JP2019206988A - 保護部材及び保護部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収性の向上を図ることが可能な保護部材及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】保護部材１０は、筒状の胴体部５１の端部に第２の鏡板部５２Ｂが連接された繊維強化プラスチック容器である水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂに固定される。保護部材１０は、緩衝性を有し水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂに接する内側発泡層１１に、耐火性を有する外側発泡層１２が外側から積層されてなり、内側発泡層１１と外側発泡層１２のアスカーＣ硬度の平均が７５度以上である。【選択図】図１

Description

本開示は、保護部材及びその製造方法に関する。

特許文献１には、フィラメントワインディング法で製造された高圧水素タンクの鏡板部の薄肉部分が、保護部材で覆われる構成が記載されている。このような保護部材は、高圧水素タンクが運搬中に落下した場合等に備えて衝撃吸収性が求められる。

特許第５９０４０８１号公報（段落［００３０］〜［００３１］、図１）

上述した従来の保護部材に対して、さらなる衝撃吸収性の向上が望まれている。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、筒状の胴体部の端部に鏡板部が連接された繊維強化プラスチック容器の該鏡板部に固定される保護部材であって、緩衝性を有し前記鏡板部に接する内側発泡層に、耐火性を有する外側発泡層が外側から積層されてなり、前記内側発泡層と前記外側発泡層のアスカーＣ硬度の平均が７５度以上であることを特徴とする保護部材である。

請求項２の発明は、前記内側発泡層のアスカーＣ硬度は、前記外側発泡層のアスカーＣ硬度以下となっている請求項１に記載の保護部材である。

請求項３の発明は、前記外側発泡層は、見掛け密度０．４〜０．７ｇ／ｃｍ^３において、０．１〜０．３５ｇ／ｃｍ^３の膨張黒鉛を含む請求項１又は２に記載の保護部材である。

請求項４の発明は、環状をなして、前記鏡板部に対応する形状の内周面を有し、その中心軸に対して４５度傾斜する傾斜方向で前記内周面が前記鏡板部に接し、前記傾斜方向において、５０ｍｍ／ｍｉｎで４０ｋＮまで圧縮したときの荷重たわみが、９０％以下であり、前記傾斜方向において、速度５ｍ／ｓｅｃで質量２１．０５ｋｇの衝突体を衝突させたときの最大荷重が、４０ｋＮ以下である請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の保護部材である。

請求項５の発明は、前記内側発泡層と前記外側発泡層は、ポリウレタン発泡成形体からなり、３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールに由来する構造単位と、４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤に由来する構造単位と、２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールに由来する構造単位と、ポリイソシアネートに由来する構造単位と、を含む請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の保護部材である。

請求項６の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の保護部材の製造方法であって、３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールと、４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤と、２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールからなる鎖延長剤と、を含むポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を成形金型内で反応させて、ポリウレタン発泡体を成形することにより、前記内側発泡層と前記外側発泡層を形成する保護部材の製造方法である。

請求項１の保護部材によれば、衝撃吸収性の向上を図ることが可能となる。

なお、内側発泡層のアスカーＣ硬度は、外側発泡層のアスカーＣ硬度以下となっていることが好ましい（請求項２の発明）。

また、外側発泡層は、見掛け密度０．４〜０．７ｇ／ｃｍ^３において、０．１〜０．３５ｇ／ｃｍ^３の膨張黒鉛を含むことが好ましい（請求項３の発明）。このような外側発泡層によれば、耐火性の向上が図られる。

保護部材は、環状をなして、その中心軸に対して４５度傾斜する傾斜方向で鏡板部に接する場合、その傾斜方向において、５０ｍｍ／ｍｉｎで４０ｋＮまで圧縮したときの荷重たわみが、９０％以下であることが好ましい。また、保護部材は、前記傾斜方向において、速度５ｍ／ｓｅｃで質量２１．０５ｋｇの衝突体を衝突させたときの最大荷重が４０ｋＮ以下であることが好ましい（請求項４の発明）。この構成によれば、繊維強化プラスチック容器が傾いて落下した場合の衝撃吸収性の向上が図られる。

請求項１〜４の保護部材は、３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールと、４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤と、２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールからなる鎖延長剤と、を含むポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を成形金型内で反応させて、ポリウレタン発泡体を成形することにより、内側発泡層と外側発泡層を容易に形成することができる（請求項６の発明）。この場合、保護部材には、上記のポリオール、架橋剤、ジオール、ポリイソシアネートに由来する構造単位が含まれることとなる（請求項５の発明）。

