JP2023175421A

JP2023175421A - パネル

Info

Publication number: JP2023175421A
Application number: JP2022087852A
Authority: JP
Inventors: 孝米野; Ko Komeno; 諒太朗伊原; Ryotaro Ihara; 攻一郎吉田; Koichiro Yoshida
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-12-12

Abstract

【課題】パネルの重量の増大を抑制しつつ、座屈変形の発生が抑制可能な、パネルを提供する。【解決手段】本発明によれば、コア材と、第１及び第２面材を備えるパネルであって、前記コア材は、第１及び第２面材で挟まれており、第１及び第２面材は、前記コア材に接着されており、第１面材は、第２面材よりも厚い、パネルが提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の荷室に設置されるラゲッジボード等として利用可能なパネルに関する。

特許文献１には、コア材に薄板状の面材を取り付けて構成されるパネルが開示されている。

特開２０１６－７９００号公報

特許文献１のようなパネルは、強度が優れているが、本発明者らが、パネルの強度について詳細な検討を行ったところ、面材に局所的な衝撃が加わっときにパネルが折れ曲がる座屈変形が起きやすいことが分かった。

座屈変形は、面材を厚くすることによって、ある程度は抑制可能であるが、面材を厚くするとその分だけパネルの重量が増大してしまう。このため、パネルの重量の増大を抑制しつつ、座屈変形の発生を抑制することは容易ではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、パネルの重量の増大を抑制しつつ、座屈変形の発生が抑制可能な、パネルを提供するものである。

本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）コア材と、第１及び第２面材を備えるパネルであって、前記コア材は、第１及び第２面材で挟まれており、第１及び第２面材は、前記コア材に接着されており、第１面材は、第２面材よりも厚い、パネル。
（２）（１）に記載のパネルであって、［第１面材の厚さ／第２面材の厚さ］の値は、１．２以上である、パネル。

本発明者がパネルの耐衝撃性を向上させるべく鋭意検討を行ったところ、第１面材を第２面材よりも厚くすることによって、パネルの重量の増大を抑制しつつ、座屈変形が発生することが抑制可能であることを見出し、本発明の完成に到った。

図１Ａは、本発明の一実施形態のパネル１の斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａ中の領域Ｂでの端面の拡大図であり、図１Ｃは、図１Ｂからコア材２のみを抜き出した図である。図２Ａは、耐衝撃性試験において重り８を落下させる前の状態を示し、図２Ｂは、耐衝撃性試験において重り８がパネル１に衝突した瞬間の状態を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、比較例２及び３の耐衝撃性試験において重り８がパネル１に衝突した瞬間の状態を示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
１－１．パネル１の構造
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るパネル１は、コア材２と、第１及び第２面材３ａ，３ｂを備える。コア材２は、面材３ａ，３ｂで挟まれている。パネル１は、略直方体形状であることが好ましい。パネル１は、車両の荷室に設置されるラゲッジボード等として利用可能である。

パネル１の第１方向の長さＬ１とし、第１方向に垂直な第２方向の長さをＬ２とし、Ｌ１≧Ｌ２とする。Ｌ１は、例えば６００～１２００ｍｍであり、具体的には例えば、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｌ２は、３００～１２００ｍｍであり、具体的には例えば、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｌ２／Ｌ１の値は、例えば０．３～１であり、具体的には例えば、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

パネル１の目付重量（単位面積当たりの重量）は、パネル１の軽量化の観点から４２００ｇ／ｍ^２以下が好ましく、４０００ｇ／ｍ^２以下がより好ましく、３５００ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましい、この目付重量は、例えば、２０００～４２００ｇ／ｍ^２であり、具体的には、例えば、４２００，４１００，４０００，３９００、３８００、３７００、３６００、３５００、３４００、３３００、３２００、３１００、３０００、２９００、２８００、２７００、２６００、２５００、２４００、２３００、２２００、２１００、２０００ｇ／ｍ^２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか以下であってもよい。

