JP2001342284A - エネルギー吸収材及びその製造方法 - Google Patents

エネルギー吸収材及びその製造方法

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JP2001342284A
JP2001342284A JP2000160726A JP2000160726A JP2001342284A JP 2001342284 A JP2001342284 A JP 2001342284A JP 2000160726 A JP2000160726 A JP 2000160726A JP 2000160726 A JP2000160726 A JP 2000160726A JP 2001342284 A JP2001342284 A JP 2001342284A
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Japan
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energy absorbing
polyurethane foam
absorbing material
binder
average particle
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Hiroshi Kaneda
博 金田
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟質ポリウレタンフォームを用いた、新規高
エネルギー吸収性エネルギー吸収材を提供する。 【解決手段】 平均粒径10mm以下の軟質ポリウレタ
ンフォームの粉砕物と、平均粒径1mm以下の硬質ポリ
ウレタンフォームの粉砕物との混合物をバインダーによ
り成形、硬化させてなるエネルギー吸収材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエネルギー吸収材及
びその製造方法に係り、特に、自動車等の車両の内装に
用いられ、車両の衝突時において乗員に加えられる衝撃
エネルギーを吸収してこれを緩和するためのエネルギー
吸収材と、このエネルギー吸収材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】乗用車やトラックなどの車両の車体やヘ
ッドライナー、ガーニッシュなどの内装部品には、車両
が衝突した際、車室内の乗員を保護する目的で、乗員の
頭部、胸部或いは腰部等の人体部分に加えられる衝撃エ
ネルギーを吸収してこれを緩和するためのエネルギー吸
収材が装着されている。従来、このエネルギー吸収材と
しては、硬質ポリウレタンフォーム、硬質ポリウレタン
フォームのチップ又は粉体をバインダーで成形、硬化さ
せた成形体、ポリプロピレン製リブ成形体、ポリプロピ
レン製発泡体及びアルミ製パイプなどが用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来において、エネル
ギー吸収材の成形原料として用いられているものは、硬
質ポリウレタンフォームのみであり、軟質ポリウレタン
フォームを用いたものはない。これは、軟質ポリウレタ
ンフォームのように弾性のある材料は衝撃エネルギーを
吸収する能力が殆どないとされていたためである。即
ち、エネルギー吸収材におけるエネルギー吸収能力は、
当該エネルギー吸収材に衝撃が加えられたときの材料の
不可逆的な破壊に支配されていると考えられ、軟質ポリ
ウレタンフォームのように弾性のある材料はエネルギー
吸収材として適していないと考えられていた。
【0004】しかしながら、軟質ポリウレタンフォーム
は硬質ポリウレタンフォームに比べて安価であり、ま
た、軟質ポリウレタンフォームの廃材も各種分野から大
量に排出されることから、軟質ポリウレタンフォーム、
特に、軟質ポリウレタンフォームの廃材をエネルギー吸
収材の製造原料として有効利用することができるなら
ば、その工業的価値は極めて大きいものとなる。
【0005】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、軟質ポリウレタンフォームを用いた、新
規高エネルギー吸収性エネルギー吸収材を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のエネルギー吸収
