JPH10139892A - 内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、従来から使用されてきたガラス繊維
入りポリアミド樹脂等に較べて、軽量で、吸湿性がな
く、耐不凍液性、高温強度物性、成形性等にすぐれた新
規な樹脂成形材料を用いて成形した内燃エンジン冷却水
系統樹脂成形部品の提供を目的とする。 【解決手段】ガラス長繊維の束にポリプロピレン系樹脂
を含浸させた後、ポリプロピレン系樹脂６０〜９０重量
部、ガラス繊維４０〜１０重量部、酸化防止剤０．１〜
５重量部、カーボンブラック０．０１〜２重量部からな
る配合物とし、これを熱成形してなる内燃エンジン冷却
水系統樹脂成形部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジン冷却
水系統樹脂成形部品に関するもので、詳しくはガラス長
繊維にポリプロピレン系樹脂を含浸させたペレットを用
いた成形により得られ、優れた機械的強度等を有するラ
ジエータタンク部品等の内燃エンジン冷却水系統樹脂成
形部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラジエータタンク等の内燃エンジン冷却
水系統の部品には従来から、広く、ガラス繊維で強化さ
れたポリアミドが成形材料として使用されてきた。しか
し、比重が大きく、成形品全体が重い 吸湿による物性低下が避けられない 耐溶剤性（不凍液）が不充分である 耐塩化カルシウム性が悪い 等の問題点を有し、これらを改良する提案がいくつかな
されている。

【０００３】さらに、ポリアミドに変性ポリプロピレン
と繊維状強化剤からなる樹脂組成物を用いて成形された
ラジエータタンク（特開昭５８−２１４４５号公報）、
ポリオレフィンにアクリル系樹脂で集束されたガラス繊
維からなる自動車ラジエータタンク形成用樹脂組成物
（特開昭６２−２４１９４０号公報）、アスペクト比が
１００以上のガラス繊維を含有したポリプロピレン樹脂
により成形されたエンジン冷却水系統部品（特開平７−
４１５６５号公報）等も提案されている。

【０００４】これらの提案の中でも、特開平７−４１５
６５号公報には、アスペクト比が１００以上のガラス繊
維を含有したポリプロピレン樹脂により成形されたエン
ジン冷却水系統部品が開示されているが、この発明は成
形用樹脂材料の樹脂組成に着目したものである。しか
し、一般に、このようなガラス繊維入り樹脂を成形する
際には、ガラス繊維は成形過程で破砕され、より短いガ
ラス繊維になるのが常である。

【０００５】従って、ガラス繊維入りポリアミド樹脂に
代えて、これら提案されたガラス繊維入りポリプロピレ
ンを使用しても、 高温下でのクリープ 高温下での強度 高温下での振動疲労特性 高温下での長期熱安定性 等の点で、なお不充分である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来から使
用されてきたガラス繊維入りポリアミド樹脂を改良し
て、軽量で、吸湿性がなく、耐不凍液性、高温強度物
性、成形性等にすぐれた新規な樹脂成形材料を用いて成
形した内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品の提供を目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
につき鋭意検討した結果、以下に示す内容を要旨とする
本発明を完成させた。 （１）ポリプロピレン系樹脂中に平均繊維長１〜６ｍｍ
のガラス繊維が分散した内燃エンジン冷却水系統樹脂成
形部品。 （２）ポリプロピレン系樹脂中に平均繊維長１〜６ｍｍ
のガラス繊維、及び酸化防止剤が分散した内燃エンジン
冷却水系統樹脂成形部品。 （３）ガラス長繊維の束にポリプロピレン系樹脂を含浸
させた後、ポリプロピレン系樹脂６０〜９０重量部、ガ
ラス繊維４０〜１０重量部、前二者の合計１００重量部
に対して酸化防止剤０．１〜５重量部、カーボンブラッ
ク０．０１〜２重量部からなる配合物とし、これを熱成
形した内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品。 （４）ポリプロピレン系樹脂として酸変性ポリプロピレ
ン単独又は酸変性ポリプロピレンを含むポリプロピレン
を用いる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃エ
ンジン冷却水系統樹脂成形部品。 （５）酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤、リン
系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤の中から選ばれる
２種又は３種を併用する上記（２）又は（３）記載の内
燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品。 （６）内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品がラジエー
タタンクの樹脂成形アッパー部又はロアー部である上記
（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃エンジン冷却水
系統樹脂成形部品。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。（１）成形材料 ガラス長繊維の束にポリプロピレン系樹脂を含浸させ
た、「連続構造体」と呼ばれる材料を用いる。ここで用
いるポリプロピレン系樹脂には、ガラス繊維表面との接
着性にすぐれる酸変性ポリプロピレンを好適に用いるこ
とができる。例えば、マレイン酸変性ポリプロピレン、
アクリル酸変性ポリプロピレン、フマル酸変性ポリプロ
ピレン等が挙げられる。これら酸変性ポリプロピレン単
独がより好ましいが、これにホモポリプロピレン、エチ
レン−プロピレンランダンダム共重合体、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−ブ
テン−３元共重合体等を混合してもよい。又、ガラス繊
維表面をコロナ放電処理やシランカップリング処理等を
施したものも、好適に用いられる。

