JP3266555B2 - 衝撃エネルギー吸収部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】積載物が人間、動物、危険物
等である輸送手段には、不測の衝撃が加わったときに、
その衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収構造部材が装備
されている。本発明は、この衝撃吸収構造部材に関する
ものであり、自身の特定破壊モードで非可逆的にこのエ
ネルギーを吸収する、熱可塑性樹脂の射出成形によって
得られる衝撃エネルギー吸収部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両、船舶等の移動体が互いにあるいは
岸壁、橋脚等の静止体に衝突する衝撃を緩衝するための
緩衝装置（例えば、バンパーの支持部材）として、航空
機、ヘリコプターやエレベーターが故障で着地する際の
衝撃を緩衝するための緩衝装置として、あるいは核燃料
用輸送装置（キャスク）や放射性廃棄物を収容した容器
（キャニスタ）が落下したときの衝撃を緩衝するための
緩衝装置として、非可逆的に衝撃エネルギーを吸収する
衝撃エネルギー吸収部材が装備されている。

【０００３】従来、これらの衝撃吸収構造部材として
は、「衝撃エネルギーを摩擦エネルギーに、次いで熱エ
ネルギーに変換消費させる原理を利用した液体緩衝機構
を用いたもの」、「衝撃エネルギーを金属の塑性変形に
変換消費させる原理を利用した特定強度金属材料からな
る管状、ハニカム状等の特定形状構造体を用いたもの」
などが使用されている。

【０００４】しかし、これら衝撃吸収構造部材は、衝撃
吸収構造部材それ自体としての特性は優れるものの、 （１）構造が複雑で故障し易い（機構的、腐食等） （２）製造費が高い（高度加工、高エネルギー消費製造
プロセス等） （３）重い（金属構造材料の使用等） 等の問題点を有し、それらの点において改善が望まれて
いる。

【０００５】近年、車両、航空機、エレベーター等に搭
載される衝撃吸収構造部材に関しては、これら輸送体の
軽量化、高機能化指向に伴い、省スペース、軽量化の要
求が高まっている。この要求に対応するために、単位体
積あたりの衝突エネルギー吸収量の高い衝撃エネルギー
吸収部材、あるいは、単位重量あたりの衝突エネルギー
吸収量の高い衝撃エネルギー吸収部材、が素材、構造の
両面から検討されている。

【０００６】また、これら輸送体にはコストダウンの指
向も強く、この方面からも素材、構造の両面からの検討
が行われている。

【０００７】そして、これらの検討に伴って、従来の衝
撃エネルギー吸収部材が有している上記欠点が、今まで
以上に、極めて大きな問題として認識されるようになっ
てきた。

【０００８】この課題を克服すべく、特に、車両用搭載
型衝撃エネルギー吸収部材の開発を中心として、繊維複
合合成樹脂を材料とする衝撃エネルギー吸収部材の開発
が行われるようになってきている。

【０００９】たとえば、特開平６−３０００６８号公報
には、補強繊維と弾性率が異なる複数構造を有する繊維
強化中空構造体が提案されているが、上記改善点
（１）、（３）の問題は解決しているものの、プレプレ
グが複雑となり上記改善点（２）に関しては、さらに構
造と製造方法の複雑さが増しており、より一層の改善が
望まれる。また、各種特性要求に関する調整は、材料特
性に加えてプレプレグ特性に大きく依存しており、製造
方法の煩雑さを考慮すると、各種衝撃吸収構造部材製造
に対する適合性に問題がある。さらにこの公報は、炭素
繊維にエポキシ樹脂等を含浸させたプリプレグを何層に
もわたって積層して中空構造体を製造する方法を開示す
る。同公報の図２では４層構造のものを開示するが、実
際には１０層以上の多層構造とする必要があると考えら
れる。もちろん、それでは製法が複雑であり、得られる
商品は高価ともなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】合成樹脂製の衝撃エネ
ルギー吸収部材はプレプリグ（長繊維）／熱硬化性樹脂
で検討されており、特性の優劣は軸方向から等速で加え
られる歪みに対して発生する応力の特性曲線で評価され
る。

