JPWO2014017274A1 - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

ベース樹脂と植物繊維とを含有する樹脂組成物から形成されたランプボディを用いた車両用灯具において、該ランプボディの成形に用いる金型を腐食させることなく、また、該ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良の発生がない車両用灯具を提供する。前方が開口したランプボディ（３）と、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバー（２）とを有する車両用灯具（１）であって、ランプボディ（３）がベース樹脂と植物繊維と酸捕捉剤とを含有する樹脂組成物から形成されたものである。

Description

本発明は、車両用灯具に関し、軽量かつ高強度で、ランプボディの成形に用いる金型を腐食させることなく、また、使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良の発生がない、車両用灯具に関する。

近年、車両の軽量化が望まれており、そのため車両を構成する各パーツの軽量化が進められている。軽量化が求められる車両パーツの１つに灯具（ランプ類）も含まれる。
車両用灯具は、一般的に、前方が開口したランプボディ、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバー、エクステンション、リフレクタ、光源、電装部品等を有するものである。このような車両用灯具の総重量を軽量化するには、一般的に樹脂材料で形成されかつ車両用灯具の総重量に対して比較的高い比率を占めるランプボディの軽量化が有効であると考えられる。

一方、樹脂材料から形成される樹脂成形体は、樹脂のみから形成すると強度等が不十分であるため、充填剤（フィラー）をベース樹脂に添加するのが一般的である。そして機械的強度等を必要とする樹脂成形体に好適なフィラーとしては、タルク等の比較的比重の高い鉱物性のものが用いられていた。
このことから、樹脂材料から形成される樹脂成形体において、その強度を保ちながら、軽量化を目指す場合には、フィラーとしては比重のより小さいものを使用することが有効と考えられる。
そして特許文献１には、ポリプロピレンと植物繊維を含む樹脂組成物で成型体を得る技術が開示されている。

日本国特開２０１１−８８９９７号公報

しかしながら、ベース樹脂と植物繊維とを含有する樹脂組成物から形成されたランプボディとした場合に、その成形に用いる金型を腐食させたり、ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良が発生するという問題があった。
これらの事情に鑑み、本発明は、ベース樹脂と植物繊維とを含有する樹脂組成物から形成されたランプボディを用いた車両用灯具において、該ランプボディの成形に用いる金型を腐食させることなく、また、該ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良の発生がないものを提供しようとするものである。

本発明の発明者らは、鋭意検討の結果、下記構成を採ることにより上記課題を解決することができた。
即ち、本発明は以下の通りである。

（１）前方が開口したランプボディと、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバーとを有する車両用灯具であって、
該ランプボディがベース樹脂と植物繊維と酸捕捉剤とを含有する樹脂組成物から形成されたものである車両用灯具。
（２）前記酸捕捉剤が、酸化カルシウムである前記（１）記載の車両用灯具。
（３）前記ランプボディ中の前記酸捕捉剤の含有量が、０．１〜５質量％である前記（１）または（２）記載の車両用灯具。

（４）前記ベース樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体、塩素化ポリエチレン−アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリサルフォン、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂から選ばれる少なくともいずれかである前記（１）〜（３）のいずれか記載の車両用灯具。
（５）前記植物繊維が、パルプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、ガンピ、ミツマタ、コウゾ、スギ、タケ、カカオ、ケナフ、バナナ、パイナップル、サトウキビ、ココヤシ、トウモロコシ、バガス、ヤシ、ヨシ、エスパルト、サバイグラス、シュロ、バショウ、マツ、クワ、リュウゼツラン、ムギ、イネ、ヒノキ、セルロースナノファイバー及びセルロースファイバーから選ばれる少なくともいずれかである前記（１）〜（４）のいずれか記載の車両用灯具。

植物繊維を含有する樹脂組成物から形成されたランプボディとした場合に、その成形に用いる金型を腐食させたり、該ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良が発生する原因としては、明確ではないが、以下の理由が考えられる。

