セルロースの配合量は、本発明では、熱可塑性合成樹脂100質量部に対して、5〜70質量部が好ましく、10〜60質量部がより好ましく、10〜30質量部がさらに好ましい。
セルロースの配合量が5質量部未満であると、充分な樹脂補強効果が得られなく、逆に70質量部を超えると、樹脂組成物の熱流動性が低下して成形加工性が低下したり、場合によっては機械強度が低下することもある。
セルロースの配合量が5質量部未満であると、充分な樹脂補強効果が得られなく、逆に70質量部を超えると、樹脂組成物の熱流動性が低下して成形加工性が低下したり、場合によっては機械強度が低下することもある。
<その他の添加物>
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物には、無機系の充填剤、例えばタルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラス繊維等、あるいは有機系の充填剤、例えばポリエステル、ポリアミド繊維等、その他に難燃剤、安定剤、酸化防止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤等の各種添加剤、染料、顔料の着色剤を添加することができる。
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物には、無機系の充填剤、例えばタルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラス繊維等、あるいは有機系の充填剤、例えばポリエステル、ポリアミド繊維等、その他に難燃剤、安定剤、酸化防止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤等の各種添加剤、染料、顔料の着色剤を添加することができる。
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物を構成する成分は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有すること以外は、一般的な範囲にある量で配合することができるが、全ての成分が好ましい範囲にある量で配合するのが最も好ましい。
ただし、特定の成分が好ましい範囲にあり、かつ他の成分が一般的な範囲にある量で配合することも好ましい態様であることに変わりがない。
ただし、特定の成分が好ましい範囲にあり、かつ他の成分が一般的な範囲にある量で配合することも好ましい態様であることに変わりがない。
<<セルロース強化熱可塑性樹脂組成物およびその製造方法>>
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、前述の熱可塑性樹脂組成物から製造される。
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、前述の熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、含有成分が反応したものである。
上記の反応で、ラジカル反応開始剤である有機過酸化物によりベース樹脂およびセルロース繊維のセルロースの水素原子が反応し、ベース樹脂とセルロース繊維との間に架橋反応が進行する。さらに、熱可塑性合成樹脂が不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む場合、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂とセルロースが反応し、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合が形成される。
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、前述の熱可塑性樹脂組成物から製造される。
本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、前述の熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、含有成分が反応したものである。
上記の反応で、ラジカル反応開始剤である有機過酸化物によりベース樹脂およびセルロース繊維のセルロースの水素原子が反応し、ベース樹脂とセルロース繊維との間に架橋反応が進行する。さらに、熱可塑性合成樹脂が不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む場合、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂とセルロースが反応し、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合が形成される。
従って、本発明に使用されるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性合成樹脂とセルロース繊維のセルロースとの間に架橋構造を有し、さらに、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂(複合体)を含有する。ここで、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有率は、9.0〜42質量%であり、該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度は40MPa以上である。尚、エステル結合複合樹脂(複合体)中に占めるセルロース成分の含有率は、複合体を構成する成分として、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得るための熱可塑性樹脂組成物中に含まれる熱可塑性合成樹脂成分とセルロース成分との含有量の合計に対するセルロース成分として算出するものとする。
上記に加えて、ラジカル反応開始剤である有機過酸化物により起こる架橋反応は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子と不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子が2箇所以上で結合した架橋構造も形成する。
従って、カルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子と不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子が2箇所以上で結合した架橋構造のポリオレフィン樹脂であることが好ましい。尚、熱可塑性樹脂組成物が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む場合、複合体を構成する成分には、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が含まれる。
このとき、前述の熱可塑性樹脂組成物と同様、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の変性前のポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂とは、異なったポリオレフィン樹脂であってもよい。
また、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースは、前述の熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースと同様、植物由来の繊維状のセルロースが好ましく、特に、微細な植物由来の繊維状のセルロース(粉状パルプ)が好ましい。
