JP2004025544A - 高衝撃吸収性部材 - Google Patents

Abstract

【課題】特に主要面に対して垂直方向の衝撃に対する衝撃吸収性の高い部材を提供する。
【解決手段】２以上の層からなる積層構造体からなる部材において、各層の界面の接着強度を部分的に異なるようにする。この部材の内部に空洞を設けてもよい。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃吸収性の高い部材に関し、特に自動車の外板として有用な高衝撃吸収性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のボディに用いられる外板としては、現在鉄やアルミ等の板材が一般に用いられている。ところで、自動車が衝突した際、その衝撃を車体変形、すなわち外板の変形によって吸収し、衝突による衝撃を緩和しており、特にこの外板を構成する金属板材の主要面に対して水平方向に衝撃が加わった場合には、この板材の変形によってかなりの衝撃を吸収することができるが、この板材の主要面に対して垂直方向に衝撃が加わった場合、その変形のみでは衝撃吸収効果は十分ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特にその主要面に対して垂直方向に衝撃が加わった場合に、その衝撃を効率よく吸収する衝撃吸収性部材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明によれば、２以上の層からなる積層構造体からなる部材において、各層の界面の接着強度を部分的に異なるようにしている。
【０００５】
上記課題を解決するために２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記積層構造体の内部にさらに空洞を設けている。
【０００６】
上記課題を解決するために３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明において、前記部材を自動車の外板の少なくとも一部として用いている。
【０００７】
上記課題を解決するために４番目の発明によれば、３番目の発明において、前記部材を自動車のボンネットフードとして用い、その界面の接着強度が自動車の進行方向に対して後方ほど弱いようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記のように、現在自動車のボディには鋼板のような金属板が一般に用いられている。このような金属板に対し、その主要面に垂直方向に衝撃が加わった場合、瞬時に金属板の変形が起こるが、亀裂が発生することはない。一方、脆性材料の板材に対し、その主要面に垂直方向に衝撃が加わると、この衝撃荷重方向、すなわち板材の厚み方向と同じ方向に亀裂が発生する。この亀裂の発生によって衝撃エネルギーが開放されるが、脆性材料の板材の場合、発生する亀裂の距離は最大でもこの板材の厚みであり、短いために衝撃エネルギー開放量は小さく、この板材の衝撃エネルギー吸収効果は十分とはいえない。
【０００９】
そこで本発明では、この衝撃により発生する亀裂の距離を伸ばすことにより、衝撃エネルギーを十分に開放させ、衝撃吸収性を高めることを特徴としている。図１は、本発明の高衝撃吸収性部材の一態様を示す略断面図である。この部材１は２つの層２及び３からなり、層２と層３は界面４において接着されている。この界面４における２つの層２と３の間の接着強度は均一ではなく、局所的に接着強度の弱い部分が分布されている。
【００１０】
このような部材１に、その主要面に対して垂直方向に衝撃が加わると、部材１が撓み、層２と層３の間にずれ応力が発生し、接着界面４において剥離が発生することになる。特に、界面４に局所的に設けた接着強度の弱い部分ではこの界面剥離が容易に発生し、この剥離が繋がることによって部材１の界面４に長い亀裂が生ずることになる。すなわち、部材１の主要面に対し垂直方向に加わった衝撃荷重が、この主要面に対し水平方向への剥離エネルギーとして変換され、結果として衝撃エネルギーを十分に開放し、衝撃吸収性を発揮することになる。
【００１１】
この層２及び３を構成する材料は特に制限はなく、部材１の用途に応じて適宜決定する。また、層２及び３は、例えば金属と金属、樹脂と樹脂のように同一の材料から構成してもよく、又は金属と樹脂のように別種の材料から構成してもよい。さらに、図１では２層構造としたが、３層以上の構造としてもかまわない。層の数が多くなるほど界面の数が増え、より多くの亀裂が発生するため、垂直方向の衝撃荷重によるエネルギーをより効率的に剥離エネルギーに変換することができるため好ましい。
【００１２】
界面４において接着強度が弱い部分を設ける手段としては、例えば、界面４に塗布する接着剤の種類を変え、接着性の弱い接着剤を局所的に塗布したり、局所的に接着剤の濃度を変えたり、その他任意の手段を用いることができる。
【００１３】