水素タンクの鏡板部に固定された保護部材の正断面図 保護部材の斜視図 保護部材の荷重たわみ試験を示す模式図 （Ａ）保護部材の最大荷重試験を行う水平衝撃試験機の模式図、（Ｂ）衝突体とカットサンプルの側断面図 保護部材の耐火性試験を示す模式図 保護部材の配合と荷重たわみ及び最大荷重を示すテーブル 保護部材の膨張黒鉛量と耐火性試験結果とを示すテーブル 保護部材の硬度と荷重たわみ及び最大荷重とを示すテーブル

図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る保護部材１０は、燃料電池車の水素タンク５０に用いられる。水素タンク５０は、円筒状の胴体部５１の両端に、半球状に膨出する第１と第２の鏡板部５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ連接されてなり、第１の鏡板部５２Ａには、水素を流出入させるためのバルブ５６が取り付けられている。そして、保護部材１０は、バルブ５６とは反対側の第２の鏡板部５２Ｂの外面に接着固定される。

水素タンク５０は、繊維強化プラスチック容器であり、具体的には、水素が充填される容器状のプラスチックライナー５３を外側から補強層５４で覆った構成となっている。補強層５４は、例えば、炭素繊維強化プラスチックから構成され、フィラメントワインディング法により形成される。このため、図１に示されるように、各鏡板部５２Ａ，５２Ｂには、補強層５４が最も薄肉となった環状の薄肉部５２Ｔが形成される。保護部材１０は、薄肉部５２Ｔを覆うように固定されて、薄肉部５２Ｔを外側からの衝撃や熱から保護する。

図２に示されるように、保護部材１０は、円環状となっている。詳細には、保護部材１０は、深皿の底部に貫通孔が形成された形状となっていて、保護部材１０の内面１０Ｍは、水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂ（図１参照）の外面に対応する形状の凹面となっている。保護層１０の内面１０Ｍは水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂの外面と接着剤により固定される。

本実施形態では、保護部材１０のうち外側を向く面には、円筒状の外周面１０Ｇと、外周面１０Ｇの軸方向に略直交する底面１０Ｂと、外周面１０Ｇと底面１０Ｂを連絡し、底面１０Ｂ側に向かうにつれて縮径される勾配面１０Ｔと、が設けられている。勾配面１０Ｔと中心軸Ｊとの間の角度は、略４５度となっている。

図１に示されるように、保護部材１０は、第２の鏡板部５２Ｂに固定されると、保護部材１０の中心軸Ｊが、水素タンク５０と同軸になるように配置され、保護部材１０の内面１０Ｍは、上記傾斜方向Ｈ（勾配面１０Ｔと略直交する方向）で、第２の鏡板部５２Ｂに接する。

なお、水素タンク５０のうちバルブ５６側に配置される第１の鏡板部５２Ａには、第１の鏡板部５２Ａの薄肉部５２Ｔを覆うように保護部材１０と同様な形状の別の保護部材１９が固定される。

保護部材１０は、発泡成形体からなり、水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂと接する内側発泡層１１と内側発泡層１１に外側から積層される外側発泡層１２とから構成される（図１参照）。内側発泡層１１と外側発泡層１２は、緩衝性を有していて、外側発泡層１２は、耐火性も有している。なお、本実施形態では、外側発泡層１２のうち水素タンク５０の第２の鏡板部５２Ｂ側を向く内側面に、保護部材１０の中心軸Ｊを中心とする円環状凹部１２Ｕが形成され、保護部材１０は、円環状凹部１２Ｕに内側発泡層１１が埋まった構造となっている。保護部材１０を構成する発泡性成形体としては、ポリウレタン樹脂からなるものが好ましい。

ここで、内側発泡層１１の硬度は、外側発泡層１２の硬度以下となっている。このような保護部材１０によれば、衝撃吸収性の向上を図ることが可能となる。また、内側発泡層１１と外側発泡層１２のアスカーＣ硬度（ＪＩＳ Ｋ７３１２に準拠。）の平均は、衝撃吸収性能の観点から、７５％以上であることが好ましい。