上記のように、熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物が製造される。
加熱混練に用いられる装置としては、有機過酸化物が熱分解する温度で加熱混練が可能なものであれば特に限定されず、例えば、ブレンダー、ニーダー、ミキシングロール、バンバリーミキサー、一軸もしくは二軸の押出機などが挙げられる。
このうち、二軸押出機が好ましい。
二軸押出機では、各成分を重量フィーダーにより二軸押出機のホッパー部へ直接投入し、二軸押出機で混練ゾーンの設定温度を上記温度に設定して混練し、この混練物を加熱下で反応させることで、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。
加熱混練に用いられる装置としては、有機過酸化物が熱分解する温度で加熱混練が可能なものであれば特に限定されず、例えば、ブレンダー、ニーダー、ミキシングロール、バンバリーミキサー、一軸もしくは二軸の押出機などが挙げられる。
このうち、二軸押出機が好ましい。
二軸押出機では、各成分を重量フィーダーにより二軸押出機のホッパー部へ直接投入し、二軸押出機で混練ゾーンの設定温度を上記温度に設定して混練し、この混練物を加熱下で反応させることで、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。
セルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物を別途調製して製造したものを使用してもよいが、例えば、押出機〔例えば、(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NHなどの二軸押出機〕でセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造する段階において、この押出機に各成分をそれぞれ時間当たり供給質量で制御したフィーダーにより押出機のホッパーに投入し、この結果、得られた熱可塑性樹脂組成物を加熱混練することで、製造するのが好ましい。
このような方法では、設備変更なく、既存の装置、設備が使用でき、熱可塑性樹脂組成物の調製と同時に、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物が製造できる。
このような方法では、設備変更なく、既存の装置、設備が使用でき、熱可塑性樹脂組成物の調製と同時に、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物が製造できる。
上記のように、各成分を押出機のホッパーに投入し、例えば、混練ゾーンのパレル温度を有機過酸化物が熱分解する温度に設定して加熱混練する。
混練温度は、有機過酸化物の1分間半減期温度より高く設定する。有機過酸化物の1分間半減期温度より5℃以上高い温度が好ましく、10℃以上高い温度がより好ましく、15℃以上高い温度がさらに好ましく、20℃以上高い温度が最も好ましい。
一般的な有機過酸化物を使用する場合、混練温度は150〜200℃が好ましい。
混練温度は、有機過酸化物の1分間半減期温度より高く設定する。有機過酸化物の1分間半減期温度より5℃以上高い温度が好ましく、10℃以上高い温度がより好ましく、15℃以上高い温度がさらに好ましく、20℃以上高い温度が最も好ましい。
一般的な有機過酸化物を使用する場合、混練温度は150〜200℃が好ましい。
加熱混練は、例えば、スクリュー径15mm、L/D=45で、スクリュー回転速度は100rpmで加熱混練すれば十分である。
混練時間は、特に制限されるものでないが、通常の有機過酸化物を使用する際の一般的な反応時間でよい。
混練時間は、特に制限されるものでないが、通常の有機過酸化物を使用する際の一般的な反応時間でよい。
押出機を用いてセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した場合、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物をペレットとすることで、樹脂部を備える車両用外装部品の製造にも使用できる。
なお、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、有機過酸化物を配合しているので、加熱混練して反応することにより有機過酸化物の分解残渣が残留することもあり、この結果、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物に含まれていても構わない。
<<車両用外装部品およびその製造方法>>
本発明に係る車両用外装部品の樹脂部は、本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を使用して形成する。すなわち、本発明の車両用外装部品の全部又はその一部である樹脂部が、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物、特に、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法で製造された熱可塑性樹脂組成物を使用して、例えば射出、押出によって成形される。
本発明に係る車両用外装部品の樹脂部は、本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を使用して形成する。すなわち、本発明の車両用外装部品の全部又はその一部である樹脂部が、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物、特に、上記セルロース強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法で製造された熱可塑性樹脂組成物を使用して、例えば射出、押出によって成形される。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用外装部品を備える車両の一例を示す模式図である。同図に示すように、車両用外装部品は、車両1に取り付けられる種々の外装部品であり、例えば、フロントフェンダー2、バックドア3、リアスポイラー4、フロントスポイラー5、サイドスポイラー6、アンダーパネル7、リアフェンダー8、ルーフパネル9、サイドミラーカバー10、給油タンクフラップ11、又はドアノブ12である。このうち、好ましくは、車両用外装部品は、フロントフェンダー2、バックドア3又はリアスポイラー4である。
フロントフェンダー2は、車両1の前方側であって車幅の左右側部に配置されている。このフロントフェンダー2は、例えば、車幅方向の内方に配置されてタイヤの外周を囲うように取り付けられたインナー部材と、車幅方向の外方に配置されてタイヤの空気抵抗を低減するように取り付けられたアウター部材とを有する。上記インナー部材及びアウター部材の一方又は双方が、上記熱可塑性樹脂組成物で形成されている。
バックドア3は、バックライトなどの機構部品やガラス板と共に、車両1の後方側に開閉可能に取り付けられている。このバックドア3は、車体長方向の内方に配置されたインナーパネルと、車体長方向の外方に配置されたアウターパネルとを有する。インナーパネル及びアウターパネルの一方又は双方が、上記熱可塑性樹脂組成物で形成されている。
リアスポイラー4は、車両1の後方側であって車高方向の上部に配置されて、車両1のルーフパネルに沿って流れる気流を変化させて揚力を低減するように、車幅方向に延在して取り付けられている。リアスポイラー4は、表面パネルを有しており、少なくとも該表面パネルが上記熱可塑性樹脂組成物で形成されている。リアスポイラー4は、その全体が上記熱可塑性樹脂組成物で形成されていてもよい。