【０００９】この連続構造体を、通常、２〜１００ｍ
ｍ、好ましくは５〜５０ｍｍ、より好ましくは６〜２０
ｍｍに切断したペレット状にしたものを用いる。更に、
カーボンブラック、酸化防止剤をホモポリプロピレンほ
か前記ポリプロピレン系樹脂に分散したマスターバッチ
を用意し、前記ガラス長繊維にポリプロピレンを含浸し
たペレットと配合して成形用材料に調整する。

【００１０】カーボンブラックとしては、各種のものが
使用可能であるが、例えばファーネスブラック、ランプ
ブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ド
イツファーネスブラック等ファーネス法によるカーボン
ブラックやより微細な粒径を有するチャンネルブラッ
ク、ローラーおよびディスクブラック、ドイツナフタリ
ンブラック等の衝撃法によるカーボンブラックが挙げら
れる。これらの中でも、特にアセチレンブラックが高温
耐久性の改質効果が大きく、好適に用いることが出来
る。

【００１１】酸化防止剤としては、フェノール系酸化防
止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等各種タ
イプの酸化防止剤を２種又は３種併用することにより、
高温下での樹脂の物性劣化を抑制するのに好適である。
これら酸化防止剤は、例えばフェノール系酸化防止剤と
して２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール〔ＢＨ
Ｔ〕、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−
ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（３−メチル
−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン
ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、ステ
アリル−β（３，５−ジ−４−ブチル−４−ヒドロキシ
フェニル）プロピオネート〔Ｉｒｇａｎｏｘ １０７
６〕、１，１，３−トリス（２−メチル−４ヒドロキシ
−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン＜ＴｏｐａｎｏｌＣ
Ａ＞、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス
（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）
ベンゼン〔Ｉｏｎｏｘ３３０〕、テトラキス｛メチレン
−３（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシ
フェニル）プロピオネート｝メタン〔Ｉｒｇａｎｏｘ
１０１０〕等が挙げられる。

【００１２】リン系酸化防止剤としては、トリ（ノニル
フェニル）ホスファイト，２−エチルヘキシジフェニル
ホスファイトの他、トリメチルホスファイト，トリエチ
ルホスファイト，トリブチルホスファイト，トリオクチ
ルホスファイト，トリノニルホスファイト，トリデシル
ホスファイト，トリオクタデシルホスファイト，ジステ
アリルペンタエリスチルジホスファイト，トリス（２−
クロロエチル）ホスファイト，トリス（２，３−ジクロ
ロプロピル）ホスファイトなどのトリアルキルホスファ
イト；トリシクロヘキシルホスファイトなどのトリシク
ロアルキルホスファイト；トリフェニルホスファイト，
トリクレジルホスファイト，トリス（エチルフェニル）
ホスファイト，トリス（ブチルフェニル）ホスファイ
ト，トリス（ノニルフェニル）ホスファイト，トリス
（ヒドロキシフェニル）ホスファイトなどのトリアリー
ルホスファイト；トリメチルホスフェート，トリエチル
ホスフェート，トリブチルホスフェート，トリオクチル
ホスフェート，トリデシルホスフェート，トリオクタデ
シルホスフェート，ジステアリルペンタエリスリチルジ
ホスフェート，トリス（２−クロロエチル）ホスフェー
ト，トリス（２，３−ジクロロプロピル）ホスフェート
などのトリアルキルホスフェート；トリシクロヘキシル
ホスフェートなどのトリシクロアルキルホスフェート；
トリフェニルホスフェート，トリクレジルホスフェー
ト，トリス（ノニルフェニル）ホスフェート，２−エチ
ルフェニルジフェニルホスフェートなどのトリアリール
ホスフェートなどが挙げられる。