材は、平均粒径10mm以下の軟質ポリウレタンフォー
ムの粉砕物と、平均粒径1mm以下の硬質ポリウレタン
フォームの粉砕物との混合物をバインダーにより成形、
硬化させてなることを特徴とする。
【0007】即ち、本発明者は、軟質ポリウレタンフォ
ームをエネルギー吸収材に適用すべく鋭意検討した結
果、平均粒径10mm以下の軟質ポリウレタンフォーム
チップないし微粉と、平均粒径1mm以下の硬質ポリウ
レタンフォーム微粉との混合物をバインダーで成形、硬
化したものは、著しく良好なエネルギー吸収能を発揮す
ることを見出し、本発明を完成させた。
【0008】本発明において、軟質ポリウレタンフォー
ムの粉砕物と硬質ポリウレタンフォームの粉砕物との混
合物中の硬質ポリウレタンフォームの粉砕物の割合は3
0重量%以上、特に33〜95重量%であることが好ま
しく、また、この混合物とバインダーとの合計に対する
バインダーの割合は45〜75重量%であることが好ま
しい。
【0009】また、本発明のエネルギー吸収材は、密度
が0.100〜0.400g/cm であることが好ま
しく、バインダーとしては、湿式硬化型バインダーを用
いるのが好ましい。
【0010】特に、該軟質ポリウレタンフォームの粉砕
物及び硬質ポリウレタンフォームの粉砕物としては、廃
ポリウレタンフォームの粉砕物を用いるのが、経済性、
廃棄物の減量化の面で有利である。
【0011】本発明のエネルギー吸収材は、平均粒径1
0mm以下の軟質ポリウレタンフォームの粉砕物と、平
均粒径1mm以下の硬質ポリウレタンフォームの粉砕物
とを混合し、この混合物をバインダーで成形、硬化させ
ることを特徴とする本発明のエネルギー吸収材の製造方
法により容易に製造される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0013】本発明においては、エネルギー吸収材の成
形材料として軟質ポリウレタンフォーム(以下「軟質ウ
レタン」と称す。)と硬質ポリウレタンフォーム(以下
「硬質ウレタン」と称す。)を用いる。
【0014】軟質ウレタンは、平均粒径10mm以下に
粉砕する。この軟質ウレタンは、平均粒径10mm以下
であれば良く、平均粒径10〜5mm程度のチップ状で
あっても平均粒径1mm以下、例えば1〜0.5mmの
微粉状であっても良い。
【0015】硬質ウレタンは平均粒径1mm以下の微粉
に粉砕する。この硬質ウレタンは粉砕コストや取り扱い
性の面から平均粒径1〜0.5mm程度に粉砕すること
が好ましい。この硬質ウレタンの平均粒径が1mmを超
えると、良好なエネルギー吸収能を得ることができな
い。
【0016】軟質ウレタンチップ又は微粉と硬質ウレタ
ン微粉との混合割合はこれらの合計に対する硬質ウレタ
ン微粉の割合が30重量%以上、特に33〜95重量%
となるようにするのが好ましい。この硬質ウレタン微粉
の割合が30重量%未満では、硬質ウレタンを配合する
ことによる良好なエネルギー吸収能を得ることができな
い。この硬質ウレタンの割合が多過ぎると軟質ウレタン
をエネルギー吸収材に用いるという本発明の所期の目的
を達成し得ないことから、硬質ウレタン微粉の割合は3
3〜95重量%とすることが好ましい。
【0017】これら軟質ウレタン及び硬質ウレタンを成
形するためのバインダーとしては、湿気硬化型のバイン
ダーが好ましく、例えば、クルードMDI(メチレンジ
イソシアネート)等のイソシアネート化合物、シアノア
クリレート化合物、アルコキシ珪素化合物などを用いる
ことができる。
【0018】バインダーの使用量は、軟質ウレタン、硬
質ウレタン及びバインダーの合計に対して45〜75重
量%とすることが好ましい。この割合が45重量%未満
であっても75重量%を超えても良好なエネルギー吸収
能を得ることができない。
【0019】本発明のエネルギー吸収材を製造するに
は、所定の粒径となるように粉砕した軟質ウレタン及び
硬質ウレタンを所定の割合で混合し、この混合物にバイ
ンダーを添加して混合する。この混合物をモールドに充
填し、用いたバインダーの硬化条件で成形、硬化させ
る。バインダーとして湿気硬化型のものを用いた場合に
は、モールド内に加熱水蒸気を供給して硬化させる。
【0020】このようにして得られる本発明のエネルギ
ー吸収材は、その密度が0.100〜0.400g/c
であることが好ましい。この密度が0.100g/
cm 未満では、エネルギー吸収材の圧縮強度が小さ過
ぎ、アッパインテリア衝撃試験(FMVSS201)に