本発明の車両用外装部品は、フロントフェンダー2、バックドア3、リアスポイラー4、フロントスポイラー5、サイドスポイラー6、アンダーパネル7、リアフェンダー8、ルーフパネル9、サイドミラーカバー10、給油タンクフラップ11及びドアノブ12からなる群から選択された一又は複数の部品であってもよい。また、上記の各車両用外装部品が複数の構成要素を有する場合、該複数の構成要素のうちの少なくとも1つが本発明の熱可塑性組成物で形成されていてもよい。
本発明の車両用外装部品が適用される車両1は、ワンボックス型であるが、これに限らず、セダン型、クーペ型、SUV型、ハードトップ型、ハッチバック型、ミニバン型、コンバーチブル型、ステーションワゴン型又はピックアップ型であってもよい。また、車両1は、ガソリン、軽油、水素などの燃料によって駆動するエンジン、バッテリーなどから供給される電力によって駆動するモーター、又は、上記エンジン及びモーターの双方を、動力源として備えていてもよい。
本発明の熱可塑性組成物の用途としては、例えば、二輪車や四輪車などの自動車、列車などの車両を構成する車両用外装部品が挙げられる。また、これに限らず、上記熱可塑性樹脂組成物の用途として、航空機、船舶、ロボットなどの移動体を構成する移動体用外装部品が挙げられる。
本発明に係る樹脂部を備える車両用外装部品では、樹脂部が、本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物を加熱混練して得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を使用して形成される。すなわち、樹脂部は、セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂(複合体)を含有するセルロース強化樹脂組成物から形成され、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量が、9.0〜42質量%であり、当該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である。
本発明に係る樹脂部を備える車両用外装部品は、前述のように、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物の使用により、熱可塑性合成樹脂とセルロースとの界面密着性が改善されているため、得られた車両用外装部品の樹脂部は機械的強度、例えば剛性や引張強度などに優れている。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
使用した素材を以下に示す。
使用した素材を以下に示す。
<使用素材>
(1)熱可塑性合成樹脂
(ベース樹脂)
・高密度ポリエチレン(HDPE)
MFR(190℃/2.16kg)=5g/10分
密度=0.953g/cm3
(無水マレイン酸変性ポリエチレン)
・無水マレイン酸変性ポリエチレンA
MFR(190℃/2.16kg)=9.0g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.15
・無水マレイン酸変性ポリエチレンB
MFR(190℃/2.16kg)=0.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.14
・無水マレイン酸変性ポリエチレンC
MFR(190℃/2.16kg)=3.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.10
・無水マレイン酸変性ポリエチレンD
MFR(190℃/2.16kg)=4.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.16
・無水マレイン酸変性ポリエチレンE
MFR(190℃/2.16kg)=1.3g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.17
・無水マレイン酸変性ポリエチレンF
MFR(190℃/2.16kg)=1.2g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.16
・無水マレイン酸変性ポリエチレンG
MFR(190℃/2.16kg)=1.1g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.12
(1)熱可塑性合成樹脂
(ベース樹脂)
・高密度ポリエチレン(HDPE)
MFR(190℃/2.16kg)=5g/10分
密度=0.953g/cm3
(無水マレイン酸変性ポリエチレン)
・無水マレイン酸変性ポリエチレンA
MFR(190℃/2.16kg)=9.0g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.15
・無水マレイン酸変性ポリエチレンB
MFR(190℃/2.16kg)=0.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.14
・無水マレイン酸変性ポリエチレンC
MFR(190℃/2.16kg)=3.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.10
・無水マレイン酸変性ポリエチレンD
MFR(190℃/2.16kg)=4.4g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.16
・無水マレイン酸変性ポリエチレンE
MFR(190℃/2.16kg)=1.3g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.17
・無水マレイン酸変性ポリエチレンF
MFR(190℃/2.16kg)=1.2g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.16
・無水マレイン酸変性ポリエチレンG
MFR(190℃/2.16kg)=1.1g/10分
赤外吸収スペクトルの相対強度比=0.12
(2)セルロース
・パルプ〔日本製紙ケミカル(株)製 商品名 KCフロックW−200、平均粒径約32μmの粉末状セルロース〕
・パルプ〔日本製紙ケミカル(株)製 商品名 KCフロックW−200、平均粒径約32μmの粉末状セルロース〕
(3)有機過酸化物
・パーオキシケタール〔日油(株)製 商品名 パーヘキサC〕
・ジアルキルパーオキサイドA〔日油(株)製 商品名 パーヘキサ25B〕
・ジアルキルパーオキサイドB〔日油(株)製 商品名 パークミルD〕
・ジアルキルパーオキサイドC〔日油(株)製 商品名 パーブチルD〕
・ジアシルパーオキサイド〔日油(株)製 商品名 ナイパーFF〕
・アルキルパーオキシエステル〔日油(株)製 商品名 パーブチルA〕
・モノパーオキシカーボネート〔日油(株)製 商品名 パーヘキシルI〕
・パーオキシケタール〔日油(株)製 商品名 パーヘキサC〕
・ジアルキルパーオキサイドA〔日油(株)製 商品名 パーヘキサ25B〕
・ジアルキルパーオキサイドB〔日油(株)製 商品名 パークミルD〕
・ジアルキルパーオキサイドC〔日油(株)製 商品名 パーブチルD〕
・ジアシルパーオキサイド〔日油(株)製 商品名 ナイパーFF〕
・アルキルパーオキシエステル〔日油(株)製 商品名 パーブチルA〕
・モノパーオキシカーボネート〔日油(株)製 商品名 パーヘキシルI〕
最初に、各実施例、比較例で行う共通の製造方法、成形方法および物性評価方法を示す。
<セルロース強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法>