植物繊維は、常温常圧下（意図して、温度及び湿度を管理してない環境下）に置いておくと、周囲雰囲気の湿度（水分）を吸収し、水分を含んだ状態になりやすい。また、植物繊維を樹脂組成物に含有させた状態でも同様である。
また、植物繊維を構成する主な成分は、セルロース（多糖類ポリマーで、天然繊維）、リグニン（天然の接着剤）及びヘミセルロース（セルロースの低分子物）である。この中でも、リグニン及びヘミセルロースは高温（約２００℃）で熱分解し、腐食性ガス（カルボン酸等の有機酸）が発生する。なお、植物繊維を構成する上記の各成分の分解開始温度は、リグニン：１２０℃、ヘミセルロース：２００℃、セルロース：２６０℃である。
ランプボディの射出成型時に、植物繊維を含有する樹脂組成物が金型内で高温高圧の状態で流動するが、この時、水分が存在すると金型内で腐食性ガスと金型（鉄）が反応し、有機酸塩（有機酸と鉄の反応物）が生成される（金型の錆）。なお、水分の存在下での腐食性ガスと金型（鉄）の反応は、高温高圧になるほど活性化される。

さらに該ランプボディを用いた灯具は、その使用によって、灯室は１２０〜１３０℃になる。このような温度条件下では、植物繊維に含まれる低分子有機物（１３０℃付近で揮発するオイル成分）が徐々に揮発し、灯具を構成する部材の中で最も低温である前面カバーの内側に付着（凝結）し、前面カバーの少なくとも一部が白くなる（ガス曇り、外観不良）。更に、防曇塗装した前面カバーの場合、この揮発した有機物によって防曇機能が低下し、前面カバー内側で水タレ、タレ痕などの外観不良が発生する。

これに対して、本発明は、植物繊維を含有するランプボディに更に酸補足剤を含有することにより、発生した腐食性ガス（酸性）を該酸補足剤（アルカリ）にて捕捉・中和、若しくは、植物繊維の熱分解を防ぎ、酸性物質の発生を抑制しているものと推定される。また、酸補足剤として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた場合、その高い吸水性により、ランプボディの射出成型時に、存在する水分を効率良くトラップ（ＣａＯＨに変化）できるため、射出成型時（高温高圧下）における植物繊維の熱分解・加水分解を抑制できるものと推定される。また、酸補足剤として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いたランプボディを用いて灯具とした場合に、曇り等の原因となる揮発性低分子有機物の発生を抑制したり、または、発生しても効率良くトラップできるものと推定される。

本発明によれば、植物繊維を含有するランプボディに更に酸補足剤を含有することにより、該ランプボディの成形に用いる金型の腐食をなくすことができる。さらに、酸補足剤として酸化カルシウムを用いることにより、該金型腐食をさらに効率良く抑制でき、また、該ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良の発生がないものとすることができる。

本発明の車両用灯具の一例を示す模式断面図である。

以下、本発明の車両用灯具についての好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の車両用灯具の一例を図１の模式断面図にて説明する。
本発明の車両用灯具１は、素通し状の透明な前面カバー２とランプボディ３とを有し、前面カバー２とランプボディ３とで区画形成された灯室４内に、灯具ユニット５がランプボディ３にエイミング機構６を介して支持されている。図１に示す灯具ユニット５は、投影レンズ８と、光源１０と、リフレクタ１３とを備えている。また、前面カバー２の後方に投影レンズ８を露出させるようにランプボディ３の内面を覆うエクステンション５０が配置される。

本発明の車両用灯具に使用するランプボディ（以下「本発明のランプボディ」とも称する）３について説明する。
本発明のランプボディ３は、上述したように、前方が開口した形状を有し、その前方開口部には、前面カバー２が取り付けられる。
また、本発明のランプボディ３は、ベース樹脂と植物繊維と酸捕捉剤とを含有する樹脂組成物から成形されたものである。

本発明のランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物に使用される酸捕捉剤としては、特に限定されないが、ナトリウム、カルシウム、亜鉛などのステアリン酸金属塩、ゼオライト構造を持つ化合物（ジハイドロタルサイト、合成及び天然）、カルシウム、マグネシウム、亜鉛の酸化物又は水酸化物、エポキシ化合物、脂肪族アミン、アミノ置換トリアジン、カルボジイミド、及び、乳酸や安息香酸の金属塩等が挙げられ、中でも、ＣａＯが好ましい。
上記の酸捕捉剤の含有量は、特に限定されず、使用する酸捕捉剤の種類、共に使用する後述の植物繊維の種類、ベース樹脂の種類等によって、適宜選択されることが好ましいが、本発明のランプボディ３（ランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物）中に０．１〜１０質量％含むことが好ましく、添加量に伴い吸水率が増加することを防止できることから０．１〜５質量％がより好ましい。