【００１３】硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリルチ
オジプロピオネート〔ＤＬＴＰ〕、ジミリスチルチオジ
プロピオネート〔ＤＭＴＰ〕、ラウリルステアリルチオ
ジプロピオネート〔ＬＳＴＰ〕、ジステアリルチオジプ
ロピオネート〔ＤＳＴＰ〕などが挙げられる。このよう
に調整された成形材料には、通常、ポリプロピレン系樹
脂６０〜９０重量部、ガラス長繊維１０〜４０重量部、
前二者の合計１００重量部に対して、カーボンブラック
０．０１〜２重量部、酸化防止剤０．１〜５重量部の割
合で配合されたものを用いるが、好ましくはポリプロピ
レン系樹脂７５〜８０重量部、ガラス長繊維２０〜３５
重量部、カーボンブラック０．０１〜１重量部、酸化防
止剤０．３〜４重量部の割合で配合されたものがよい。
ガラス長繊維量が１０重量部より少ないと強度が不足
し、４０重量部を超えると外観が低下する。カーボンブ
ラック量が０．０１重量部より少ないと着色が不充分と
なり、１重量部を超えると耐熱性が不充分となる。

【００１４】酸化防止剤の添加量が０．１重量部より少
ないと長期耐熱安定性が不充分となる場合が生じ、５重
量部を超えると増量効果が期待できない。このガラス長
繊維強化ポリプロピレン系成形材料は、吸湿性がなく、
樹脂の成形前に乾燥を必要としない。ガラス長繊維強化
ポリプロピレン系成形材料を配合調整する方法は、ガラ
ス繊維が折れることを防止する為、通常、タンブラーブ
レンド等の簡易な攪拌方法が採用される。本成形材料に
は、本発明の樹脂物性を損なわない範囲で可塑剤、顔
料、活剤、離型剤、安定剤、無機充填剤等の周知の添加
剤を配合してもよい。

【００１５】（２）内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部
品 内燃エンジンの冷却水系統は、発熱したエンジンの熱を
水又はエチレングリコールを主成分とする冷却水を循環
させて、ラジエータで放熱する役割を担い、この系統に
用いられて樹脂成形部品は、主として、ウオータポンプ
ハウジング、ラジエータタンク（アッパー部およびロア
ー部）、タンク付属連結具等である。

【００１６】これら内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部
品には、循環水が最高１００〜１０５℃、０．５〜０．
７Ｋｇ／ｃｍ² に達することのほかエンジンルーム内温
度、振動に耐える樹脂材料であること具体的は、１６０
℃の耐熱劣化時間が５００時間以上あること、好ましく
は１０００時間以上、より好ましくは１５００時間以上
あることが要求される。前記ガラス長繊維強化ポリプロ
ピレン系成形材料で、射出成形、プレス成形、異形押出
成形等熱成形された部品が、これに耐える物性を備えた
本発明の成形品である。

【００１７】前記ガラス長繊維強化ポリプロピレン系成
形材料も熱成形の工程で、ガラス繊維が破砕されるが、
その程度が小さいため、結果として成形された部品を分
析すると、平均繊維長で１〜６ｍｍ、好ましくは１．５
〜６ｍｍ、より好ましくは２．０〜６ｍｍのガラス繊維
が分散している。その測定方法は、射出成形試験片より
切り出した５０ｇのサンプル片を、電気炉にて５５０℃
×２時間かけて焼き、灰化する。その灰に残ったガラス
繊維のみを取り出し、ガラス板上に分散させた後、倍率
２０倍で万能投影器で撮影後、デジタイザーにて繊維長
を測定する。

【００１８】

【実施例】更に、本発明を製造例、実施例及び比較例に
より詳しく説明する。 実施例１ ガラス長繊維の束にマレイン酸変性ポリプロピレンを含
浸させカット長さ１２ｍｍに切断したガラス繊維６０重
量％入りペレット（Ａ）５０重量部と、アセチレンブラ
ック（カーボンブラック）１重量％、フェノール系酸化
防止剤３重量％、イオウ系酸化防止剤１重量％、ポリプ
ロピレン９５重量％を混練してなるペレット（Ｂ）５０
重量部をタンブラーで混合後、射出成形してラジエータ
タンク・トップ部（図１、２の１ａ）を作成した。得ら
れた製品並びに製品より切り出した試験片より、比重、
耐不凍液性、耐湿性、高温引張強度、高温クリープ特
性、長期耐熱性、製品反り量、製品の衝撃強さ、製品内
圧試験、製品中のガラス繊維（以下、「ＧＦ」という）
の平均繊維長を評価した。その結果を表１に示す。