コア材２は、好ましくは板状の部材である。コア材２の厚さは、例えば１５～２５ｍｍであり、１８～２２ｍｍが好ましい。コア材２が薄すぎると、パネル１の全体のたわみが大きくなりすぎてしまう場合がある。一方、コア材２が厚すぎると、パネル１の重量が大きくなりすぎてしまう場合がある。この厚さは、具体的には例えば、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。コア材２の厚さは、コア材２の、互いに対向する第１及び第２主面２ａ，２ｂの距離が最も大きくなる部位での距離を意味する。好ましくは、コア材２には、凹部が設けられ、凹部内に、面材３ａ，３ｂが固定される。これによって、面材３ａ，３ｂがコア材２から剥がれることが抑制される。

コア材２は、発泡体であっても非発泡体であってもよい。また、コア材２は、中空体であっても中実体であってもよい。コア材２は、金型を用いた成形によって形成することが好ましい。この場合、コア材２をパネル１の製造前に予め所望の形状にすることができるので、取り扱い性に優れている。また、コア材２を所望のパネル形状に合わせた形状にすることができるので、形状最適化された製品を得ることができる。

コア材２の例としては、ビーズ発泡成形によって得られるビーズ発泡成形体、１枚の発泡又は非発泡の樹脂シートに凹凸形状を付与して得られる発泡又は非発泡シート成形体、発泡又は非発泡の、筒状パリソン又は２枚の樹脂シートを成形して得られる発泡又は非発泡中空成形体などが挙げられる。

ビーズ発泡成形体は、例えば、発泡ポリスチレン、発泡アクリロニトリルスチレン、発泡ポリプロピレンなどで構成することができ、その発泡倍率は、例えば２０～５０倍であり、具体的には例えば、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０倍であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

発泡パリソン又は発泡樹脂シートは、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンで構成することができ、これを用いた成形体の発泡倍率は、例えば１．１～８倍であり、具体的には例えば、１．１、１．５、２、３、４、５、６、７、８であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

コア材２の１０％圧縮応力は、例えば０．１～１．０ＭＰａである。この値が小さすぎると座屈変形が起こりやすくなり、この値が大きすぎるとパネル１の重量が過大になりやすい。この値は、具体的には例えば、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、０．６０、０．６５、０．７０、０．７５、０．８０、０．８５、０．９０、０．９５、１．００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。コア材２の１０％圧縮応力は、ＪＩＳＫ７２２０に従って測定することができる。

面材３ａ，３ｂは、それぞれ、板状の部材であり、コア材２の主面２ａ，２ｂに接着される。以下、第１面材３ａの外面をパネル１の第１主面１ａと称し、第２面材３ｂの外面をパネル１の第２主面１ｂと称する。面材３ａ，３ｂは、単位厚さ当たりの剛性がコア材２よりも高い材料で構成することができ、例えば、金属（アルミ、鉄など）や繊維強化樹脂などで構成可能である。面材３ａ，３ｂのヤング率は、例えば３０～３００ＧＰａであり、５０～２５０ＧＰａであることが好ましい。このヤング率は、具体的には例えば、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、２００、２５０、３００ＧＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

第１面材３ａが設けられている面（つまり第１主面１ａ）がパネル１のおもて面であり、第１主面１ａ側に強い衝撃が加わることが想定されている。このため、第１主面１ａに加わる衝撃に対して、高い耐衝撃性を有することがパネル１には求められる。

一般に、面材３ａ，３ｂを厚くするに従って耐衝撃性は高くなるが、その分だけ、パネル１の重量が増大してしまう。このため、パネルの重量の増大を抑制しつつ、座屈変形が発生することが抑制することは容易ではない。

本実施形態では、第１面材３ａを第２面材３ｂよりも厚くするという構成を採用することによって、このような課題を解決している。その作用は、以下のように説明可能である。

まず、耐衝撃性は、図２に示すように、パネル１の対向する二辺に沿って配置された一対の台座７でパネル１の第１主面１ａが上向きになるようにパネル１を支持した状態で、上方から重り８を落下させたときにパネル１に座屈変形が生じるかどうかに基づいて評価することができる。

