JP7144939B2 - 自動車用樹脂部材 - Google Patents
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したがって、チッピング傷は、ダストから局所的に大きな応力を受けたときに、広い範囲が凹んで応力を分散させて緩和し、樹脂部材にダストがもぐり込まないようにすることで防止することができる。
したがって、ウエスや洗車ブラシ等による広い範囲に受ける応力により、表面が凹まないように樹脂部材を硬くして、摩耗傷の発生し易い凹みの縁が生じないようにすることで摩耗傷の発生を防止できる。
上記エラストマー層が熱可塑性エラストマーを含有し、そのショアA硬度が85A~98A、厚さが50μm~250μmであり、
上記ハードコート層が、ポリウレタン樹脂又はポリメタクリル酸メチル樹脂であり、その厚さが、5μm~40μmであり、
上記自動車用樹脂部材は、マルテンス硬度(HMT)が10~40N/mm 2 であり、先端対稜角が115°の三角錐ダイヤモンド圧子を押し込んだときの荷重(mN)と変位量(μm)との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする;
傾き変化量△S<0.1・・・式
但し、式中、△Sは、S2-S1を表わす。
S1は、変位量が0.1μmから0.5μmまで増加したときの荷重の増加割合(傾き)であり、
S2は、変位量が0.5μmから1.0μmまで増加したときの荷重の増加割合(傾き)である。
上記自動車用樹脂部材は、樹脂基材上に、エラストマー層、ハードコート層を順に備え、上記エラストマー層が、熱可塑性エラストマーを含む。
そして、先端対稜角が115°の三角錐ダイヤモンド圧子(Triangular115)を10μmまで押し込んだときの荷重(mN)-変位(μm)曲線が、直線的に変化するものである。
傾き変化量ΔS<0.1・・・式
但し、式中、ΔSは、S2-S1を表わす。
上記S1は、
変位量が0.1μm(D0.1)のときの荷重(mN)をF0.1、
変位量が0.5μm(D0.5)のときの荷重(mN)をF0.5としたとき、
(F0.5-F0.1)/(D0.5-D0.1)であって、
変位量が0.1μmから0.5μmまで増加したときの荷重の増加割合(傾き)を表わし、
上記S2は、
変位量が1.0μm(D1.0)のときの荷重(mN)をF1.0としたとき、
(F1.0-F0.5)/(D1.0-D0.5)であって、
変位量が0.5μmから1.0μmまで増加したときの荷重の増加割合(傾き)を表わす。
荷重の増加割合(傾き)が上記範囲内にあることで、チッピング傷と摩耗傷との両方の傷の発生を防止できる。
マルテンス硬度が10N/mm2未満では、軟らかすぎて摩耗傷が発生し易く、40N/mm2を超えると硬すぎてチッピング傷が発生し易い。マルテンス硬度が10~40N/mm2であることでチッピング傷と摩耗傷との両方の傷の発生を防止できる。
具体的には、同じハードコート層であっても、エラストマー層を軟らかくすることで荷重に対する変位量が大きくなってマルテンス硬度が低くなり、エラストマー層を硬くすることで荷重に対する変位量が小さくなりマルテンス硬度が高くなる。
上記エラストマー層は、ダストからの応力により変形して応力を緩和するものであり、エラストマー層のショアA硬度は85A~98Aであることが好ましい。
ショアA硬度が80A未満では、軟らかすぎて摩耗傷が発生し易くなり、98Aを超えると硬すぎて、チッピング傷が発生し易くなる。
エラストマー層が厚すぎると、透明性の低下や、厚みバラツキが生じ易くなって光学歪が生じ易くなり、光学的性能が低下し易くなる。
エラストマーが熱可塑性であることで、後述する樹脂基材に直接融着することができ、接着剤が不要であるため、接着剤の劣化に起因する剥がれや白化の問題が生じない。また、貼り付け作業性をする必要がなく、設計の自由度が高い。
なかでも、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、しなやかで強靱なエラストマーであり、成形性、透明性、耐候性にも優れるため、自動車の外装部品などに好ましく使用できる。
上記ハードコート層は、上記エラストマー層よりも薄く硬い樹脂層であり、自動車用樹脂部材の表面に形成される。
上記範囲の厚さを有することで、局所的に受けた応力を広範囲に分散してエラストマー層に伝えると共に、広範囲に受けた応力に抗して凹むことを防止できる。
鉛筆硬度がB未満では、軟らかすぎてハードコート層自体が傷つきやすくなり、エラストマーに応力を伝え難く傷つきやすくなることがあり、2Hを超えると屈曲性が小さくなってエラストマーに応力を伝え難く、傷つきやすくなることがある。
