JP2000065115A - 衝撃吸収部品、その製法及びその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐衝撃性を維持しつつ、剛性に優れた軽量な
衝撃吸収部品を提供するとともに、衝撃吸収部品の効率
的な製法及び該衝撃吸収部品からなる用途を提供する。 【解決手段】 合成樹脂からなる衝撃吸収部品であっ
て、少なくとも該衝撃吸収部品に引張力が加わる部位に
織物を配置し、かつ、双方が一体化していることを特徴
とする衝撃吸収部品、その製法及びその用途。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は合成樹脂と織物とを
組み合わせた高性能の衝撃吸収部品、その製法及び該衝
撃吸収部品からなる自動車部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に用いられる衝撃吸収部品は、
近年の安全レベル向上の目的から部品点数が増え、高機
能を実現するための複合化技術が多く開示されている。
例えば、特開平６−１０１７３２号公報には、アルミ構
造体と繊維強化樹脂の複合により耐衝撃性と剛性の二つ
の機能を満足させるバンパービームが開示されている。
しかし、アルミ構造体は塑性変形が容易な為、軽微な衝
突でも変形が起こり、部品の修理料金が相対的に高価に
なる。また、その製造においてもアルミ構造体と繊維強
化樹脂の接合工程が必要となり、製造工程においても相
対的に高価である。

【０００３】そこで、近年、加工が容易で軽微な衝突等
に対しては復元力があり、部品交換の必要がなく軽量化
やコストの面からプラスチックが用いられることが多く
なった。これらの部品には、軽量化と強度の向上が図れ
るような構造が求められており、構造面では肉厚を厚く
するなどの重量を増加させることなく強度を向上させる
ことができるリブ構造などが特開平８−３１０３１７号
公報等に開示されている。

【０００４】これらの部品はそれぞれ規格に定められた
衝撃試験を実施し、その要求性能を満たしているか確認
されるが、要求性能を満たしていない場合の多くは衝撃
吸収部品の剛性が低い場合や衝撃吸収部品が破壊してし
まい十分な衝撃を吸収できないことが原因となってい
た。

【０００５】このため、材料面においては剛性と耐衝撃
性の相反する両方の性能向上が求められている。その
為、例えばポリプロピレンであればゴムやタルクなどの
充填材を添加する複合化により材料の性能が向上できる
ことが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高い要
求性能に対して材料面だけで高性能化を実現するには限
界があり、特に高性能な材料は高価になり、部品の高コ
ストにつながるものであった。本発明の目的は、耐衝撃
性を維持しつつ、剛性に優れた軽量な衝撃吸収部品を提
供するとともに、衝撃吸収部品の効率的な製法及び該衝
撃吸収部品からなる用途を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について鋭意研究を重ねた結果、合成樹脂と織物とを組
み合わせるとともにその配置を適切に設定した衝撃吸収
部品、その製法及びその用途が、本発明の目的を達成す
ることを見出し、本発明を完成させた。

【０００８】すなわち、本発明は、合成樹脂からなる衝
撃吸収部品であって、少なくとも該衝撃吸収部品に引張
力が加わる部位に織物を配置し、かつ、双方が一体化し
ていることを特徴とする衝撃吸収部品である。また、本
発明は、合成樹脂からなる層と織物からなる層とから構
成される少なくとも２層からなる衝撃吸収部品であっ
て、少なくとも該衝撃吸収部品に引張力が加わる部位に
織物からなる層を配置していることを特徴とする衝撃吸
収部品である。また、本発明は、上記衝撃吸収部品の製
法であって、予め織物を金型キャビティ内にセットし、
このキャビティ内に加熱溶融した合成樹脂を注入し、冷
却固化させ、双方を一体化することを特徴とする衝撃吸
収部品の製法である。また、本発明は、上記衝撃吸収部
品からなることを特徴とする自動車部品である。以下、
本発明を詳細に説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】自動車等に用いられる合成樹脂製
の衝撃吸収部品は、それぞれ規格に定められた実用状態
に近い衝撃試験を実施し、その要求性能を満たしている
ものか確認される。この規格試験は、部品の決められた
位置に決められた方法で衝撃荷重が加わる為、その部品
のどの部分にどのような力が加わるかということを予測
することが可能である。この予想の方法としては、例え
ば実際の評価結果にもとづく改良や経験的な予測の他に
コンピュターの数値解析によるシミュレーションが挙げ
られる。