図２Ａに示すように、一対の台座７の間の領域において、重り８をパネル１上に落下させると、重り８がパネル１に衝突した瞬間に、図２Ｂに示すように、重り８が衝突した部位が下がるようにパネル１が変形する。この際、パネル１の厚さ方向の中心が、圧縮力も引張力も加わらない中立面Ｃ（図１Ｂに図示）となる。中立面Ｃから第１主面１ａに近づくほど、重り８の衝突時にパネル１に加わる圧縮力が大きくなる。そして、第１面材３ａに加わる圧縮力が、第１面材３ａの耐圧縮力を超えると、第１面材３ａが座屈変形してしまう。

第１面材３ａに加わる圧縮力は、中立面Ｃと第１主面１ａの間の距離Ｄが長いほど大きくなる。中立面Ｃは、面材３ａ，３ｂの外面間の距離であるので、第２面材３ｂが薄いほど、中立面Ｃが第１主面１ａに近づき、中立面Ｃと第１主面１ａの間の距離Ｄが短くなる。従って、距離Ｄの観点では、第２面材３ｂが薄いほど、第１面材３ａに加わる圧縮力が小さくなる。また、第１面材３ａの耐圧縮力は、第１面材３ａが厚いほど大きくなる。

以上の作用によって、耐衝撃性が不足している場合には、面材３ａ，３ｂの厚さを均等に増大させるよりも、第１面材３ａが第２面材３ｂよりも厚くなるように面材３ａ，３ｂの厚さを設定することによって、面材３ａ，３ｂの合計重量の増大を抑制しつつ、所望の耐衝撃性を達成することが可能になる。

［第１面材３ａの厚さ／第２面材３ｂの厚さ］の値は、１．２以上が好ましく、１．５以上がさらに好ましい。この場合、上記効果が特に効果的に発揮される。また、［第１面材３ａの厚さ／第２面材３ｂの厚さ］の値は、１０以下が好ましい。この値が大きすぎると、パネル１の剛性が不十分になりやすい。この値は、具体的には例えば、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、４、５、６、７、８、９、１０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか以上又は以下であってもよい。

面材３ａ，３ｂのそれぞれの厚さは、例えば、０．０５～１ｍｍであり、具体的には例えば、０．０５、０．０８、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００ｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。なお、本明細書において、厚さ、深さ等の値は、別途明記しない限り、平均値を意味する。

第１面材３ａは、０．２～１ｍｍが好ましく、０．３～０．５ｍｍがさらに好ましい。第２面材３ｂは、０．０５～０．５ｍｍが好ましく、０．１～０．３ｍｍがさらに好ましい。

面材３ａ，３ｂは、それぞれ、接着層６ａ，６ｂを介してコア材２に接着することができる。接着層６ａ，６ｂを構成する接着剤としては、ウレタン系の接着剤やオレフィン系の接着剤が挙げられ、１液反応型ウレタン系接着剤が好ましい。接着層６ａ，６ｂのそれぞれの厚さは、例えば、０．０１～０．５ｍｍであり、具体的には例えば、０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

１－２．パネル１の製造方法
パネル１は、コア材２上に接着剤を塗布（例：スプレー塗布、ビード塗布）し、その後、面材３ａ，３ｂをコア材２に押し付けることによって製造することができる。

２．その他実施形態
必要な場合には、コア材２及び面材３ａ，３ｂを覆うように表皮材を設けてもよい。これによって、美観向上が得られるとともに、面材３ａ，３ｂがコア材２から剥離することが抑制できる。表皮材は、一例では、不織布であり、接着層を介して、面材３ａ，３ｂ及びコア材２に接着することができる。

１．耐衝撃性試験
以下に示す方法で耐衝撃性試験を行った。

表１に示すコア材２及び面材３ａ，３ｂを用いて、平面形状が１０００ｍｍ×４５０ｍｍのパネル１を製造した。コア材２と面材３ａ，３ｂを接着するための接着剤としては、１液反応型ウレタン系接着剤を用い、６０ｇ／ｍ^２となるように塗工した。面材３ａ，３ｂは、アルミニウム（Ａｌ５０５２、ヤング率７０ＧＰａ）製であり、表１に示す厚さのものを用いた。コア材２は、ヒートポールＧＲ（株式会社ＪＳＰ）製であり、厚さ２０ｍｍ、発泡倍率２０倍のものを用いた。コア材２の１０％圧縮応力は、０．４５ＭＰａであった。

