JP3179971B2 - 複合成形物 - Google Patents

複合成形物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属板又はその成形物
(以下、金属板等という)と高強度繊維強化プラスチッ
ク(以下、ACMという)から成る複合成形物におい
て、高速な飛来物が当たる金属板等の枚数を2枚以上重
ね合わせて使用することにより、厚さの同じ1枚のもの
の場合より耐衝撃性に優れた複合成形物に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】高所から落下又は高速に飛来する物体に
対する耐衝撃体は鉄、チタン、アルミニウムの単体又は
合金とその裏面にACMから成る複合成形物の場合、金
属単体又は金属体の間に強化プラスチック又はセラミッ
クなどの層を設けた複合物が有効であるが、所定の性能
を保持するためには所定の厚みが必要であり、このため
重量の軽減が困難であったので、我々は、特開平3−5
8835〜58837公報に開示されているように、飛
来物が当たる金属板の反対面に、高強度繊維を基材とす
る熱硬化性樹脂繊維強化プラスチック又は熱可塑性樹脂
繊維強化プラスチックを機械的方法又は接着剤等の化学
的方法により固定することより得られた軽量で耐衝撃性
に優れた複合成形物を提供した。最近、更に軽量で耐衝
撃性を改善する要求が強くなってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属体の裏
面にACMを固定することにより軽量で耐衝撃性の良い
複合成形物が得られるとの知見のもとに、更に耐衝撃性
を増すために種々検討した結果、金属板を2枚以上重ね
合わせて使用することにより、更に耐衝撃性のある複合
成形物を完成させるに至ったものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属板等と
の裏面に配置されたACMからなる複合成形物におい
て、2枚以上の金属板等を、ACMを介することなく、
重ね合わせて使用することを特徴とする複合成形物で、
好ましくは複数の金属板の少なくとも1枚の厚さが2
mm以上である複合成形物である。
【0005】本発明に用いられる金属板は引張強度が少
なくとも30kgf/mm2 以上あるものが好ましく、
具体的には鉄及びその合金、チタン及びその合金、アル
ミニウム及びその合金等、通常の金属板が殆ど含まれ
る。一方、高強度繊維は引張強度を密度で割った比引張
強度が 10×106cm以上であり、弾性率を密度で割
った比弾性率が2.5×108cm以上のものである。具
体的には、高強度ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド
繊維、芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊
維、ビニロン繊維などである。一般のガラス繊維、ナイ
ロン繊維、ポリエステル繊維などは該当しない。比引張
強度あるいは比弾性率が前記値以下の繊維強化プラスチ
ックと金属板との複合成形物の耐衝撃性は必ずしも十分
ではない。
【0006】これらの高強度繊維に含浸又は付着する熱
硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、マレイミド樹脂の他熱可
塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレンなどポリ
オレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルア
セテート、ポリエーテルサルファイド、ポリフェニルサ
ルファイド、ポリエーテルケイン、熱可塑性ポリウレタ
ンスチレン、ブタジエンラバーやニトリル、アクリルニ
トリルスチレン、ネオプレン等の合成ゴム又はエラスト
マーなどである。
【0007】ACMを得るには、高強度繊維に熱硬化性
樹脂を含浸又は塗布してプリプレグを作製し、このプリ
プレグを複数枚重ね加熱加圧する圧縮成形法、あるいは
プリプレグを作らないハンドレイアップ法などがある。
樹脂含有率は5〜80%(重量%、以下同じ)の範囲で
あるが、通常は5〜50%、好ましくは8〜30%であ
る。一方、高強度繊維と熱可塑性樹脂のフィルム或いは
織布などのシート状物と交互に複数枚重ね合わせ加熱加
圧する圧縮成形法や樹脂を予め溶融しておき、その樹脂
を高強度繊維に付着させる方法もある。熱可塑性樹脂の
含有率も上記の熱硬化性樹脂と同じである熱硬化樹脂及
び熱可塑性樹脂の含有率が小さい程エネルギー吸収は大
きくなるが、5%以下では成形がうまく行かず、50%
以上では高強度繊維を使用する効果が小さく、耐衝撃性
が低下する傾向がある。
【0008】本発明において金属板等の全体の厚みは通
常1〜30mmである。1mm以下では金属板等を設け
る効果が小さく、30mm以上では軽量化の効果が得ら
れ難い、好ましくは1.5〜15mmである。また、こ
の金属板等は少なくとも2枚以上で構成されているが、
10枚以上ではそれぞれが薄くなるため効果が小さい。
また、2枚以上の金属板は同一種でも良いし異っていて
もよい。ただ電触の影響も受けない様に考慮することが