【００１１】この時、中空円筒状体に含有されるプレプ
リグ繊維の配向方向と中空円筒状体の軸（その方向は圧
縮加重が加わる方向に一致する。）との相対角度はこの
特性に大きな影響を与えることが確認されている。コン
ポジット・サイエンス・アンド・テクノロジ（Composit
e Science and Technology, 24 (1985) p. 275-298）に
よれば、この角度が９０°のときに最も優れた値を示す
例が挙げられている。これは、プレプリグ（長繊維）／
熱硬化性樹脂系材料の衝撃エネルギー吸収が複雑である
ものの、繊維の破断による衝撃エネルギー吸収を最大限
に衝撃エネルギー吸収に関与させることで最良値が得ら
れるとの解釈が可能である。また、これは、プレプリグ
（長繊維）／熱硬化性樹脂が優れた中空円筒状体の衝撃
エネルギー吸収部材を与えることができるのは、衝撃エ
ネルギー吸収に大きく関与する因子、すなわち、充填剤
繊維の配向が任意に制御できることに依存していること
を示す。しかしながら、この適切な配向制御は、煩雑な
工程を経てのみ可能であることは前述したとおりであ
る。

【００１２】配向が制御された熱可塑性樹脂、あるい
は、短繊維／熱可塑性樹脂に関しても、その配向が制御
された方向と９０°の方向から加わる衝撃エネルギーに
対して、大きな衝撃エネルギー吸収特性を示すことが知
られている。このことは、通常の射出成形品でもスキン
層と呼ばれる成形品の強度に配向した部分が９０°の方
向から加わる衝撃エネルギーに対して優れた特性を示す
ことからも確認できる。また、このときの配向とは、熱
可塑性樹脂分子自身の配向と充填剤の配向の両者、およ
び、その相乗作用を指しており、樹脂分子自身の配向が
生じる点が熱硬化性樹脂と大きく異なる。

【００１３】しかしながら、これら熱可塑性樹脂系の材
料で中空円筒状体を射出成形した場合、ゲートから注入
された樹脂分子、あるいは、充填剤の配向は、高速充填
・急速固化の条件が満たされた部分を除いて極めて弱い
配向しか示さない。特に、コア部分と呼ばれる成形品内
部では配向は極めて弱い。

【００１４】したがって、熱可塑性樹脂は極めて成形性
に優れるにもかかわらず、通常の射出成形法で中空円筒
状体の衝撃エネルギー吸収部材を成形した場合、その衝
撃エネルギー吸収に大きく関与する因子、すなわち、樹
脂分子の配向、および、充填剤の配向が小さく、また、
その配向を任意に制御できる方法が存在しない。このこ
とが、熱可塑性樹脂材料からなる中空円筒状体の優れた
衝撃エネルギー吸収部材を製造することができない原因
であると考えられる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の衝撃エ
ネルギー吸収部材に対する合成樹脂性の衝撃吸収構造部
材の優位性を保ちつつ、熱硬化性樹脂製の衝撃エネルギ
ー吸収部材に関する問題を解決した熱可塑性樹脂製の衝
撃エネルギー吸収部材に関する。

【００１６】すなわち、本発明の第１は、隣接層の、そ
れらが接する面における配向の方向が互いに異なること
を特徴とする、芳香族環含有熱可塑性樹脂の射出成形に
より製造される積層中空円筒状体からなる衝撃エネルギ
ー吸収部材に関する。

【００１７】上記芳香族環含有熱可塑性樹脂とは、芳香
族環を含有する化合物を主構成モノマーとして含み、該
モノマーが主鎖中に含有されていることを特徴とする衝
撃エネルギー吸収部材に関する。

【００１８】本発明の第２は、本発明の第１において、
芳香族環含有熱可塑性樹脂がサーモトロピック液晶ポリ
マーであることを特徴とする衝撃エネルギー吸収部材に
関する。

【００１９】本発明の第３は、本発明の第１または第２
において、芳香族環含有熱可塑性樹脂が繊維充填剤を含
有することを特徴とする衝撃エネルギー吸収部材に関す
る。

【００２０】本発明の第４は、円筒状のキャビティ内に
熱可塑性樹脂を射出させて第１の中空円筒状体層を射出
成形する１次成形工程と、この工程の後、前記第１の中
空円筒状体層との間にさらに円筒状のキャビティを形成
し、このキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出させて第２
の中空円筒状体層を射出成形する２次成形工程とを備
え、少なくとも前記１次または２次のいずれかの成形工
程において、熱可塑性樹脂の射出は、円筒状のキャビテ
ィを対向して構成している円筒形の内側壁面と外側壁面
を相対的に回転させながら行い、これにより、隣接層
の、それらが接する面における配向の方向が互いに異な
る積層中空円筒状体を有する衝撃エネルギー吸収部材を
形成することを特徴とする衝撃エネルギー吸収部材の製
造方法に関する。ここで、キャビティの内側壁面と外側
壁面の相対的回転は、通常は、いずれか一方の壁面のみ
を回転させることにより行われる。２次成形において回
転させる方の壁面は、第１の中空円筒状体層の外壁また
は内壁であってもよい。