上記樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、メラミン樹脂などを挙げることができる。
なかでも、ポリウレタン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂は、強靭で透明性に優れるため好ましく使用できる。
上記自動車用樹脂部材は、樹脂基材にエラストマー層を積層した複合体を作製し、ハードコート層塗工液を塗布乾燥することで作製できる。
また、2色インジェクションや2色インジェクションプレス工法により、溶融状態の樹脂基材を構成する樹脂と熱可塑性エラストマーとを金型内に射出して成形することもできる。
また、樹脂製外装部品としては、サイドミラーハウジング、バンパー、フロントグリル、リアスポイラー、サイドシルスポイラー、樹脂製フェンダーなどを挙げることができる。
さらに、樹脂製内装トリム部品としては、メーターカバー、センターコンソールカバー、ナビゲーションカバー、ランプカバー、ドアトリム、マップランプ、センターコンソール、ボディーサイドトリム、ラゲッジトリム、トノカバー、フロアボード、インスツルメントパネル、グローブボックスなどを挙げることができる。
ポリカーボネート樹脂(LEXAN:LS2-111:Sabic社製)を、射出成形機(TM130F2:東洋機械金属株式会社製)を用いて以下の条件で射出成形した。
ポリカーボネート樹脂を加熱溶融し、40mmφスクリューで射出速度80%(88mm/sec)、射出圧力90Kgf/(1130Kgf/cm2)で射出し、80Kgf/(1070Kgf/cm2)で15秒間保圧して、厚さ2mmプレート状の樹脂基材を得た。
脂肪族イソシアネートを用いた無黄変熱可塑性ポリウレタンエラストマー(Elastollan:NY585A:BASF社製;硬度85A)を、押出成形機(Plastogaph EC Plus,19mmφ)を用いて、以下の条件で成形した。
溶融させた熱可塑性ポリウレタンエラストマーを押出成形機のT字型フラットダイから、スクリュー回転速度10~15rpmで押し出し、引取速度を調節して厚さ200μmのシート状エラストマーを得た。
変位量が0.1μmから0.5μmまでの傾き(S1)は0.853であり、
変位量が0.5μmから1.0μmまでの傾き(S2)は0.905であり、
ΔSは0.052であった。
なお、S1、S2は、マルテンス硬度を5回測定し、それぞれの荷重-変位曲線の傾きを平均してS1、S2とした。
ハードコート層の膜厚を10μmにする他は実施例1と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
変位量が0.1μmから0.5μmまでの傾き(S1)は0.561であり、
変位量が0.5μmから1.0μmまでの傾き(S2)は0.602であり、
ΔSは0.041であった。
[実施例3]
脂肪族イソシアネートを用いた無黄変熱可塑性ポリウレタンエラストマー(Elastollan:NY998:BASF社製;硬度98A)を、以下の条件で成形し、また、ハードコート層の膜厚を10μmにする他は実施例1と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
溶融させた熱可塑性ポリウレタンエラストマーを押出成形機のT字型フラットダイから、スクリュー回転速度10~15rpmで押し出し、引取速度を調節して厚さ100μmのシート状エラストマーを得た。
変位量が0.1μmから0.5μmまでの傾き(S1)は0.848であり、
変位量が0.5μmから1.0μmまでの傾き(S2)は0.838であり、
ΔSは-0.010であった。
エラストマー層の膜厚を100μmにする他は実施例2と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
比較例1の自動車用樹脂部材は、変位量が0.15μmを超えたあたりで破壊したため、ΔSを測定できなかった。
エラストマー層を形成しない他は、実施例2と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
比較例2の自動車用樹脂部材は、変位量が0.20μmあたりで破壊したため、ΔSを測定できなかった。
エラストマー層を形成しない他は、実施例3と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
変位量が0.1μmから0.5μmまでの傾き(S1)は0.549であり、
変位量が0.5μmから1.0μmまでの傾き(S2)は0.663であり、
ΔSは0.114であった。
ハードコート層を形成しない他は、実施例2と同様にして自動車用樹脂部材を得た。
変位量が0.1μmから0.5μmまでの傾き(S1)は0.550であり、