上記(1)熱可塑性合成樹脂(ベース樹脂、無水マレイン酸変性ポリエチレン)、(2)セルロース、および(3)有機過酸化物が、下記表1〜表5に示される含有量でそれぞれ含まれる熱可塑性樹脂組成物を作製した。得られた熱可塑性樹脂組成物を、時間当たり供給質量で制御したフィーダーにより、スクリュー径15mm、L/D=45の二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NH〕のホッパーに投入した。パレル温度は有機過酸化物の1分間半減期温度より20℃高く設定し、スクリュー回転速度は100rpmで、加熱混練してセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得た。
尚、熱可塑性合成樹脂が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含む場合、表1〜表5において、便宜上、使用した無水マレイン酸変性ポリエチレンはカップリング剤として表記した。
上記(1)熱可塑性合成樹脂(ベース樹脂、無水マレイン酸変性ポリエチレン)、(2)セルロース、および(3)有機過酸化物が、下記表1〜表5に示される含有量でそれぞれ含まれる熱可塑性樹脂組成物を作製した。得られた熱可塑性樹脂組成物を、時間当たり供給質量で制御したフィーダーにより、スクリュー径15mm、L/D=45の二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NH〕のホッパーに投入した。パレル温度は有機過酸化物の1分間半減期温度より20℃高く設定し、スクリュー回転速度は100rpmで、加熱混練してセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を得た。
尚、熱可塑性合成樹脂が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含む場合、表1〜表5において、便宜上、使用した無水マレイン酸変性ポリエチレンはカップリング剤として表記した。
<樹脂部を備える車両用外装部品の製造方法>
上記で調製したセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて射出成形し、樹脂部を備える車両用外装部品を作製した。なお、射出条件は、一般的に適切とされる成形条件で実施した。
上記で調製したセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて射出成形し、樹脂部を備える車両用外装部品を作製した。なお、射出条件は、一般的に適切とされる成形条件で実施した。
<引張強度評価のための樹脂部を備える車両用外装部品の試験片の成形方法>
前記で得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃、24時間乾燥し、射出成形機〔ファナック(株)製 ロボットショット α−30C〕により、JIS K 7127の試験片タイプ2号に準拠して、樹脂部を備える車両用外装部品の引張試験片を作製した。
前記で得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃、24時間乾燥し、射出成形機〔ファナック(株)製 ロボットショット α−30C〕により、JIS K 7127の試験片タイプ2号に準拠して、樹脂部を備える車両用外装部品の引張試験片を作製した。
(引張強度の評価方法)
上記で作製した引張試験片の引張強度(MPa)をJIS K 7161に準拠して、引張試験機〔インストロン社製のインストロン試験機 5567型〕により、票線間距離25mm、試験速度:50mm/minの条件で測定した。
上記で作製した引張試験片の引張強度(MPa)をJIS K 7161に準拠して、引張試験機〔インストロン社製のインストロン試験機 5567型〕により、票線間距離25mm、試験速度:50mm/minの条件で測定した。
<使用素材の物性測定>
熱可塑性合成樹脂のベース樹脂と無水マレイン酸変性ポリエチレンA〜GのMFR、無水マレイン酸変性ポリエチレンA〜Gの赤外吸収スペクトルの相対強度比および使用する有機過酸化物の1分間半減期温度は、以下のようにして測定した。
熱可塑性合成樹脂のベース樹脂と無水マレイン酸変性ポリエチレンA〜GのMFR、無水マレイン酸変性ポリエチレンA〜Gの赤外吸収スペクトルの相対強度比および使用する有機過酸化物の1分間半減期温度は、以下のようにして測定した。
(MFRの測定方法)
JIS K 7210に準拠し、メルトインデクサー〔(株)東洋精機製作所製〕を用いて、190℃、2.16kg荷重下で10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)を求めた。
JIS K 7210に準拠し、メルトインデクサー〔(株)東洋精機製作所製〕を用いて、190℃、2.16kg荷重下で10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)を求めた。
(赤外吸収スペクトルの相対強度比の測定方法)
各無水マレイン酸変性ポリエチレンを150℃、200kgf/cm2で5分間熱プレスして、厚さ100μmのフイルムを作製した。このフイルムの赤外吸収スペクトルを測定し、1791cm−1付近の吸収強度/719cm−1付近の吸収強度の比から、相対強度比を求めた。
各無水マレイン酸変性ポリエチレンを150℃、200kgf/cm2で5分間熱プレスして、厚さ100μmのフイルムを作製した。このフイルムの赤外吸収スペクトルを測定し、1791cm−1付近の吸収強度/719cm−1付近の吸収強度の比から、相対強度比を求めた。
(有機過酸化物の1分間半減期温度測定方法)
有機過酸化物が熱によって分解して、その活性酸素量が分解前の量の半分になるまでの時間である半減期は、0.1モル/L濃度の有機過酸化物のベンゼン溶液を調整し、熱分解させたときの有機過酸化物濃度の時間変化を測定して求めた。
有機過酸化物が熱によって分解して、その活性酸素量が分解前の量の半分になるまでの時間である半減期は、0.1モル/L濃度の有機過酸化物のベンゼン溶液を調整し、熱分解させたときの有機過酸化物濃度の時間変化を測定して求めた。
実施例1
高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 1質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部からなる熱可塑性樹脂組成物を、二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NH〕にて加熱混練して、セルロース強化熱可塑性樹脂のペレットを得た。
次に、上記のペレットを射出成形機〔ファナック(株)製 ロボットショット α−30C〕で、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 1質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部からなる熱可塑性樹脂組成物を、二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW−45MG−NH〕にて加熱混練して、セルロース強化熱可塑性樹脂のペレットを得た。
次に、上記のペレットを射出成形機〔ファナック(株)製 ロボットショット α−30C〕で、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例2〜5
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンAの配合量を下記表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンAの配合量を下記表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例6