本発明のランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物に使用される植物繊維としては、特に限定されないが、パルプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、ガンピ、ミツマタ、コウゾ、スギ、タケ、カカオ、ケナフ、バナナ、パイナップル、サトウキビ、ココヤシ、トウモロコシ、バガス、ヤシ、ヨシ、エスパルト、サバイグラス、シュロ、バショウ、マツ、クワ、リュウゼツラン、ムギ、イネ、ヒノキ、セルロースナノファイバー及びセルロースファイバー等が挙げられ、中でも、パルプ、ジュート麻が好ましい。
上記の植物繊維の含有量は、特に限定されず、使用する植物繊維の種類、共に使用する前述の酸捕捉剤、後述のベース樹脂の種類等によって、適宜選択されることが好ましいが、本発明のランプボディ３（ランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物）中に５〜８０質量％含むことが好ましく、力学物性と成形特性を十分に両立させるために１５〜６０質量％含むことがより好ましい。

本発明のランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物に使用されるベース樹脂としては、特に限定されないが、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート共重合体（ＡＡＳ）、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体（ＡＥＳ）、塩素化ポリエチレン−アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＣＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられ、中でも、ＰＰが好ましい。

本発明のランプボディ３を成形するために用いる樹脂組成物を調製する際には、少なくとも前記ベース樹脂と植物繊維と酸捕捉剤とが均一になるように混錬する。
この際の混錬方法としては、特に限定されず、公周知のスクリュー混錬等各種の混錬方法を採ることができる。

本発明に使用する前面カバー２は、素通し状の透明なもので、ランプボディ３の前方開口部を閉塞し灯室を形成し得るものであれば、材質は特に限定されず、公周知のもの等を用いることができるが、具体的なものとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂及びポリスチレン等の透明な熱可塑性樹脂や、ガラス等の無機透明材料等が挙げられる。

以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

〔参考例１〕
（ベース樹脂と植物繊維と酸補足剤の混合・ペレット化）
ポリプロピレン（ＰＰ）をベース樹脂とし、ジュート繊維を該ベース樹脂とジュート繊維の総量に対して２５質量％になるように添加し、酸化カルシウム（ＣａＯ）を該ベース樹脂とジュート繊維の総量に対して１質量％になるように添加し混錬を行った。
混錬後、押出し混錬機を用いて平均直径３ｍｍ、平均長８ｍｍのペレットを作製した。

（ペレットの乾燥・吸水率の測定）
得られたペレットを９０℃、２４時間乾燥させた。この乾燥直後の吸水率を０％と規定した。
（成形体の作製と金型汚染性の評価）
乾燥させたペレットを射出成形機（東芝機械（株）製、ＥＣ４０Ｎ）に投入し、シリンダ温度１９０℃、金型温度４０℃で射出成形して、１１０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍの長方形の板状試験片を成形した。この際にペレットが充填不足となる成形条件で行い、金型内に腐食ガスが発生した場合に留まりやすいようにした。成形を３０ショット行い、その後、金型表面を目視で観察した。結果を下記表１に示す。

〔実施例１〕
ペレットとして、９０℃、２４時間乾燥させた後、６０℃９５％ＲＨの恒温恒湿槽に２時間保存し、吸水率１．７％としたものを用いた以外は、参考例１と同様にして成形体の作製と金型汚染性の評価を行った。
なお、この際の吸水率は、恒温恒湿槽に保存後のペレット重量と、９０℃２４時間乾燥直後のペレット重量のとの差を吸水量とし、９０℃２４時間乾燥直後のペレット重量に対する該吸水量の百分率として示したものである。結果を下記表１に示す。