必要である。また、複数の金属板等の少なくとも1枚の
厚さが2mm以上であることが耐衝撃性向上のために特
に好ましい。
【0009】こうして得られたACMは、2枚以上重ね
合わされた金属板等の裏面にボルトやリベットあるいは
枠材等を使用して機械的方法で、あるいは合成ゴム系や
エポキシ樹脂等の接着剤で接着するなどの方法で固定す
る。なお、固定する際金属板等どうし又は金属板等とA
CMとの間に間隔を設けても良い。
【0010】このようにして組立てられた複合成形物は
金属板等を2枚以上直接重ね合わせることにより、高速
で飛来する物体を受けた場合、表面(1枚目)の金属板
はその衝撃力により栓が抜けるように穴があき、この抜
けた金属板の栓と飛来物とが衝撃力と熱等により一体物
となり飛来物の直径よりも大きな物体(2〜5割程)と
なり、これが続いて2枚目の金属板に衝撃力を加える時
には単位面積当たりの衝撃力は低下し、更に2枚目の金
属板の栓とも1体化して大きさ(直径)を更に増し、衝
撃力は低下する。この状態でACMに衝突するため、A
CMにおいては大きな衝撃吸収力が得られるとともに衝
撃力そのものが小さくなっているので、複合成形物全体
として大きな衝撃吸収力を有し、貫通破壊が防止される
ものと考えられる。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 ≪実施例1≫引張強度が60kg/mm2 の高張力鋼板
2枚(4mm厚と2mm厚)を接着剤で接合して厚さ6
mmの鋼板を得た。一方、比引張強度16×106
m、比弾性率3.2×106cmの高強度ガラス繊維から
なる織布(厚さ 0.45mm、坪量500g/m2 )に
レゾール型フェノール樹脂を含浸し、乾燥して樹脂分約
20%のプリプレグを得、このプリプレグを4枚重ね、
150℃、100kg/m2 で加熱加圧してACM板を
得た。このACM板を前記鋼板に裏面よりボルトで固定
し、図1に示すような複合板を作製した。
【0012】≪実施例2≫引張強度が105kg/mm
2 の図2に示す湾曲した高張力鋼板4mm2 厚と引張強
度が45kg/mm2 の湾曲したチタン板3mm厚を接
着剤で接合して厚さ7mmのチタン板を得た。一方、比
引張強度21×106cm、比弾性率6.4×108cm
のアラミド繊維からなる織布にABS樹脂の18%ME
K溶液を含浸し、乾燥して樹脂分20%のプリプレグを
得、このプリプレグを3枚重ね上記チタン合金と同一の
曲面を持つ金型の中に入れ、150℃、100kg/c
2で加熱加圧してアラミド繊維強化ABS樹脂ACM
板を得た。このACM板を前記チタン板の裏面に合成ゴ
ム系接着剤で接着固定し、図2に示すような複合板を作
製した。
【0013】≪実施例3≫引張強度が70kg/mm2
の厚さ4mmのアルミニウム合金と引張強度が40kg
/mm2 の厚さ2mmのアルミニウム合金とを接着剤で
接合して6mm厚の半球状とした。一方、比引張強度2
9×106cm、比弾性率10×108cmの高強度ポリ
エチレン繊維からなる織布(厚さ0.5mm、坪量36
0g/m2)にビスフェノール型エポキシ樹脂を含浸
し、乾燥して樹脂分約30%のプリプレグを得、このプ
リプレグを5枚重ね半球状の金型に入れ、110℃、5
0kg/m2 で加熱加圧して半球状のACMを得たこの
ACMを前記アルミニウム合金の裏面にボルト、ナット
で固定して図3に示すような複合成形物を得た。
【0014】≪比較例1≫実施例1において、引張強度
60kg/mm2 である6mm厚の高引張鋼板を使用し
て同様の複合板を得た。 ≪比較例2≫実施例2において、引張強度が105kg
/mm2 である厚さ7mmの高強力鋼板を使用して同様
の複合板を得た。 ≪比較例3≫実施例3において、引張強度が70kg/
mm2 である厚さ6mmのアルミニウム合金を使用して
同様の半球状複合成形物を得た。
【0015】上記それぞれの複合成形物に対し、MIL
−STP−662に従って、金属側を表にして耐貫通衝
撃試験(模擬破片弾試験)を行なった。結果を表1に示
す。
【表1】
【0016】
【発明の効果】以上結果からも明らかなように、本発明
の複合成形物は耐衝撃性が極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の複合成形品の構成例の斜視図
【図2】 本発明の複合成形品の構成例の斜視図
【図3】 本発明の複合成形品の構成例の断面図
【符号の説明】 1,2,5,6 金属板 3,7 ACM 4 ボルト 8 接着剤 9,10 金属体 11 ACM 12 ボルト 13 ナット

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板又はその成形物とその裏面に配置
    された高強度繊維強化プラスチックからなる複合成形物
    において、2枚以上の金属板又はその成形物を、高強度
    繊維強化プラスチックを介することなく、重ね合わせて
    使用することを特徴とする複合成形物。
  2. 【請求項2】 金属板又はその成形物の少なくとも1枚
    の厚さが2mm以上である請求項1記載の複合成形
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