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 2質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 2質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例7
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例8
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 10質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 10質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.05質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例9
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.01質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.01質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例10
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.03質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.03質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例11
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.12質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.12質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例12
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース43質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース43質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例13
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース73質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース73質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドA 0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例14
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンAを使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンAを使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例15〜20
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンの種類を下記表3に示す種類に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、無水マレイン酸変性ポリエチレンの種類を下記表3に示す種類に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例21
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、パーオキシケタール0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、パーオキシケタール0.1質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例22
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドB 0.17質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドB 0.17質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例23
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアシルパーオキサイド0.30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアシルパーオキサイド0.30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例24
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドC 0.09質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、ジアルキルパーオキサイドC 0.09質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例25
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、アルキルパーオキシエステル0.16質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、アルキルパーオキシエステル0.16質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例26
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、モノパーオキシカーボネート0.14質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物において、高密度ポリエチレン100質量部に対して、セルロース11質量部、無水マレイン酸変性ポリエチレンA 5質量部、モノパーオキシカーボネート0.14質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
比較例1
無水マレイン酸変性ポリエチレンAおよび有機過酸化物を使用しなかった以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
無水マレイン酸変性ポリエチレンAおよび有機過酸化物を使用しなかった以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
比較例2
有機過酸化物を使用しなかった以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
有機過酸化物を使用しなかった以外は実施例1と同様にして、引張強度評価用の樹脂部を備える車両用外装部品としての試験片を作製した。
得られた結果を、まとめて下記表1〜5に示す。
なお、表中の各素材成分がブランクのものは、未使用であること、または、このため未評価であることを示す。
なお、表中の各素材成分がブランクのものは、未使用であること、または、このため未評価であることを示す。