【００２１】本発明の第５は、本発明の第４において、
前記第２の中空円筒状体層は、前記第１の中空円筒状体
層の外側に射出成形することを特徴とする衝撃エネルギ
ー吸収部材の製造方法に関する。

【００２２】本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材は、
このように１次成形および２次成形を経て製造するほ
か、各中空円筒状体層を別個に射出成形し、各層を接着
剤により接着し積層して製造することもできる。

【００２３】この衝撃エネルギー吸収部材は、積層中空
円筒状体の軸方向から圧縮歪みが発生するように取り付
けられた状態で使用される。そして、衝撃エネルギー吸
収部材は熱可塑性樹脂を射出成形して製造される積層中
空円筒状体からなり、かつ、隣接層の配向方向が、それ
らが接する面において相互に異なるため、積層中空円筒
状体がその軸方向からの圧縮荷重を受けて非可逆的に破
壊される際、円滑かつ継続的な圧搾破壊が確保される。

【００２４】つまり、積層中空円筒状体中の隣接層間
は、２次成形時の溶融樹脂の射出により、あるいは隣接
層間の接着剤によりかなりの強度で接着されているが、
積層中空円筒状体の破壊は、どうしても隣接層間部分か
ら始まる。そして隣接層間で配向方向が異なるため、積
層円筒状体の破壊は、特に隣接層間の部分から先に生じ
やすく、これがリード役となって破壊モードを一定化さ
せる。

【００２５】さらに、熱可塑性樹脂として、芳香族環を
含有する化合物を主構成モノマーとして含み、該モノマ
ーを主鎖中に含有する芳香族環含有を使用することによ
り、衝撃エネルギー吸収部材を、配向性が高く、それ故
高強度の吸収エネルギーの高いものとすることができ
る。さらにこのことは、芳香族環含有熱可塑性樹脂とし
てサーモトロピック液晶ポリマーを採用することにより
より高度に達成される。

【００２６】熱可塑性樹脂に、繊維充填剤を配合すれば
より高強度となり、吸収エネルギーのレベルがより高ま
るものとなる。以下、本発明を詳細に説明する。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の衝撃エネルギー吸収部材
は、両端が開放された中空円筒状構造をなしているの
で、円筒の軸方向に加わる圧縮負荷に対して非可逆的な
衝撃エネルギーの吸収を効果的に行うことができる。そ
れ故このような衝撃エネルギー吸収用の部材として最も
有効な形態である。また、両端が開放された中空円筒状
構造を保持したまま、衝撃エネルギー吸収を増大させる
ために公知の変形方法により一部変形された形状のもの
も本発明の範囲内である。すなわち、この変形として
は、例えば、１）円筒の一方の端に底板を取り付ける、
２）円筒の肉厚に、連続的または不連続的な任意の肉厚
変化をつける、３）円筒両端の開口部の面積を互いに異
ならせる（すなわちこの変形の場合、軸に沿った断面形
状としては台形形状となり、中空円錐台状体となる）、
４）円周方向にリブを設置する等の公知の衝撃エネルギ
ー吸収を増大させる、等の設計変更が可能である。本発
明では、熱可塑性樹脂を主材料としているので、これら
任意の設計変更を自由にできる。また端部に公知のトリ
ガー形状を任意に設けることも容易に行うことができ
る。

【００２８】上述のように、本発明の衝撃エネルギー吸
収部材は芳香族環含有熱可塑性樹脂の射出成形により製
造され、積層中空円筒状体中の隣接層は、それらが接す
る面における配向の方向が互いに異なることを特徴と
し、それにより、特定方向から加わる衝撃エネルギーを
効果的に吸収するものである。したがって、芳香族環含
有熱可塑性樹脂としては、配向することによって高い弾
性率が出現する分子構造を有するものを用いるのが好ま
しく、これにより、極めて大きな効果を発揮させること
ができる。好ましい芳香族環含有熱可塑性樹脂として代
表的なものは、芳香族環を含有する化合物を主構成モノ
マーとして含み、該モノマーが主鎖中に含有され、剛直
な分子構造を有するものである。このような主構成モノ
マーとしての芳香族環を含有するモノマー化合物として
は、具体的には、ビスフェノールＡ、メタキシリレンジ
アミン、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン
酸、２価フェノール等のモノマーが例示される。