図１に示されるように、保護部材１０は、中心軸Ｊ方向に対して４５度傾斜する傾斜方向Ｈで第２の鏡板部５２Ｂの薄肉部５２Ｔに重なる。従って、水素タンク５０が、運搬中等に斜めに傾いて落下した場合、保護部材１０が地面に衝突し、水素タンク５０の下敷きになることとなる。そのため、衝撃吸収性の観点から、保護部材１０は、傾斜方向Ｈにおいて５０ｍｍ／ｍｉｎで４０ｋＮまで圧縮したときの荷重たわみが、９３％以下であることが好ましく、９０％以下であることがさらに好ましい。また、同様に衝撃吸収性の観点から、保護部材１０は、傾斜方向Ｈにおいて速度５ｍ／ｓｅｃで質量２１．０５ｋｇの衝突体を衝突させたときの最大荷重が４０ｋＮ以下であることが好ましい。これらの構成によれば、水素タンク等の繊維強化プラスチック容器が傾いて落下した場合の衝撃吸収性の向上が図られる。なお、保護部材の荷重たわみが９３％以下である場合には、水素タンク５０が傷つき易くなるおそれがある。保護部材の最大荷重が４０ｋＮ以下である場合にも、水素タンク５０が傷つき易くなるおそれがある。また、後述の実施例で説明するように、保護部材１０の荷重たわみと最大荷重の観点から、保護部材１０の密度を、０．２０ｇ／ｃｍ^３以上とすることが好ましい。また、保護部材１０の密度は、保護部材の重量と材料費の観点から、０．３５ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

ここで、外側発泡層１２は、難燃剤を含有している。難燃剤としては、赤燐、リン酸塩、リン酸エステル、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤、膨張黒鉛をそれぞれ単独あるいは複合して用いることができる。本実施形態では、外側発泡層１２には、膨張黒鉛が含まれている。膨張黒鉛は、耐火性向上の観点から、外側発泡層１２の見掛け密度が０．４〜０．７ｇ／ｃｍ^３において、０．１０〜０．３５ｇ／ｃｍ^３含まれていることが好ましく、０．１５〜０．２５ｇ／ｃｍ^３含まれていることがさらに好ましい。

なお、本実施形態では、水素タンク５０のうちバルブ５６側の第１の鏡板部５２Ａに固定される上述の別の保護部材１９は、膨張黒鉛を含んでおらず、例えば、内側発泡層１１と同様の材質で構成される。別の保護部材１９に膨張黒鉛を含めていないのは、水素タンク５０の温度が上昇した場合に、別の保護部材１９が膨張してバルブ５６の開閉を妨げることを防ぐためである。

内側発泡層１１をポリウレタン樹脂の発泡体で構成する場合、下記の原料を用いることができる。ポリオールとしては、ポリエーテル系ポリオールもポリエステルポリオールも用いることができるが、ポリエステルポリオールは加水分解をするため経年劣化のことを考えればポリエーテル系のほうが望ましい。さらに、ポリオールとしてポリビニルフィラーを懸濁したポリマーポリオールを添加することで、保護部材１０の硬度を高くすることが可能となる。また、ポリイソシアネートとしては、汎用なものを用いることができるが、強度、硬度の観点から、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が望ましい。さらに、衝撃吸収性能の観点から硬度を必要とするため、分子量の低い水酸基価が高いポリオール（鎖延長剤）と水酸基が低く官能基数の高い架橋剤を加えることが好ましい。鎖延長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール等を用いることができる。架橋剤としては、エチレンジアミン、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロース等の活性水素含有化合物を出発物質として、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したものを用いることができる。このように、分子量の低い水酸基価が高いポリオールである鎖延長剤と、水酸基が低く官能基数の高い架橋剤を併用することで、発泡体の硬度を上げることが可能となる。その他、ポリウレタン発泡体の原料に含まれる整泡剤、触媒としても汎用なものを用いることができる。

外側発泡層１２をポリウレタン樹脂の発泡体で構成する場合、上述の内側発泡層１１の原料と同様の原料を用いることができる。また、原料のポリイソシアネートは、ウレタン変性することで、耐熱性を高くすることが可能となり、特に、ウレタン変性メチレンジフェニルジイソシアネート（ウレタン変性ＭＤＩ）とすることで、耐熱性をより高くすることが可能となる。