変位量が0.5μmから1.0μmまでの傾き(S2)は0.850であり、
ΔSは0.300であった。
上記樹脂基材上に、二酸化ケイ素(SiO2)をプラズマコートして、0.01μmのガラスコート層を形成した。
実施例1~3、比較例1~4自動車用樹脂部材、および参考例1のガラスコート部材を以下の方法で試験した。評価結果を表1に示す。
なお、ハードコート層の鉛筆硬度は、比較例4の自動車用樹脂部材を測定してハードコート層の鉛筆硬度とした。
試験片を黒い板の上に設置し、入射角0°、受光角10°におけるL値を測定し、以下の条件で実施した洗車機試験前のL値と比較して、明度差(ΔL)を測定し、光の散乱により耐傷付性を調べた。
ブラシの回転速度および時間は、150rpm、10秒とした。
水量は、4L/分とした。
泥水は、試験用ダスト8種(JIS Z 8901):イオン交換水:ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム0.75wt%水溶液=3:10:2(重量比)で混合したものとした。
泥水を塗布した試験片を洗車ブラシの中心から150mmの距離におき、規定の雨量の水を試験片にかけながら、規定の条件で規定時間ブラシを回転させた。
これを1サイクルとして、167サイクル実施した後、表面の泥水を除去し、さらに、両面ネル(両面を起毛した生地)を用いてアルコールで傷方向に拭いてブラシのカスを除去した。
耐候試験前後の樹脂基材とエラストマー層との接着性を以下の方法で測定した。
JIS K 5600-5-6「塗料一般試験方法」に準じ、試験片のほぼ中央に、カッタナイフで基材に達する直交する縦横11本ずつの平行線を2mm間隔で引き、100個の正方形の碁盤目状のセルをつくった。
碁盤目状の試験片の上に、幅18mmから30mm程度のセロハンテープ(登録商標)を密着させ、上方に一気に引きはがし、各セルの樹脂基材側にエラストマー層及びハードコート層が残った面積が50%以上のものを合格セルとし、100個すべてのセルが合格であるものを剥離なしとした。
東洋精機(株)製 耐候性試験機(ATLAS Ci400)を用い、JIS K7350-2 に準じて耐候性試験を実施した。
照射照度:60W/m2(波長範囲300~400nm)、ブラックパネル温度:63℃±3℃の試験片を加速劣化させた。
1サイクルを120分間とし、始めの12分間はイオン交換水をスプレーするサイクルを500サイクル行った。耐候性試験後の試験片について、上記剥離試験を実施した。
特に、マルテンス硬度が15~25N/mm2を満たす実施例1,3の自動車用樹脂部材は、ガラスコート層を形成した参考例1の部材とほぼ同程度の耐傷付性を有していた。
なお、参考例1の部材は、マルテンス硬度が高く耐傷付性を有するものであるが、プラズマ処理が必要であり非常に高価である。
2 エラストマー層
3 ハードコート層
Claims (5)
- 樹脂基材上に、エラストマー層と、ハードコート層とを、この順で直接積層して成る自動車用樹脂部材であって、
上記エラストマー層が熱可塑性エラストマーを含有し、そのショアA硬度が85A~98A、厚さが50μm~250μmであり、
上記ハードコート層が、ポリウレタン樹脂又はポリメタクリル酸メチル樹脂であり、その厚さが、5μm~40μmであり、
上記自動車用樹脂部材は、マルテンス硬度(HMT)が10~40N/mm 2 であり、先端対稜角が115°の三角錐ダイヤモンド圧子を押し込んだときの荷重(mN)と変位量(μm)との関係が、以下の式を満たすことを特徴とする自動車用樹脂部材。
傾き変化量ΔS<0.1・・・式
但し、式中、ΔSは、S2-S1を表わす。
S1は、変位量が0.1μmから0.5μmまで増加したときの荷重の増加割合であり、
S2は、変位量が0.5μmから1.0μmまで増加したときの荷重の増加割合である。
- 上記自動車用樹脂部材のマルテンス硬度(HMT)が15~25N/mm2であることを特徴とする請求項1に記載の自動車用樹脂部材。
- 上記エラストマー層の厚さが70μm~200μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用樹脂部材。
- 上記エラストマー層が、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか1つの項に記載の自動車用樹脂部材。
- 上記ハードコート層の鉛筆硬度が、B~2Hであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1つの項に記載の自動車用樹脂部材。
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