【００１９】なお、各試験の方法は以下の通りである。 耐不凍液性：５０％濃度の不凍液中に、切り出し試験片
を５００時間浸漬後、取り出してＪＩＳ Ｋ−７２０３
に準拠し、曲げ試験を実施する。 耐湿試験：２３℃、湿度５０％の状態で、４８時間放置
後、ＪＩＳ Ｋ−７２０３に準拠し、曲げ試験を実施す
る。 高温引張強度：ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準拠する。 高温クリープ特性：１２０℃の雰囲気下で、１００Ｋｇ
／ｃｍ² の荷重を加え、１００時間後の歪み量を測定す
る。 長期耐熱性：１６０°のギアオーブンに投入し、劣化を
目視により判断する。 製品反り量：製品の片側を固定し、反対側の浮き上がり
量をハイトゲージ出測定する。 製品衝撃強さ：製品面に、重さ１Ｋｇの球を落とし、破
壊する高さを求める。 製品内圧試験：製品をラジエータに組み込んで、水をい
れ、内圧５Ｋｇで１週間放置し、状況を目視により判断
する。 製品中のＧＦの平均繊維長：射出成形試験片より切り出
した５０ｇのサンプル片を電気炉にて５５０℃×２時間
かけて焼き、灰化する。その灰に残ったガラス繊維のみ
を取り出し、ガラス板上に分散させた後、倍率２０倍で
万能投影器で撮影後、デジタイザーにて繊維長を測定す
る。

【００２０】比較例１ 長さ０．３ｍｍのガラス短繊維を３３重量％を含む６−
６ナイロンを用い、実施例１で用いた金型を使って、ラ
ジエータタンク・トップ部を射出成形して、作成した。
得られた製品並びに製品より切り出した試験片により評
価した。その結果を表１に示す。

【００２１】比較例２ ホモポリプロピレン６８重量％、オイルファーネスカー
ボンブラック０．５重量％、フェノール系酸化防止剤
１．５重量％、イオウ系酸化防止剤０．５重量％を予
め、タンブラーで混合してから二軸混練機のホッパーに
投入し、ホッパー口より、混練機シリンダー部に定量供
給した。一方、二軸混練機のサイドフィード口より、長
さ３ｍｍのガラス短繊維３０重量％を定量供給して、混
練し、ペレットを得た。このペレットを用いて、実施例
１で用いた金型を使って、ラジエータタンク・トップ部
を射出成形して、作成した。得られた製品並びに製品よ
り切り出した試験片により評価した。その結果を表１に
示す。

【００２２】実施例２ ガラス長繊維の束にマレイン酸変性ポリプロピレンを含
浸させカット長さ１２ｍｍに切断したガラス繊維６０重
量％入りペレット（Ａ）４０重量部と、アセチレンブラ
ック（カーボンブラック）０．５重量％、フェノール系
酸化防止剤２．５重量％、イオウ系酸化防止剤１重量
％、リン系酸化防止剤０．５重量％、ポリプロピレン９
５重量％を混練してなるペレット（Ｂ）６０重量部をタ
ンブラーで混合後、射出成形してラジエータタンク・ボ
トム部（図１、２の１ｂ）を作成した。得られた製品並
びに製品より切り出した試験片より評価した。その結果
を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】上記の実施例、比較例からも理解される
ように、本発明の成形部品は、製品中のガラス繊維平均
長さが一定範囲に保たれているため、耐不凍液性、耐湿
性、高温物性（引張、クリープ、長期耐熱劣化）等部材
としての基本的な機械的強度物性、耐化学薬品性に優
れ、又、ラジエータタンク〃として組み込まれた製品の
実使用試験においてもその製品の内圧試験、製品衝撃強
さ等で優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例としてのラジエータ分解図

【符号の説明】

１ａ：ラジエータタンク・トップ ２ ：ラジエータ・コア ３ ：不凍液／空気交換器 １ｂ：ラジエータタンク・ボトム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリプロピレン系樹脂中に平均繊維長１〜
   ６ｍｍのガラス繊維が分散した内燃エンジン冷却水系統
   樹脂成形部品。
2. 【請求項２】ポリプロピレン系樹脂中に平均繊維長１〜
   ６ｍｍのガラス繊維、及び酸化防止剤が分散した内燃エ
   ンジン冷却水系統樹脂成形部品。
3. 【請求項３】ガラス長繊維の束にポリプロピレン系樹脂
   を含浸させた後、ポリプロピレン系樹脂６０〜９０重量
   部、ガラス繊維４０〜１０重量部、前二者の合計１００
   重量部に対して酸化防止剤０．１〜５重量部、カーボン
   ブラック０．０１〜２重量部からなる配合物とし、これ
   を熱成形した内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品。
4. 【請求項４】ポリプロピレン系樹脂として酸変性ポリプ
   ロピレン単独又は酸変性ポリプロピレンを含むポリプロ
   ピレンを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の内燃エ
   ンジン冷却水系統樹脂成形部品。
5. 【請求項５】酸化防止剤としてフェノール系酸化防止
   剤、リン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤の中から
   選ばれる２種又は３種を併用する請求項２又は３に記載
   の内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品。
6. 【請求項６】内燃エンジン冷却水系統樹脂成形部品がラ
   ジエータタンクの樹脂成形アッパー部又はロアー部であ
   る請求項１〜５のいずれかに記載の内燃エンジン冷却水
   系統樹脂成形部品。