ポリウレタン樹脂の発泡体からなる保護部材１０は、例えば、以下のようにして製造される。まず、ポリエーテルポリオールやポリマーポリオールと、鎖延長剤、架橋剤、整泡材、発泡剤、泡化触媒、樹脂化触媒等を撹拌したものを内側発泡層１１用のＡ液として用意する。そして、そのＡ液と、ポリイソシアネートからなる内側発泡層１１用のＢ液とを撹拌して、内側発泡層用の成形金型に注入する。そして、この成形金型内で原料を発泡硬化させることで、内側発泡層１１を発泡成形する。また、上記内側発泡層１１用のＡ液及びＢ液と同様にして、外側発泡層１２用のＡ液及びＢ液も用意する。その際、外側発泡層１２用のＡ液には、難燃剤（例えば、膨張黒鉛）を混合しておく。そして、内側発泡層１１が内面にセットされた外側発泡層用の成形金型に、外側発泡層１２用のＡ液とＢ液を混合撹拌した原料を注入して発泡硬化させることで、内側発泡層１１の外側に積層された外側発泡層１２を形成する。そして、それら内側発泡層１１及び外側発泡層１２が発泡成形から外されて、保護部材１０が得られる。

本実施形態の保護部材１０は、３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールと、４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤と、２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールからなる鎖延長剤と、を含むポリオール成分（Ａ液）と、ポリイソシアネート成分（Ｂ液）と、を成形金型内で反応させて、ポリウレタン発泡体を成形することにより、内側発泡層１１と外側発泡層１２を容易に形成することができる。この場合、保護部材１０には、上記のポリオール、架橋剤、ジオール、ポリイソシアネートに由来する構造単位が含まれることとなる。

なお、原料配合の際に、イソシアネートインデックスを１００より大きくする（所謂、イソシアネートリッチにする）ことで、ウレタン結合に加えて、アロファネート結合、ビウレット結合といった副次的な結合を生じさせることができ、ポリウレタン発泡体の架橋度を上げて、内側発泡層１１又は外側発泡層１２の硬度を上げることが可能となる。なお、イソシアネートインデックスとは、ポリイソシアネートのイソシアネート基のモル数を、ポリオール、架橋剤、鎖延長剤、発泡剤（水）等の全活性水素基のモル数で除した値に１００をかけた値である。

［確認実験］
図６〜８に示される実験例１〜１５の保護部材を上述の製造方法で製造し、それら保護部材に対して、衝撃吸収性、耐火性を確認した。衝撃吸収性の評価として、本確認実験では、保護部材の荷重たわみと最大荷重の評価を行った。

［実験例１〜５の保護部材］
図６に示される実験例１〜５では、保護部材として単層構造のもの（内側発泡層１１と外側発泡層１２を同じ配合の原料で一体に発泡成形したもの）を製造し、荷重たわみと最大荷重を測定した。実験例１〜５の保護部材の発泡原料としてのＡ液及びＢ液の組成及び配合比は、図６及び以下の通りである。各実験例では、Ａ液とＢ液とをイソシアネートインデックスが１１０となるように混合した。なお、実験例１〜３は、配合比は同じであるが、保護部材の見掛け密度がそれぞれ０．２５、０．３０、０．２０と異なっている。このように見掛け密度が異なる保護部材は、成形金型内へ注入する反応混合液の注入量を変更することで形成することができる。すなわち、同じ成形金型であっても、同じイソシアネートインデクスの反応混合液を所定量より多量に注入することで高密度の保護部材が得られる。また、実験例４の配合は、実験例１〜３の配合に対して、発泡剤（水）の配合量のみが異なる。実験例５の配合は、実験例１〜３の配合に対して、ポリエーテルポリオールＡ、ポリマーポリオールＢ、鎖延長剤、架橋剤の配合が異なり、架橋剤が含まれていない。

＜Ａ液＞
ポリエーテルポリオールＡ；三洋化成工業株式会社製の「商品名ポリオール３８」（官能基数が３、数平均分子量が５０００、水酸基価が３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ポリマーポリオールＢ；三洋化成工業株式会社製の「商品名サンニックス（登録商標）ＦＡ−７２８Ｒ」（官能基数が３、数平均分子量が６０００、水酸基価が２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）
鎖延長剤；エチレングリコール（官能基数が２、数平均分子量が６２．０７ｇ／ｍｏｌ）
架橋剤；エチレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加して得た架橋剤；ＡＤＥＫＡ株式会社製の「商品名ＥＤＰ−４５０」（官能基数が４、水酸基価が５０５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量が４４４．３５ｇ／ｍｏｌ）。
泡化触媒；エボニック株式会社製の「商品名 ＤＡＢＣＯ（登録商標）ＮＥ３００」
樹脂化触媒；東ソー株式会社製の「商品名ＴＯＹＯＣＡＴ（登録商標）−ＮＣＴ」
整泡剤；エボニック株式会社製の「商品名 Ｂ８７３８ＬＦ２」
発泡剤；水
＜Ｂ液＞
ポリイソシアネート；４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ、イソシアネート基含有率（ＮＣＯ％）が２７．５％）