〔参考例２〕
ペレット作製時に酸化カルシウムを添加しない以外は、参考例１と同様にして、ペレットの作製、成形体の作製、及び、金型汚染性の評価を行った。結果を下記表１に示す。
〔比較例１〕
ペレット作製時に酸化カルシウムを添加せず、作製したペレットを６０℃９５％ＲＨの恒温恒湿槽に保存して吸水率（実施例１で規定と同じ）０．９％としたものを用いた以外は、参考例１と同様にして成形体の作製と金型汚染性の評価を行った。結果を下記表１に示す。

比較例１で生じた金型汚染物質を走査型分析電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＸ）で元素分析したところ、鉄成分が多く検出され、金型が腐食されたと推定された。
また、ＣａＯ（酸補足剤）を添加した条件では、ペレットが吸水していても金型汚染（腐食）は無かったが、ＣａＯ非添加条件では、ペレットが吸水していると金型汚染が発生した。

〔実施例２〕
ペレットの作製の際の各配合成分の組成を下記表２に示す各条件通りとした以外は、前述の参考例１と同様に、ペレットの作製及び板状試験片（成形体）の作製を行った。
作製した板状試験片を、ガラス容器内の底部に設置し、該ガラス容器の上部にガラス板を取り付けた後、該ガラス容器の底部を１３０℃で４８時間調温した。これにより、ヘッドライトの高温点灯時の環境を再現し、板状試験片から発生するガスをガラス板に付着させるようにした。
上記調温後、ガラス板を取り出し、Ｈａｚｅ値を測定し、ガス発生（フォギング）度を評価した。Ｈａｚｅ値は以下の方法で測定した。また、結果を下記表２に示す。
〔Ｈａｚｅ値測定方法〕
ガラス板をＨａｚｅメーター（スガ試験機（株）製：Ｈａｚｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＨＺ−２）に設置し、Ｈａｚｅ値（曇り度合；フォギング）を評価した（ＪＩＳ Ｋ７１０５）。この際、フォギングが発生している程、ガラス板は白く曇っており、Ｈａｚｅ値は大きく表示される。

上記表２の結果に示される通り、ＣａＯにより添加ガスの発生が抑制されていることが分かった。

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２０１２年７月２４日付で出願された日本特許出願（特願２０１２−１６３４７０）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。

本発明の車両用灯具は、植物繊維を含有するランプボディに更に酸補足剤を含有することにより、該ランプボディの成形に用いる金型の腐食をなくすことができ、さらに、酸補足剤として酸化カルシウムを用いることにより、該金型腐食をさらに効率良く抑制でき、また、該ランプボディを用いて灯具とした場合に、その使用中に前面カバーの灯室内側に曇りや外観不良の発生がないものとすることができ、車両用灯具としてきわめて有用である。

１ 車両用灯具
２ 前面カバー
３ ランプボディ
４ 灯室
５ 灯具ユニット
６ エイミング機構
８ 投影レンズ
１０ 光源
１３ リフレクタ
５０ エクステンション

Claims (5)

1. 前方が開口したランプボディと、その前方開口部を閉塞して取り付けられた前面カバーとを有する車両用灯具であって、
   該ランプボディがベース樹脂と植物繊維と酸捕捉剤とを含有する樹脂組成物から形成されたものである車両用灯具。
2. 前記酸捕捉剤が、酸化カルシウムである請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記ランプボディ中の前記酸捕捉剤の含有量が、０．１〜５質量％である請求項１または２記載の車両用灯具。
4. 前記ベース樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体、塩素化ポリエチレン−アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリサルフォン、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂から選ばれる少なくともいずれかである請求項１〜３のいずれか記載の車両用灯具。
5. 前記植物繊維が、パルプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、ガンピ、ミツマタ、コウゾ、スギ、タケ、カカオ、ケナフ、バナナ、パイナップル、サトウキビ、ココヤシ、トウモロコシ、バガス、ヤシ、ヨシ、エスパルト、サバイグラス、シュロ、バショウ、マツ、クワ、リュウゼツラン、ムギ、イネ、ヒノキ、セルロースナノファイバー及びセルロースファイバーから選ばれる少なくともいずれかである請求項１〜４のいずれか記載の車両用灯具。
   
   

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