【００２９】これら芳香族環を含有する化合物を主構成
モノマーとして含み、該モノマーが主鎖中に含有され、
剛直な分子構造を有する樹脂は市販の樹脂から容易に入
手できる。例示すれば、メタキシリレンジアミンを主構
成モノマーとするポリアミド（例えば、三菱ガス化学社
製のＭＸＤナイロン樹脂（商品名）等）；テレフタル酸
を主構成モノマーとするポリエステル（例えば、ポリエ
チレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレ
ート系樹脂系）；２，６−ナフタレンジカルボン酸を主
構成モノマーとするポリエステル（例えば、ＰＥＮ系樹
脂）；ビスフェノールＡを主構成モノマーとするポリカ
ーボネートおよびポリエステル；ポリフェニレンスルフ
ァイド；ポリフェニレンオキシド；ポリスルフォン；２
価フェノールを主構成モノマーとするポリアリレート
（例えば、ユニチカ社製のＵポリマー樹脂（商品名）
等）；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケト
ン；ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸、
２価フェノールまたはビフェノールを主構成モノマーと
する溶融時に光学的異方性を示すサーモトロピック液晶
ポリマー（例えば、住友化学社製のスミカスーパー（商
品名）、アモコ社製のザイダー（商品名）、デュポン社
のゼナイト（商品名）、ヘキスト−セラニーズ社製のベ
クトラ（商品名）、東レ社製のシベラス（商品名）、ユ
ニチカ社のロッドラン（商品名）等）があげられる。

【００３０】これらの中でも、サーモトロピック液晶ポ
リマー、例えばサーモトロピック液晶ポリエステルは、
その分子構造が極めて剛直で、配向しやすく、また配向
により自己補強性と呼ばれる効果を示して配向方向の弾
性率が極めて大きなものになるので本発明の材料として
好ましいものである。

【００３１】熱可塑性樹脂は単独で用いても複数の混合
物で使用してもよい。また、熱可塑性樹脂に、配向時の
配向方向の弾性率を増加させることを目的として、繊維
充填剤を加えることが効果的である。例示すれば、ガラ
ス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維（例えば、デ
ュポン社製ケブラー（商品名）等）、炭化珪素繊維、ボ
ロン繊維、フェノール樹脂繊維（例えば、群栄化学社製
カイノール（商品名）等）があげられる。

【００３２】積層中空円筒状体中の隣接層の接触面で各
層の配向方向が相違することは、各種の測定法により確
認することができる。たとえば、積層中空円筒状体を輪
切りにし、常法によるＸ線回折により肉厚方向にわたっ
てその配向状態を測定し確認することができる。そのほ
か簡便には、積層中空円筒状体の各層の表面における流
れ状態、例えばフローマークを観察し、それぞれの流れ
の方向を観察することにより確認できる。樹脂の着色状
態によっては表面の流れ状態が観察し難い場合が有り得
る。このような場合には、たとえば、黒配合の場合、白
色ペレットを樹脂ペレット中にわずかの量混ぜて、その
色の流れ方向を観察することによりそれぞれの表面にお
ける配向方向を確認できる。

【００３３】本発明の衝撃エネルギー吸収体における積
層中空円筒状体は、上記の配向をとる限りその製造方法
は特に限定されない。たとえば、かかる積層中空円筒状
体の各層は、上述のように、１次成形および２次成形を
経て、あるいは別個に射出成形することができるが、各
層の配向は、各層を射出成形する際のキャビティの内側
壁または外側壁を構成する金型または中子部分を軸の回
りに回転させつつ充填することにより、充填しつつある
溶融樹脂が、回転する側の壁からの摩擦抵抗によって連
れ周りすることによって発生させることができる。