［実験例６〜１１の保護部材］
図７に示される実験例６〜１１では、保護部材として単層構造のものを製造し、荷重たわみと最大荷重を測定した。実験例６〜１１の保護部材の発泡原料としてのＡ液及びＢ液の組成及び配合比は、図７及び以下の通りである。各実験例では、Ａ液とＢ液とをイソシアネートインデックスが１０３となるように混合した。実験例６〜１１では、膨張黒鉛以外の配合は同じになっているが、ポリウレタン発泡体の総重量に対する膨張黒鉛量（ｗｔ％）と、見掛け密度（ｇ／ｃｍ^３）と、の積である単位体積当たりの膨張黒鉛量は、０．０６７〜０．２２８ｇ／ｃｍ^３の範囲で互いに異なっている。なお、見掛け発泡密度は、実験例１〜３と同様に、成形金型内へ注入する反応混合液の注入量を変更することで調整することができる。

＜Ａ液＞
ポリエーテルポリオールＡ；三洋化成工業株式会社製の「商品名ポリオール３８」（官能基数が３、数平均分子量が５０００、水酸基価が３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）
鎖延長剤；エチレングリコール（官能基数が２、数平均分子量が６２．０７ｇ／ｍｏｌ）
樹脂化触媒Ａ；エボニック株式会社製の「商品名ＤＡＢＣＯ（登録商標） ３３ＬＳＩ」
樹脂化触媒Ｂ；サンアプロ株式会社社製の「商品名ＳＡ−１０２」
整泡剤；モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製の「商品名Ｌ−３１８４Ｊ」
発泡剤；水
膨張性黒鉛；Ｓｈｉｊａｚｈｕａｎｇ ＡＤＴ Ｃａｒｂｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｆａｃｔｏｒｙ社製のＳＹＺＲ５０２ＦＰ。なお、図７における膨張黒鉛量（ｗｔ％）は、出来上がったポリウレタン発泡体の総重量に対する膨張性黒鉛の重量である。
＜Ｂ液＞
ポリイソシアネート；ウレタン変性のＭＤＩ（４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート）（イソシアネート基含有率が２３％）

［実験例１２〜１５の保護部材］
図８に示される実験例１２〜１５では、保護部材１０として内側発泡層１１と外側発泡層１２とからなる２層構造のものを製造し、荷重たわみと最大荷重を測定した。実験例１２〜１５では、内側発泡層として実験例１と実験例３の配合の２種類、外側発泡層として実験例９の配合と見掛け密度を調整した実験例７の配合の２種類を組み合わせた。具体的には、実験例１２では、内側発泡層は実験例１と同じ配合、外側発泡層は実験例９と同じ配合である。実験例１３では、内側発泡層は実験例３と同じ配合、外側発泡層は実験例９と同じ配合である。実験例１４では、内側発泡層は実験例１と同じ配合、外側発泡層の配合は金型への注入量を変量して見掛け密度を変量した実験例７の配合である。実験例１５では、内側発泡層は実験例３と同じ配合、外側発泡層の配合は金型への注入量を変量して見掛け密度を変量した実験例７の配合である。なお、実験例１２〜１５の保護部材が上記実施形態の保護部材１０に相当する。