【００１０】衝撃吸収部品に加わる外力には、引張力、
圧縮力、曲げ力およびねじり力等があり、曲げ力は引張
力と圧縮力の組み合わせであることが知られている。本
発明は、これらの中で特に引張力に強い材質を引張力が
発生する部位に配置し一体化することにより、部品の剛
性を向上するものである。また、本発明は、この引張力
に強い材質が織物であることにより、合成樹脂が有する
耐衝撃特性を損なうことなく部品の剛性を向上すること
が可能となる。つまり、本発明は、合成樹脂で部品の耐
衝撃性を担い、織物で合成樹脂本来の耐衝撃特性を損な
うことなく部品の剛性を向上させることにより、高性能
の材料を用いることなく、要求性能の部品を提供するこ
とができる。

【００１１】本発明は、合成樹脂からなる衝撃吸収部品
であって、少なくとも該衝撃吸収部品に引張力が加わる
部位に織物を配置し、かつ、双方が一体化していること
を特徴とする衝撃吸収部品である。図１は、上記本発明
の衝撃吸収部品の一例であって、部分的に織物を配置し
た形態を示す図面である。図１（ａ）のような合成樹脂
１からなる衝撃吸収部品の端部が固定部３で支持されて
いる状態で衝撃荷重４が加えられた場合、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように衝撃面と反対側の部分に織物２を配
置することにより、耐衝撃特性を低下させることなく、
衝撃吸収部品の剛性を向上させることができる。

【００１２】また、本発明は、合成樹脂からなる層と織
物からなる層とから構成される少なくとも２層からなる
衝撃吸収部品であって、少なくとも該衝撃吸収部品に引
張力が加わる部位に織物からなる層を配置していること
を特徴とする衝撃吸収部品である。図２は、上記本発明
の衝撃吸収部品の一例であって、２層の積層体からなる
形態を示す図面である。図２（ａ）のような合成樹脂１
からなる層と織物２からなる層とから構成される衝撃吸
収部品の端部が固定部３で支持されている状態で衝撃荷
重４を加えると、図２（ｂ）のように衝撃面と反対側に
引張力５が働く。この部分に織物２を配置することによ
り、耐衝撃特性を低下させることなく、衝撃吸収部品の
剛性を向上させることができる。

【００１３】本発明で用いる織物は、衝撃吸収部品の表
層に露出していることにより織物を構成している繊維が
自由に動き易くなる。これにより合成樹脂が本来有する
耐衝撃特性をより低下させ難くするために、より好適な
衝撃吸収部品が得られる。

【００１４】本発明で用いる織物としては、例えばガラ
ス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、チタン
酸カリウム繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維、全芳香
族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、全芳香族ポリエス
テル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強度ビニロ
ン繊維、高強度アクリル繊維、グラファイト繊維、窒化
ケイ素繊維、金属繊維等が挙げられる。これらの中でも
ガラス繊維からなる織物が高剛性の衝撃吸収部品を安価
に提供できるので好ましい。

【００１５】本発明で用いる織物の種類としては、例え
ば平織り、目抜平織り、模紗織り、朱子織り、からみ織
り、綾織等が挙げられる。これらの中でも平織りからな
る織物が耐衝撃性を維持しつつ高剛性の衝撃吸収部品を
安価に提供できるので好ましい。織物の厚みは、特に限
定されるものではなく、通常０．１〜２ｍｍである。

【００１６】本発明で用いる合成樹脂としては、例えば
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。合成樹脂が
熱可塑性樹脂であると、織物と一体化することが容易と
なり、製法上好ましい。該熱可塑性樹脂としては、例え
ぱポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマ
ー、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネー卜、ポ
リエチレンテレフタレート、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂など
やこれらの変性物、ポリマーアロイ、あるいはこれらの
混合物などの各種熱可塑性樹脂が挙げられ、これらを１
種または２種以上用いてもよい。また、このような熱可
塑性樹脂または熱可塑性樹脂組成物には、例えばタル
ク、マイカ、ガラスファイバー、ゴムなどの充填材、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤などの通常使
用されている各種の添加剤を必要に応じて含有させても
よい。

【００１７】本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、例
えばエチレン、プロピレンなどの単独重合体あるいはα
−オレフィン等の他の共重合体成分との共重合体などの
オレフィン系樹脂又はオレフィン系樹脂を主体とする樹
脂組成物が製品使用後のリサイクル上好ましい。ここで
のオレフィン系樹脂を主体とする樹脂組成物としては、
オレフィン系樹脂に、例えばタルク、マイカ、ガラスフ
ァイバー、ゴムなどの充填材を必要に応じ含有させたも
のが挙げられる。