【００３４】より具体的には、積層中空円筒状体を構成
する各中空円筒状体層は、例えば、外金型と回転コアか
らなる中空円筒状体層の射出成形用の金型を用い、金型
内の中空円筒状体層形成部（キャビティ）の端部近傍に
ゲートを設け、該回転コアを回転させつつ樹脂を射出す
ることによって成形することができる。ただし２次成形
の場合は、１次成形品が外金型の内壁あるいは回転コア
の外壁となる。これによれば、熱可塑性樹脂がキャビテ
ィの軸方向に流動充填される過程では、射出成形機から
加えられた圧力に起因する軸方向と同一方向の溶融樹脂
流動と、回転コアの回転運動部分と溶融樹脂間の摩擦抵
抗に起因する軸方向に対し９０°方向の溶融樹脂流動と
が併存し、これらがバランスした方向に実際の溶融樹脂
は配向される。このようにして製造すれば、中空円筒状
体層の全体には軸方向とは異なる方向に配向が生ずる。
もちろん配向はその表面状態も含む。なお、コアは静止
させ、外金型を回転させつつ射出成形する方法も有効で
ある。また回転コア、外金型のいずれも回転させるが、
その回転方向、速度等を異ならせるような方法により製
造することも可能である。

【００３５】通常、中空円筒状体層の内側と外側の熱可
塑性樹脂の配向が、中空円筒状体の中心軸に対して１０
°以上異なる方向に制御されるように回転運動を加え
る。このためには、回転部分の回転数は、中空円筒状体
の形状、充填所用時間、目的配向角度、回転運動部分と
溶融樹脂間の摩擦抵抗等の関係で実験的・経験的に決定
することが適当である。これは、金型表面粗度、材料特
性、成形条件等によって、摩擦抵抗が大きく影響される
ためである。通常、外径２０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ５
ｃｍ、中空円筒状体で、充填所要時間１秒、目的配向角
度４５°の場合で、回転部分を中空円筒状体の内側形成
部とした場合、その回転数の目安は２００から４００ｒ
ｐｍである。

【００３６】なお、本発明の衝撃エネルギー吸収部材の
使用形態には制限はない。例えば、単独使用、複数の組
み合わせ使用が可能で、また、他の衝撃エネルギー吸収
部材、構造部材等と組み合わせて使用してもよい。

【００３７】

【実施例】次に、図１を用いて、本発明の一実施例に係
る衝撃エネルギー吸収体の製造方法を説明する。図にお
いて１は射出成形機、２は溶融した熱可塑性樹脂（溶融
樹脂）の通路、３はランナー、４は回転コア部、５は外
金型、６は回転コア部４と外金型５で形成される円筒状
体層の形成部（キャビティ）である。７は回転コア部４
の回転を保持する軸受け、８は回転コア部４を駆動する
チェーン、９はチェーン８を駆動するモータ、１０は突
き出しピンである。溶融樹脂が射出成形機１から射出さ
れ、溶融樹脂の通路２およびランナー３からキャビティ
６内へ射出される。上記寸法の円筒状体を成形するよう
な場合には回転コア部の回転数は１００〜４００ｒｐ
ｍ、好ましくは２００〜４００ｒｐｍの範囲で回転され
る。キャビティ内に射出された溶融樹脂は回転コアの回
転により壁面と共に連れ回り、配向する。軸受け７は、
弾性体で構成すればコアの回転中でも焼き付く恐れは少
ない。ここでは熱可塑性樹脂として、サーモトロピツク
液晶ポリエステル樹脂を使用している。具体的には、フ
タル酸／イソフタル酸／４−ヒドロキシ安息香酸／４，
４−ジヒドロキシジフェニルからそれぞれ誘導される繰
返単位を有するサーモトロピツク液晶コポリエステル樹
脂であって、それぞれのモル比は、０．７５／０．２５
／３／１のものを使用することができる。これは、ホッ
トステージを装着した偏光顕微鏡を用いて光学的異方性
を観察したところ、３４０℃以上で溶融状態で光学的異
方性を示したものである。

【００３８】この樹脂にガラス繊維３０重量％（組成物
全体に対して）を含む組成物を用いて、図１の装置によ
り、例えば、外径が２０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、重量１５ｇのパイプ形状の一次成形物としての第
１の中空円筒状体層を射出成形することができる。この
とき、例えば、射出時間は、約５秒、冷却時間は約１０
秒であり、計約１５秒を要する。得られる円筒状体層の
外側表面と内側表面のそれぞれを観察し、フローマーク
から樹脂流れの方向を確認することにより、例えば、外
側表面の樹脂流れの方向は円筒状体層のほぼ軸方向と一
致しており、内側表面の樹脂流れの方向は円筒状体層の
軸方向に対して約３３°傾いているのを観察することが
できる。