［評価方法］
＜荷重たわみ試験＞
７５℃に加熱した成形金型で４分間発泡成形して保護部材（外径が３００ｍｍ、軸方向の長さが８０ｍｍ）を得る。そして、その保護部材を、周方向で１／４サイズにカットすることにより、カットサンプル８０を作製する。そして、図３に示されるように、このカットサンプル８０を水素タンクの鏡板部の形状を模した受け治具８１に、勾配面１０Ｔを上側に向けて載置する。このとき、保護部材は、中心軸Ｊに対して４５度に傾斜して交差する傾斜方向Ｈ（図１参照）が上下方向となるように配置される。そして、平坦な下面を有する円盤状の治具８２によって速度５０ｍｍ／ｍｉｎでカットサンプル８０を４０ｋＮまで下方に圧縮した。このとき荷重−たわみ曲線（いわゆるＬｏａｄ−Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｕｒｖｅ）におけるたわみ量と圧縮前の厚みとの比を１００分率で表したものをたわみ（％）とした。なお、カットサンプル８０のうち傾斜方向Ｈで勾配面１０Ｔと重なる部分では、圧縮前において、カットサンプル８０全体の厚みが２８ｍｍとなっていると共に、内側発泡層１１の厚みは２０ｍｍ、外側発泡層１２の厚みは８ｍｍとなっている。

荷重たわみの測定結果が、９０％以下の場合を〇、９０％より大きく９３％以下の場合を△、９３％より大きい場合を、×と評価した。

＜最大荷重試験＞
図４（Ａ）に示される伊藤精機株式会社製、水平射出装置付き衝撃試験機７０を用いて行った。上記衝撃試験機７０は、上記荷重−たわみ試験と同様のカットサンプル８０を水素タンクの鏡板部の形状を模したサンプル支持部７１にあてがい固定し、サンプル支持部７１の側面に対向する平板状の衝突体７２を、固定されたカットサンプル８０に衝突させる衝突装置７３と、を有する。図４（Ｂ）に示されるように、カットサンプル８０は、上述の傾斜方向Ｈが、サンプル支持部７１と衝突体７２の対向方向となるように配置されると共に、カットサンプル８０の勾配面１０Ｔが衝突体７２側を向くように配置される。そして、水平衝撃試験機７０により、２１．０５ｋｇの衝突体７２を、衝突速度５ｍ／ｓｅｃ（即ち、衝突エネルギー２６３Ｊ）でカットサンプル８０に衝突させ、その衝突時の変位加速度より最大荷重を求めた。なお、衝突装置７３は、例えば、流体シリンダにより衝突体７２を上述の対向方向に直動する。

最大荷重の測定結果が、４０ｋＮ以下の場合を〇、４０ｋＮより大きい場合を×と評価した。

＜耐火試験＞
１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×８ｍｍ（厚み）のテストピースサンプル６０を用いる。このテストピースサンプル６０は、成形金型内で、発泡原料を７５℃で８分間発泡硬化させることで形成される。なお、例えば、テストピースサンプル６０の厚み（８ｍｍ）は、保護部材１０のうち外側発泡層１２において最も薄肉となった部分の厚みに決定すればよく、上記実施形態では、前記最も薄肉となった部分は、８ｍｍとなっている。

図５に示されるように、厚み方向を上下方向に配置したテストピースサンプル６０に対して、「経済産業省 容器保安規則の機能性基準の運用について（２０１３４０９商局第４号）」の第１４条に準じ、下方に１００ｍｍ離れた位置から着火装置６１によりテストピースサンプル６０に２０分間、炎を当て続けて、テストピースサンプル６０の上面の温度を測定した。この際、テストピースサンプル６０の下方２５ｍｍの位置において熱電対による測定が６００℃以上となるように炎が当てられる。そして、表面温度の測定結果が、２５０℃以下であれば〇、２５０℃より高い場合又はテストピースサンプル６０を炎が貫通した場合は×、と評価した。

また、ＵＬ９４の規定に準拠した燃焼試験も行った。試験結果がＶ−０を〇、Ｖ−１又はＶ−２を×、と評価した。

［評価結果］
各実験例について、図６〜８に記載された測定項目で、評価が×となったものがあった場合には、総合判定を×とし、評価が全て〇である場合には、総合判定を〇とし、それ以外の場合には、総合判定を△とした。

図６に示されるように、実験例１〜４の比較から、見掛け密度が大きくなると、荷重たわみが小さくなると共に最大荷重も小さくなることがわかる。実験例１〜３の配合では、０．２ｇ／ｃｍ^３以上であれば、荷重たわみが９３％以下となると共に、最大荷重が４０ｋＮ以下となり、総合判定が〇又は△となった。実験例４では、見掛け密度を０．１５ｇ／ｃｍ^３とするため発泡剤としての水を実験例１〜３までの水の量より多く１．５重量部とし、それ以外の配合を実験例１〜３と同じとしたが、荷重たわみが９５％、最大荷重が４０．８ｋＮとなり、総合判定が×となった。また、実験例５の配合も、鎖延長剤の量を１０〜５重量部に減量、架橋剤の量をなくしたところ荷重たわみと最大荷重において、総合判定が×となった。以上より、実験例１〜３の配合による保護部材によれば、衝撃吸収性の向上を図ることが可能であることが確認された。