規定される方法でダミー頭部をこのエネルギー吸収材に
衝突させた場合、底突きが大きく、エネルギー吸収能が
劣る。一方、0.400g/cmより大きいと、エネ
ルギー吸収材の圧縮強度が大き過ぎ、アッパインテリア
衝撃試験(FMVSS201)に規定される方法でダミ
ー頭部をエネルギー吸収材に衝突させた場合、ダミー頭
部の跳ね返りが大きく、エネルギー吸収能が劣る。従っ
て、この密度範囲となるように、軟質ウレタン、硬質ウ
レタン及びバインダーの混合割合や硬化条件を適宜調整
するのが好ましい。
【0021】なお、本発明のエネルギー吸収材の製造に
当っては、軟質ウレタン及び硬質ウレタンとして、ウレ
タンフォームの生産現場で発生する切断片等の廃棄材
や、使用済ウレタンフォーム等の各種の廃材を用いるこ
ともでき、このような廃材を有効利用することにより、
廃棄物の減量化、資源の有効再利用、原料コストの低減
が図れ、工業的に極めて有利である。
【0022】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0023】なお、以下において、「部」は「重量部」
を示す。
【0024】また、以下において、試験サンプルの評価
は下記の方法に従って、頭部傷害値(HIC(d))を
測定することにより行った。 [HIC(d)の測定方法]試験サンプルをアッパイン
テリア衝撃試験(FMVSS201)に規定される方法
でエネルギー吸収特性試験を行った。H−IIIダミー頭
部(Free Motion Headform=FM
H)を6.7m/秒の速度で、フリーフライトさせた。
FMHに前後、上下、左右の加速度計を取り付けて、加
速度を計測した。FMHの3軸の加速度計から計測した
3軸合成加速度を、下記に示すHIC(d)で計算し
た。
【0025】
【数1】
【0026】[実施例1]軟質ウレタンフォームを、φ
1mmのスクリーンをセットした回転刃式粉砕機により
粉砕し、平均粒径φ1mmの軟質ウレタン微粉を得た。
【0027】別に硬質ポリウレタンフォームを、φ1m
mのスクリーンをセットした回転刃式粉砕機により粉砕
し、平均粒径φ1mmの硬質ウレタン微粉を得た。
【0028】この平均粒径φ1mmの軟質ウレタン微粉
20部と、平均粒径φ1mmの硬質ウレタン微粉10部
とをかき混ぜながらクルードMDI30部を滴下し5分
間撹拌した。
【0029】この混合物を、5mm間隔で外径0.5m
mの微孔を開けた底面を有する、幅60mm×長さ21
0mm×厚み30mmの金属モールドに充填した。この
モールドを、雰囲気が100℃の水蒸気で充満された所
謂蒸し器に入れ、10分間放置して混合物を硬化させ、
表1に示す密度の硬化物を得た。この硬化物を厚み25
mmになるようにカットして試験サンプルとし、HIC
(d)を求め、結果を表1に示した。
【0030】[実施例2]軟質ウレタン微粉の混合量を
15部とし、硬質ウレタン微粉の混合量を15部とした
こと以外は実施例1と同様にして、表1に示す密度の試
験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、結果を表1
に示した。
【0031】[実施例3]軟質ウレタン微粉の混合量を
5部とし、硬質ウレタン微粉の混合量を25部とし、ク
ルードMDIの混合量を45部としたこと以外は実施例
1と同様にして、表1に示す密度の試験サンプルを製造
し、HIC(d)を求め、結果を表1に示した。
【0032】[実施例4]クルードMDIの混合量を7
5部としたこと以外は実施例3と同様にして、表1に示
す密度の試験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、
結果を表1に示した。
【0033】[比較例1]硬質ウレタン微粉を用いず、
軟質ウレタン微粉30部にクルードMDI30部を混合
したこと以外は、実施例1と同様にして、表1に示す密
度の試験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、結果
を表1に示した。
【0034】[比較例2]クルードMDIの混合量を2
0部としたこと以外は実施例2と同様にして、表1に示
す密度の試験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、
結果を表1に示した。
【0035】[比較例3]クルードMDIの混合量を1
00部としたこと以外は実施例2と同様にして、表1に