【００３９】なお、ここで例えば回転トルクが不足する
と回転部材がスリップし、周辺の溶融樹脂の連れ回りが
不十分となることがある。また、回転トルクに影響する
溶融樹脂の粘度は、樹脂温度、金型温度、射出成形時の
せん断発熱等によっても大きく変化し、それに伴い成形
過程の摩擦抵抗力が変化する。このため回転コア部４の
回転を、それぞれの成形過程における最適でかつ安定し
た摩擦抵抗力となるように調整することが、最適の配向
とするには好ましい。このように配向を安定的でかつ最
適とするためには、たとえば特許第２５３７１３１号公
報に示されるように、回転部分のトルクを検出して任意
の設定値に制御する様にすることが可能である。このよ
うにすると回転部分と溶融樹脂間の摩擦抵抗の制御が行
われることになり、結果として、安定的でかつ最適な配
向制御が可能となる。

【００４０】回転コア、外金型またはその両方を回転さ
せる射出成形方法で製造される中空円筒状体層中の配向
は、前述したように、射出成形機から加えられた圧力に
起因する軸方向の溶融樹脂流動と、回転運動部分と溶融
樹脂間の摩擦抵抗に起因する軸と９０°方向の溶融樹脂
流動とのバランスで決定される。したがって、本例のよ
うに、金型の中空円筒状体層の内側と外側を形成させる
部分、すなわちキャビティの内側内壁と外側内壁の回転
運動に差が存在すれば、中空円筒状体層の肉厚方向の各
部分での前記バランスは連続的に変化している状態にな
るから、配向も連続的に変化する。この結果として肉厚
方向でみた各部分の配向は異なる。この配向の変化は連
続的であるがゆえに、円筒状体層による円滑な衝撃エネ
ルギー吸収の達成に寄与する。このような衝撃エネルギ
ーのスムーズな吸収は、従来のプレプリグ（長繊維）／
熱硬化性樹脂系材料の中空円筒状体衝撃エネルギー吸収
部材中の積層プレプリグの配向組み合わせでは得難い吸
収態様である。

【００４１】また、この特徴は、この製造法が、同一の
外形寸法を有しながら、金型の回転運動等の制御によっ
て、多様な衝撃エネルギー吸収部材を製造できる方法で
あることを示している。

【００４２】次に、得られた第１の円筒状体層を内側金
型として用い、同様にして第２の円筒状体層を射出成形
する。つまり、第１の円筒状体層を適当な取付け金具に
取り付け、これを回転コア部として、前記１次成形の場
合とは逆方向に回転させながら、その周囲に射出成形を
行うことにより、２次成形物としての第２の中空円筒状
体層を第１の中空円筒状体層に積層して形成する。した
がって、この場合、第２の中空円筒状体層を形成するた
めのキャビティは、内側内壁が第１の中空円筒状体層の
外壁で構成され、外側内壁が、外金型５よりも第２の中
空円筒状体層の厚さ分だけ内径の大きい外金型によって
構成される。

【００４３】以上のようにして製造される積層中空円筒
状体からなる衝撃エネルギー吸収部材では、１次成形時
と２次成形時とでは回転コア部の回転方向が逆であるた
め、第２の中空円筒状体層の配向方向は、第１の中空円
筒状体層の配向方向とは、回転軸方向について逆向きに
傾斜した配向とはなる。つまり、隣接層の、それらが接
する面における配向の方向が互いに異なる。また、第２
の中空円筒状体層は、第１の中空円筒状体層におけると
同様の連続的に変化した配向を有するため、第１の中空
円筒状体層が有する上述の利点と同様の利点を有する。

【００４４】次に、別の好ましい実施例に係る衝撃エネ
ルギー吸収部材の製造方法について説明する。この方法
は、内側の金型部を固定し、外側の金型部を回転させる
ようにした点が上述の実施例と異なる。

【００４５】熱可塑性樹脂も上述の実施例と同じガラス
繊維３０重量％（組成物全体に対して）を含むサーモト
ロピック液晶コポリエステル樹脂である。

【００４６】図２は、１次成形に用いる金型の概要を示
す断面図である。図中、１１および１２は射出成形用の
金型を構成している外側金型部とコア金型部であり、こ
れらの間に円筒状のキャビティ１３が形成されている。
１４は熱可塑性樹脂を射出するための経路であり、１次
成形に用いる１次ゲートに接続した１次経路１４ａと、
２次成形に用いる２次ゲートに接続した２次経路１４ｂ
とに分岐している。