図７に示される実験例６〜１１の結果から、単位体積当たりの膨張黒鉛量が、０．１ｇ／ｃｍ^３以上であると、テストピースサンプル６０が炎で貫通せずに、着火２０分後の表面温度が２５０℃以下（評価〇）となることが確認された。また、同様に単位体積当たりの膨張黒鉛量が０．１ｇ／ｃｍ^３以上であると、ＵＬ９４の燃焼試験の評価においても、Ｖ−０（評価〇）となることが確認された。また、実験例６〜１１では、荷重たわみが９０％以下（評価〇）であると共に、最大荷重が４０ｋＮ以下（評価〇）であり、実験例６〜９では総合判定が〇となった。以上により、実験例６〜１１の原料配合で製造した単層構造の保護部材によっても、衝撃吸収性を向上させることが可能となることが確認できた。

実験例１２〜１５の比較から、内側発泡層１１と外側発泡層１２のアスカーＣ硬度の平均（以下、「平均硬度」という。）が大きくなるほど、荷重たわみ及び最大荷重が小さくなることがわかり、衝撃吸収性の向上が図ることができることが確認された。特に、実験例１２〜１４のように、平均硬度が、７５以上であると、荷重たわみ及び最大荷重の評価が共に〇（総合判定〇）となることがわかる。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、保護部材１０が互いに異なる配合からなる内側発泡層１１と外側発泡層１２とで構成される層構造であったが、単一の配合からなる単層構造であってもよい。この場合、例えば、実験例６〜１１の保護部材のように、保護部材１０に膨張黒鉛が含まれることが好ましい。

（２）上記実施形態において、内側発泡層１１に膨張黒鉛が含まれていてもよい。

１０ 保護部材
１１ 内側発泡層
１２ 外側発泡層

Claims (6)

1. 筒状の胴体部の端部に鏡板部が連接された繊維強化プラスチック容器の該鏡板部に固定される保護部材であって、
   緩衝性を有し前記鏡板部に接する内側発泡層に、耐火性を有する外側発泡層が外側から積層されてなり、
   前記内側発泡層と前記外側発泡層のアスカーＣ硬度の平均が７５度以上であることを特徴とする保護部材。
2. 前記内側発泡層のアスカーＣ硬度は、前記外側発泡層のアスカーＣ硬度以下となっている請求項１に記載の保護部材。
3. 前記外側発泡層は、見掛け密度０．４〜０．７ｇ／ｃｍ^３において、０．１〜０．３５ｇ／ｃｍ^３の膨張黒鉛を含む請求項１又は２に記載の保護部材。
4. 環状をなして、前記鏡板部に対応する形状の内周面を有し、その中心軸に対して４５度傾斜する傾斜方向で前記内周面が前記鏡板部に接し、
   前記傾斜方向において、５０ｍｍ／ｍｉｎで４０ｋＮまで圧縮したときの荷重たわみが、９０％以下であり、
   前記傾斜方向において、速度５ｍ／ｓｅｃで質量２１．０５ｋｇの衝突体を衝突させたときの最大荷重が、４０ｋＮ以下である請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の保護部材。
5. 前記内側発泡層と前記外側発泡層は、ポリウレタン発泡成形体からなり、
   ３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールに由来する構造単位と、
   ４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤に由来する構造単位と、
   ２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールに由来する構造単位と、
   ポリイソシアネートに由来する構造単位と、を含む請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の保護部材。
6. 請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の保護部材の製造方法であって、
   ３官能で数平均分子量が４０００〜８０００であるポリオールと、４官能で数平均分子量が２５０〜１２００である架橋剤と、２官能で分子量が６０〜１５０であるジオールからなる鎖延長剤と、を含むポリオール成分と、
   ポリイソシアネート成分と、を成形金型内で反応させて、ポリウレタン発泡体を成形することにより、前記内側発泡層と前記外側発泡層を形成する保護部材の製造方法。

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