【００１８】オレフィン系樹脂又はオレフィン系樹脂を
主体とする樹脂組成物は、プロピレン系樹脂又はプロピ
レン系樹脂を主体とする樹脂組成物が好適な衝撃吸収部
品を得るのに好ましい。プロピレン系樹脂としては、例
えばプロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィ
ンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロ
ック共重合体等が挙げられる。α−オレフィンとして
は、エチレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−
１、オクテン−１等の炭素数２、４〜１０のα−オレフ
ィンが挙げられる。プロピレン系樹脂を主体とする樹脂
組成物としては、プロピレン系樹脂に、例えばタルク、
マイカ、ガラスファイバー、ゴムなどの充填材を必要に
応じて含有させたものが挙げられる。特に、エチレン単
位の含有量が２０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０
重量％であるプロピレン−エチレン共重合体成分を含
み、その割合が１０〜３０重量％であるプロピレン−エ
チレンブロック共重合体（Ａ）８０〜１００重量％と、
エチレン−プロピレン共重合体ゴムまたはエチレン−ブ
テン−１共重合体ゴム（Ｂ）０〜２０重量％とを含有す
る樹脂組成物であって、（Ａ）＋（Ｂ）の合計が１００
重量％としたときの（Ａ）中のプロピレン−エチレン共
重合成分と（Ｂ）のゴム成分の合計が１０〜４０重量％
であり、（Ａ）と（Ｂ）とからなる組成物のメルトフロ
ーレート（ＭＦＲ）が１〜８０ｇ／１０分であるプロピ
レン系樹脂組成物が最も好ましい。

【００１９】本発明の衝撃吸収部品は、予め織物を金型
キャビティ内にセットし、このキャビティ内に加熱溶融
した合成樹脂を注入し、冷却固化させ、双方を一体化す
ることにより製造することができる。これにより成形後
に接着等の工程を省く事ができ、高性能な衝撃吸収部品
を効率的でかつ安価に提供することができる。

【００２０】本発明の衝撃吸収部品は各種用途に供する
ことが可能であり、例えば乗員頭部を保護するインスツ
ルメントパネル、ピラーガーニッシュ、ルーフレールガ
ーニッシュ、乗員膝部を保護するドアグラブアウター、
コラムカバー、側面からの衝突時に乗員を保護するドア
トリム、衝突時に車体を保護するバンパーフェイシャ
ー、バンパービーム等の自動車内外装部品や家電・弱電
製品ハウジング等に好適である。特に、本発明の衝撃吸
収部品は、自動車部品の中でもとりわけバンパービーム
に非常に好適である。具体的には、図３に示すように、
合成樹脂１からなるバンパービームに対する衝撃荷重４
と反対側の引張力がもっとも高い面５１に織物２を配置
することが好ましい。図３は、本発明の実施形態の一例
であるバンパービームに織物を配置した図を示し、３は
バンパービームを車体に固定する固定部である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００２２】これら実施例および比較例において、各種
の評価に用いられた試験法は以下の通りである。 （１）射出成形条件 成形機：日精樹脂工業(株)製 ＦＳ１６０Ｓ２５ＡＳＥ
Ｎ 成形品サイズ：１００ｍｍ×４００ｍｍ×３．５ｍｍ シリンダー温度：２２０℃、金型温度：４０℃ （２）メルトフローレート（ＭＦＲ） ＪＩＳ−Ｋ７２１０の条件１４に規定された方法に基づ
き測定した。 （３）耐衝撃性ポリプロピレン中のプロピレン−エチレ
ン共重合体成分の割合（重量％） 重合時の物質収支から、プロピレン系樹脂中のプロピレ
ン−エチレン共重合体成分の割合を求めた。 （４）エチレン単位の含有量 高分子ハンドブック（１９９５年、紀伊国屋書店発行）
の６１６ページに記載されている方法により、¹³Ｃ−Ｎ
ＭＲ法で測定した。 （５）曲げ弾性率 ＪＩＳ−Ｋ−７２０３に規定された方法に基づき測定し
た。 （６）衝撃性能及びＳｌｏｐｅ値（剛性） 各構造体を１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切断し、
所定の温度の恒温槽内に５時間放置した後、恒温槽内に
設置したホルダー（開口部径５０ｍｍφ）に固定し、レ
オメトリクス社製ハイレートインパクト試験機ＲＩＴ−
８０００を用いて、先端径５／８インチのダートで、試
料を０．１ｍ／秒の一定速度で打抜いた。評価温度を−
１０℃、２３℃及び５５℃の３つの温度とした。この時
にダートに設置したロードセルにより測定される荷重と
ダート変位の関係及び、試料の破断面から破壊形態を決
定した。耐衝撃性に優れた材料は延性破壊を示し、耐衝
撃性が劣る材料は脆性破壊を示す。また、剛性の指標と
して変位−荷重曲線の立ち上がりの傾き(Ｓｌｏｐｅ値)
を用いた。バンパービーム用の材料はこの評価方法で延
性破壊を示し、Ｓｌｏｐｅ値が高い材料が適している。