【００４７】１次成形時には、１次ゲートから溶融した
熱可塑性樹脂１５を射出するとともに、外側金型部１１
を一定方向に回転させる。射出される溶融樹脂は、１次
ゲートから矢印１６の方向に沿ってキャビティ１３内を
上方に向かって進行するが、その際、外側の樹脂は、回
転する外側金型部１１の内壁、すなわちキャビティ１３
を構成している円筒形の外側壁面１７により連れ回さ
れ、内側壁面１８は静止しているため、外側の樹脂は内
側の樹脂よりもより大きく回転方向へ配向する。これに
より、回転方向への配向方向成分が外側において大き
く、内側において小さい１次成形物つまり第１の中空円
筒状体層が形成される。

【００４８】これによって得られる第１の中空円筒状体
層は、内側と外側とで、配向方向の回転軸に対する傾き
の大きさが、上述実施例の場合とは、逆であるが、配向
方向が連続的に変化している点では同様であり、したが
って、同様の利点を有する。

【００４９】図３は、２次成形に用いる金型の概要を示
す断面図である。コア金型部１２は１次成形時と共通で
ある。ただし、１次成形で形成され固化した第１の中空
円筒状体層１９がそのまま残され、あるいは取り付けら
れており、これが、コア金型の外壁となって、第２の中
空円筒状体層を形成するためのキャビティ２０の内側壁
面を形成している。つまり、第２の中空円筒状体層は第
１の中空円筒状体層１９の外側に積層して形成されるよ
うになっている。外側金型部２１はこれに合わせ、１次
成形時に用いた外側金型部１１よりも、キャビティ２０
を形成する内壁の半径が大きくなっている。

【００５０】２次成形は、１次成形において成形した中
空円筒状体層１９の樹脂が冷却した後、外側金型部１１
を脱型し、代わりに２次成形用の外側金型部２１をセッ
トしてから行う。コア金型部１２は１次成形後に抜いて
もよいし、抜かずに１次成形時のままにしておいてもよ
い。通常は抜かない方がよいと考えられる。２次成形に
おいては、溶融樹脂は、キャビティ２０に通じた経路１
４ｂを経て２次ゲートから射出する。これに並行して、
外側金型部１８を１次成形における外側金型部１１の回
転方向とは逆の方向に回転させる。その際、中空円筒状
体層１９の外側表面の樹脂は、射出されてくる溶融樹脂
と接触し、その熱で一部が軟化または溶融するが、中空
円筒状体層１９はその配向状態が破壊されるほどには溶
融することがない。

【００５１】樹脂が冷却した後、外側金型部１１を脱型
し、コア金型部１２を抜くことにより、目的とする積層
中空円筒状体が得られる。すなわちこの積層中空円筒状
体では、回転軸方向についての配向方向の傾きが第１の
中空円筒状体層１９とは逆向きである第２の中空円筒状
体層が第１の中空円筒状体層１９の外側に積層して形成
されており、隣接層の、それらが接する面における配向
の方向が互いに異なる。また、第２の中空円筒状体層
は、第１の中空円筒状体層におけると同様の連続的に変
化した配向を有する。

【００５２】なお、中空円筒状体層１９は２次成形にお
いて上述のように一部が軟化または溶融するため、得ら
れる積層中空円筒状体において、第１および第２の中空
円筒状体層間の接着強度は高まる。このため、各層間に
接着剤を使用することは原則として不要である。

【００５３】このように、１次成形で成形した第１の中
空円筒状体層の外側に、２次成形として第２の中空円筒
状体層を射出成形することにより、第２の中空円筒状体
層が冷却・固化するときに、その樹脂が中心に向かって
収縮するため、第１および第２の中空円筒状体層間の接
着強度をさらに高いものとすることができる。

【００５４】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ことなく種々変形して実施することができる。例えば、
上述の各実施例では２次成形においても金型部分を回転
させているが、２次成形においてはいずれの金型部分を
も回転させないで単に樹脂を射出するだけにしてもよ
い。

【００５５】また、上述の各実施例では１次成形および
２次成形を経て各層を積層しているが、この代わりに、
第１および第２の中空円筒状体層を別々に成形し、これ
らを適宜の接着剤を使用して接着することにより積層す
るようにしてもよい。その際に、各中空円筒状体層の成
形は、上述の各実施例における第１の中空円筒状体層と
同様にして成形することができるが、第１および第２の
中空円筒状体層の成形間で、回転させる金型部分の回転
方向を互いに異ならせるようにする。