示す密度の試験サンプルを製造し、HIC(d)を求
め、結果を表1に示した。
【0036】[実施例5]軟質ウレタンフォームを、φ
8mmのスクリーンをセットした回転刃式粉砕機により
粉砕し、平均粒径φ8mmの軟質ウレタンチップを得、
この軟質ウレタンチップを軟質ウレタン微粉の代わりに
用い、軟質ウレタンチップ8部と、硬質ウレタン微粉2
2部とクルードMDI30部を混合したこと以外は、実
施例1と同様にして、表1に示す密度の試験サンプルを
製造し、HIC(d)を求め、結果を表1に示した。
【0037】[実施例6]軟質ウレタンチップの混合量
を3部とし、硬質ウレタン微粉の混合量を26部とした
こと以外は、実施例5と同様にして、表1に示す密度の
試験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、結果を表
1に示した。
【0038】[比較例4]硬質ウレタン微粉を用いず、
軟質ウレタンチップ10部にクルードMDI30部を混
合したこと以外は、実施例5と同様にして、表1に示す
密度の試験サンプルを製造し、HIC(d)を求め、結
果を表1に示した。
【0039】
【表1】
【0040】表1より明らかなように、本発明のエネル
ギー吸収材は、HIC(d)が小さく、衝撃エネルギー
の吸収能力に優れることがわかる。
【0041】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、従
来、エネルギー吸収材の製造原料としての適用が不可能
であると考えられていた軟質ポリウレタンフォームを用
いて、衝撃エネルギーの吸収能力に優れるエネルギー吸
収材を製造することができる。本発明のエネルギー吸収
材は、車両の衝突時において乗員を保護するために、車
体やヘッドライナー、ガーニッシュなどの内装部品に装
着されるエネルギー吸収材、その他ヘルメット、プロテ
クター等のエネルギー吸収材等として、工業的に極めて
有用である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径10mm以下の軟質ポリウレタ
    ンフォームの粉砕物と、平均粒径1mm以下の硬質ポリ
    ウレタンフォームの粉砕物との混合物をバインダーによ
    り成形、硬化させてなることを特徴とするエネルギー吸
    収材。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該混合物中の硬質ポ
    リウレタンフォームの粉砕物の割合が30重量%以上で
    あることを特徴とするエネルギー吸収材。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該混合物とバ
    インダーとの合計に対するバインダーの割合が45〜7
    5重量%であることを特徴とするエネルギー吸収材。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、密度が0.100〜0.400g/cmであるこ
    とを特徴とするエネルギー吸収材。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
    て、該バインダーが湿式硬化型バインダーであることを
    特徴とするエネルギー吸収材。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
    て、該軟質ポリウレタンフォームの粉砕物及び硬質ポリ
    ウレタンフォームの粉砕物は、いずれも廃ポリウレタン
    フォームの粉砕物であることを特徴とするエネルギー吸
    収材。
  7. 【請求項7】 請求項2ないし6のいずれか1項におい
    て、該混合物中の硬質ポリウレタンフォームの粉砕物の
    割合が33〜95重量%であることを特徴とするエネル
    ギー吸収材。
  8. 【請求項8】 平均粒径10mm以下の軟質ポリウレタ
    ンフォームの粉砕物と、平均粒径1mm以下の硬質ポリ
    ウレタンフォームの粉砕物とを混合し、この混合物をバ
    インダーで成形、硬化させることを特徴とするエネルギ
    ー吸収材の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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