パネル１の長手方向の両端の２辺を支持した状態でパネル１の長手方向の中央に接触面が１８０×２２０ｍｍで重さが６ｋｇの箱を落下させたときに、パネル１が破損するかどうかを調べた。パネル１が破損したり、パネル１にビビ割れが観察されたりしたものを×とした。その結果を表１に示す。

表１に示すように、第１面材３ａが第２面材３ｂよりも厚い実施例１～３では、面材３ａ，３ｂの厚さが等しい比較例１に比べて、耐衝撃性が良好であった。特に、実施例１と比較例１は、面材３ａ，３ｂの合計厚さが同じであるにも関わらず、実施例１の方が耐衝撃性が高かった。

２．耐衝撃性解析
面材３ａ，３ｂの厚さを表２に示すようにした以外は、「１．耐衝撃性試験」と同様の条件で、衝撃解析ソフト（ANSYS, Inc.製、Ansys LS-DYNA）を用いて、耐衝撃性解析を行った。その結果を表２に示す。最大変位、最大応力、最大塑性ひずみは、それぞれ、重りを落下させたときに発生する最大の変位、応力、及び塑性ひずみを示す。最大応力は、第１面材３ａに加わる圧縮力に対応しており、最大応力が大きいほど、座屈変形が発生しやすくなる。また、最大変位が小さいほど、座屈変形が発生しにくくなる。

比較例２及び３では、それぞれ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、パネル１が局所的に折れ曲がる座屈変形が発生した。実施例４～７及び比較例４では、座屈変形は発生せず、パネル１は、図２Ｂに示すように、局所的に折れ曲がることなく、全体が湾曲するように変形した。表２を参照すると、比較例２～３では、最大応力が他の実施例・比較例よりも顕著に大きくなっており、このことが比較例２～３でのみ座屈変形が生じた原因であると考えられる。

実施例４は、目付重量が比較例２と同じで比較例３よりも小さいにも関わらず、最大変位及び最大応力が比較例２～３よりも小さくなっており、座屈変形が発生していない。このことは、第１面材３ａを第２面材３ｂよりも厚くすることによって、パネル１の重量の増大を抑制しつつ、座屈変形の発生が抑制可能であることを示している。第１面材３ａに加わる圧縮力の大きさは、Ａ［中立面から第１面材までの距離］とＢ［パネルの変形量］が大きいほど大きくなるところ、第２面材３ｂの厚さが比較例３の０．４ｍｍから実施例４の０．２ｍｍに変わると、Ａが小さくなり、Ｂが大きくなるが、Ａの変化による影響の方が大きかったために、実施例４では、第１面材３ａに加わる圧縮力が小さくなり、面材が座屈しなかったと考えられる。

実施例５は、目付重量が比較例３と同じであるにも関わらず、最大変位及び最大応力が比較例３よりも小さくなっており、座屈変形が発生していない。比較例４は、座屈変形が発生していないものの、目付重量が表２の中で最大になっている。従って、実施例５～７及び比較例３～４を参照すると、第１面材３ａを第２面材３ｂよりも厚くすることによって、パネル１の重量の増大を抑制しつつ、座屈変形の発生が抑制されているということができる。

実施例６～７を比較すると、実施例７の方が［第１面材の厚さ／第２面材の厚さ］の値が大きく、実施例７の方が、最大応力が抑制されているものの、最大変位が大きくなっている。このことは、［第１面材の厚さ／第２面材の厚さ］の値が大きくなるほど、座屈発生は抑制されやすいが、パネル１の剛性が低下しやすいことを示している。

１：パネル
１ａ：第１主面
１ｂ：第２主面
２：コア材
２ａ：第１主面
２ｂ：第２主面
３ａ：第１面材
３ｂ：第２面材
６ａ：接着層
６ｂ：接着層
７：台座
８：重り
Ｃ：中立面

Claims

コア材と、第１及び第２面材を備えるパネルであって、
前記コア材は、第１及び第２面材で挟まれており、
第１及び第２面材は、前記コア材に接着されており、
第１面材は、第２面材よりも厚い、パネル。
請求項１に記載のパネルであって、
［第１面材の厚さ／第２面材の厚さ］の値は、１．２以上である、パネル。