図１に示す衝撃吸収性部材では、その主要面に対し垂直方向の衝撃に十分な衝撃吸収特性を発揮するが、場合によってはその主要面に対して水平方向の衝撃についても衝撃吸収性が要求される場合がある。この要求を満たすため、図２に示すように、図１に示す部材１においてその中心部に空洞５を設けることが好ましい。部材１の中心部に空洞５を設けることにより、この部材１の主要面に対して水平方向に衝撃が加わった場合、部材１が座屈し、この空洞５を起点として部材１が厚み方向に破断し、衝撃エネルギーを開放することになる。
【００１４】
本発明の部材は各種構造用部材として用いることができ、例えば自動車用外板、建材、家電製品等が挙げられる。この部材を自動車用外板として、特にボンネットフードとして用いる場合、通常この部材に衝撃が加わるのはその前方部分である。この部材の前方に衝撃が加わった際に、この部材の層間の界面において亀裂が発生するが、この衝撃エネルギーをより開放するためには、衝撃が加わっていない後方部にまでこの亀裂を伸ばすことが好ましい。このため、本発明では、この部材を構成する層の界面の接着強度を、自動車の進行方向に対して後方ほど弱く設計しておく。その結果、部材の前方に衝撃が加わった際に、この前方部において発生した亀裂が部材の後方部にまで進行し、より効率的に衝撃を吸収することができる。
【００１５】
【実施例】
例１
まず杉木材（寸法５０×５０×３．５ｍｍ）に低分子量フェノール樹脂（群栄化学工業製アルコール溶性高分子レゾールノボラックＰＬ−２３４０）を含浸後、乾燥処理を行った。これを１６０℃、５０ＭＰａにて３０分間、熱圧密成形し、５０×５０×２．１ｍｍのフェノール樹脂含浸木材の平板を得た。この平板の片面にイソシアネート系接着剤（群栄化学工業製ＵＬ４８１１）と、この接着剤をアセトンで３倍希釈した接着剤を、３倍希釈接着剤が局所的に分布するよう塗布した。こうして接着剤を塗布した２枚の平板の間に、３ｍｍ厚のバルサ材平板を挟み込み、１８０℃、０．８〜１．０ＭＰａにて３０分間圧縮成形を行った。その結果、中間層がバルサ材、表裏層がフェノール樹脂含浸材で構成される３層構造の部材が得られた。
【００１６】
例２
例１において、中間層のバルサ材を、１．５ｍｍ厚のバルサ材の２枚積層とし、このバルサ材間を例１と同様にして３倍希釈接着剤を局所的に配置して接着し、これをフェノール樹脂含浸木材の間に挟んで例１と同様にして４層構造の部材を得た。
【００１７】
こうして得た部材試料を、図３に示す装置にセットし、その衝撃吸収特性を測定した。この装置は、振り子の先端についた重りを試料に衝突させ、衝突した際の発生Ｇを測定するものである。ここで、比較試料としては、０．８ｍｍ厚の鉄板部材（ＳＣＧＡ２６０）を用いた。この結果を以下の表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
この結果から明らかなように、本発明の部材では、鉄板に比較して衝撃吸収性が大きく向上している。衝撃試験後、本発明の試料では、層の界面において大きく亀裂が生じていた。
【００２０】
この亀裂の発生の様子について調べるため、例１と同様にし、但し接着剤をフェノール樹脂含浸木材の表面の半分の面に塗布し、他の半分の面に３倍希釈接着剤を塗布して部材を製造した。また、３倍希釈接着剤を用いず、希釈前の接着剤のみを塗布した部材も製造した。これらの部材について、その主要面に垂直方向に衝撃を加え、発生した亀裂を観察したところ、３倍希釈接着剤を用いて製造した部材では、３倍希釈接着剤を用いずに製造した部材よりも発生した亀裂の長さは明らかに長かった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の衝撃吸収性部材は、複数の層からなり、この層の間の接着力を異なるように構成することにより、特にその主要面に対して垂直方向への衝撃が加わった場合に、層間に効果的に亀裂が発生し、衝撃エネルギーを開放するため、高い衝撃吸収性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衝撃吸収性部材の一態様の略断面図である。
【図２】本発明の衝撃吸収性部材の他の態様の略断面図である。
【図３】衝撃吸収特性測定装置の略図である。
【符号の説明】
１…衝撃吸収性部材
２…第一の層
３…第二の層
４…界面
５…空洞

Claims (4)

1. ２以上の層からなる積層構造体からなり、各層の界面の接着強度が部分的に異なることを特徴とする高衝撃吸収性部材。
2. 前記積層構造体の内部にさらに空洞を有することを特徴とする、請求項１記載の高衝撃吸収性部材。
3. 自動車の外板の少なくとも一部として用いる、請求項１又は２記載の高衝撃吸収性部材。
4. 自動車のボンネットフードとして用い、その界面の接着強度が自動車の進行方向に対して後方ほど弱いことを特徴とする、請求項３記載の高衝撃吸収性部材。

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