【００２３】実施例１〜３ ガラステープ（(株)東京技術研究所製 ＧＢＴ−１００
ガラス繊維の平織り織物 厚み１．５ｍｍ）を１００
ｍｍ×４００ｍｍに切出し、金型キャビティ壁面に密着
させて型閉めを行い、射出成形用樹脂を型内に供給して
１００ｍｍ×４００ｍｍ×３．５ｍｍの積層構造体を得
た。なお、射出成形には耐衝撃性ポリプロピレン（住友
化学工業(株)製、住友ノーブレン ＡＨ５６１、エチレ
ン単位の含有量＝３８重量％、プロピレン−エチレン共
重合体成分の割合＝１８重量％、ＭＦＲ＝３ｇ／１０
分、２３℃における曲げ弾性率は１０８０ＭＰａ）を用
いた。得られた積層構造体を耐衝撃性ポリプロピレン側
からダートで打抜き衝撃性能を上記の３水準の温度条件
（実施例１〜３）にて評価した。結果を表１に示す。

【００２４】比較例１〜３ 金型内にガラステープを貼らず、実施例１で用いたもの
と同じ射出成形用樹脂（ＡＨ５６１）を実施例１〜３と
同様に射出成形のみ実施して構造体を得た。得られた構
造体をダートで打抜き衝撃性能を上記の３水準の温度条
件（比較例１〜３）にて評価した。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例 比較例 実施例 比較例 実施例 比較例 １ １ ２ ２ ３ ３ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 構造体厚み(mm) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 合成樹脂厚み(mm) 2.0 3.5 2.0 3.5 2.0 2.0 織物厚み(mm) 1.5 − 1.5 − 1.5 − 評価温度（℃） -10 -10 23 23 55 55 Slope(kN/m) 490 314 380 173 343 127 衝撃性能 延性破壊 延性破壊 延性破壊 延性破壊 延性破壊 延性破壊 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００２６】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
合成樹脂が本来有している耐衝撃特性を維持しつつ、剛
性を向上させた、好適な衝撃吸収部品が提供できる。ま
た、本発明は、上記の優れた物性を奏する衝撃吸収部品
を容易に効率的に製造する方法が提供できる。また、本
発明は自動車の内装または外装部品として好適であり、
特にバンパービームとして好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衝撃吸収部品の一例であって、部分的
に織物を配置した形態を示す図面である。

【図２】本発明の衝撃吸収部品の一例であって、２層の
積層体からなる形態を示す図面である。

【図３】本発明の実施形態の一例であるバンパービーム
に織物を配置した図である。

【符号の説明】

１・・・合成樹脂、２・・・織物、３・・・固定部、４
・・・衝撃荷重、５・・・引張力、５１・・・衝撃荷重
と反対側の面

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂からなる衝撃吸収部品であって、
   少なくとも該衝撃吸収部品に引張力が加わる部位に織物
   を配置し、かつ、双方が一体化していることを特徴とす
   る衝撃吸収部品。
2. 【請求項２】合成樹脂からなる層と織物からなる層とか
   ら構成される少なくとも２層からなる衝撃吸収部品であ
   って、少なくとも該衝撃吸収部品に引張力が加わる部位
   に織物からなる層を配置していることを特徴とする衝撃
   吸収部品。
3. 【請求項３】織物が表層に露出している請求項１または
   ２記載の衝撃吸収部品。
4. 【請求項４】織物がガラス繊維からなる織物である請求
   項１または２記載の衝撃吸収部品。
5. 【請求項５】織物が平織りからなる織物である請求項１
   または２記載の衝撃吸収部品。
6. 【請求項６】合成樹脂が熱可塑性樹脂である請求項１ま
   たは２記載の衝撃吸収部品。
7. 【請求項７】熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂又はオレ
   フィン系樹脂を主体とする樹脂組成物である請求項６記
   載の衝撃吸収部品。
8. 【請求項８】オレフィン系樹脂又はオレフィン系樹脂を
   主体とする樹脂組成物が、プロピレン系樹脂又はプロピ
   レン系樹脂を主体とする樹脂組成物である請求項７記載
   の衝撃吸収部品。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の衝撃吸収
   部品の製法であって、予め織物を金型キャビティ内にセ
   ットし、このキャビティ内に加熱溶融した合成樹脂を注
   入し、冷却固化させ、双方を一体化することを特徴とす
   る衝撃吸収部品の製法。
10. 【請求項１０】請求項１〜８のいずれかに記載の衝撃吸
    収部品からなることを特徴とする自動車部品。
11. 【請求項１１】自動車部品がバンパービームである請求
    項１０記載の自動車部品。