上記表1〜5からも明らかなように、本発明の実施例1〜26の熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物から形成された樹脂部を備える車両用外装部品の試験片は、比較例1、2の樹脂部を備える車両用外装部品の試験片に比べて、JIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上を達成することができた。このことから、セルロースが均一に分散されて含有されている実施例1〜26の熱可塑性樹脂組成物および該熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、成形材料の機械的強度を向上させることができる作用を有することがわかる。また、実施例1〜26では、このような作用を有する熱可塑性樹脂組成物およびセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が使用されているため、機械的強度が向上した樹脂部を備える車両用外装部品を作製することができた。
本発明の実施例1〜26の熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物は、引張強度が向上し、セルロース強化熱可塑性樹脂の強化効率が高いことから、セルロース強化樹脂としての樹脂部を備える車両用外装部品として有用であることがわかる。また、実施例1〜26の熱可塑性樹脂組成物からは、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物が得られるため、当該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物から成形された樹脂部を備える車両用外装部品は、軽量化、高強度化されていると共に、リサイクル性、表面平滑性、さらには接着性能に優れていると判断できる。
1 車両
2 フロントフェンダー
3 バックドア
4 リアスポイラー
5 フロントスポイラー
6 サイドスポイラー
7 アンダーパネル
8 リアフェンダー
9 ルーフパネル
10 サイドミラーカバー
11 給油タンクフラップ
12 ドアノブ
2 フロントフェンダー
3 バックドア
4 リアスポイラー
5 フロントスポイラー
6 サイドスポイラー
7 アンダーパネル
8 リアフェンダー
9 ルーフパネル
10 サイドミラーカバー
11 給油タンクフラップ
12 ドアノブ
Claims (14)
- 熱可塑性合成樹脂100質量部に対してセルロースを5〜70質量部含有し、かつ有機過酸化物を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、該熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上である熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
- 前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含む請求項1に記載の車両用外装部品。
- 前記有機過酸化物の1分間半減期温度が、130〜190℃である請求項1または2に記載の車両用外装部品。
- 前記有機過酸化物が、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ジアシルパーオキサイド、アルキルパーオキシエステルおよびモノパーオキシカーボネートから選択される少なくとも1種の有機過酸化物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- 前記有機過酸化物の含有量が、前記熱可塑性合成樹脂100質量部に対して、0.01〜0.30質量部である請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- 前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を含み、該不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂が、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂である請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- 前記熱可塑性合成樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂と、不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂との混合樹脂である請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- 前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースである請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- セルロースの水酸基とカルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂とのエステル結合複合樹脂を含有するセルロース強化熱可塑性樹脂組成物であって、該エステル結合複合樹脂中に占めるセルロース成分の含有量が、9.0〜42質量%であり、該セルロース強化熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂のJIS K 7161に準拠して測定した引張強度が40MPa以上であるセルロース強化熱可塑性樹脂組成物で形成された樹脂部を備える車両用外装部品。
- 前記カルボキシ基を有する架橋構造のポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子と不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂の主鎖の炭素原子が2箇所以上で結合した架橋構造のポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の車両用外装部品。
- 前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物のグラフト変性ポリオレフィン樹脂の変性前のポリオレフィン樹脂と、前記不飽和カルボン酸もしくはその無水物で変性されていないポリオレフィン樹脂とが、異なったポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項10に記載の車両用外装部品。
- 前記セルロースが、植物由来の繊維状のセルロースであることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- フェンダー、バックドア又はスポイラーである請求項1〜12のいずれか1項に記載の車両用外装部品。
- 前記バックドアは、インナーパネル及びアウターパネルを有し、
前記インナーパネル及び前記アウターパネルの一方又は双方が、前記熱可塑性樹脂組成物で形成されている請求項13に記載の車両用外装部品。
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-
2017
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4091812A1 (en) * | 2021-05-20 | 2022-11-23 | Showa Denko K.K. | Automobile door and method for manufacturing same |
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