【００５６】また、上述各実施例においては、回転させ
る金型部分の回転方向は１次成形と２次成形とで異なら
せているが、これを同一方向とし、回転速度や溶融樹脂
の粘度等を異ならせてもよい。例えば、回転速度と方向
が同一であっても、溶融樹脂の粘度が異なれば、配向は
異なるものとなるからである。要は、隣接層間で、接触
面における配向方向が相互に異なれば良い。つまり、同
じ配向方向の層を積層したのでは、単に厚手の積層中空
円筒状体層を作る結果となって、層間の界面が破壊のリ
ード役を勤めるということにならないので、これを避け
るようにすればよい。

【００５７】また、上述の各実施例では１次成形におい
て内側の中空円筒状体層を成形し、２次成形において外
側の中空円筒状体層を成形するようにしているが、この
逆に、１次成形において外側の中空円筒状体層を成形
し、２次成形において内側の中空円筒状体層を成形する
ようにしてもよい。

【００５８】また、上述の各実施例では１次成形と２次
成形において同じ熱可塑性樹脂を用いているが、この代
わりに、異なる熱可塑性樹脂を用いてもよい。つまりこ
の場合、回転される金型部分の回転数が同じでも、熱可
塑性樹脂の分子量、配合剤の量、種類などが異なれば
（溶融粘度が相違すれば）、配向が異なるからである。
なお、同一の熱可塑性樹脂を用いた場合においても、回
転される金型部分の回転数が異なれば、配向方向も異な
ることは、上述したとおりである。

【００５９】また、上述の各実施例では、２層の中空円
筒状体層を積層する場合について説明したが、同様の方
法で多数次の成形を繰り返すことにより、多層構造のた
とえば３、４層程度の積層中空円筒状体を成形するよう
にしてもよい。この場合も、各隣接層の接触面における
配向方向が相互に異なるようにする。また、多層構造と
する場合、各層を上述のように別個に成形し、これらを
接着剤で積層するようにしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の衝撃エネル
ギー吸収部材によれば、隣接層の、それらが接する面に
おける配向の方向が互いに異なるようにしたため、芳香
族環含有熱可塑性樹脂の射出成形により製造される積層
中空円筒状体を有する衝撃エネルギー吸収部材を、破壊
されやすい隣接層間の部分を破壊のリード役とした一定
した破壊モードを有するものとして提供することができ
る。

【００６１】また、本発明の製造方法によれば、所定の
１次成形および２次成形を経て積層中空円筒状体を成形
するようにしたため、衝撃エネルギー吸収部材を、簡便
かつ安価に製造することができる。また、１次成形で成
形した第１の中空円筒状体層の外側に、２次成形として
第２の中空円筒状体層を射出成形することにより、第２
の中空円筒状体層が冷却・固化するときに、その樹脂が
中心に向かって収縮するため、第１および第２の中空円
筒状体層間の接着強度を高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例で使用される製造装置を示
す図である。

【図２】 本発明の別の実施例において１次成形に用い
る金型の概要を示す断面図である。

【図３】 本発明の別の実施例において２次成形に用い
る金型の概要を示す断面図である。

【符号の説明】

１：射出成形機、２：溶融ポリマーの通路、３：ランナ
ー、４：回転コア部、５：外金型、６：円筒状体の形成
部（キャビティ）、７：軸受け、８：チェーン、９：モ
ータ、１０：突き出しピン、１１：外側金型部、１２：
コア金型部、１３：キャビティ、１４：射出経路、１４
ａ，１４ｂ：分岐した射出経路、１５：溶融樹脂、１
６：溶融樹脂の進行方向を示す矢印、１７：外側壁面、
１８：内側壁面、１９：第１の中空円筒状体層、２０：
キャビティ、２１：外側金型部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 7/12 B29C 45/14 B60R 19/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接層の、それらが接する面における配
   向の方向が互いに異なることを特徴とする、芳香族環を
   含有する化合物を主構成モノマーとして含み該モノマー
   が主鎖中に含有されている熱可塑性樹脂（以下「芳香族
   環含有熱可塑性樹脂」という）の射出成形により製造さ
   れる積層中空円筒状体を有する衝撃エネルギー吸収部
   材。
2. 【請求項２】 芳香族環含有熱可塑性樹脂がサーモトロ
   ピック液晶ポリマーであることを特徴とする請求項１に
   記載された衝撃エネルギー吸収部材。
3. 【請求項３】 芳香族環含有熱可塑性樹脂が繊維充填剤
   を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載された衝撃エネルギー吸収部材。
4. 【請求項４】 円筒状のキャビティ内に熱可塑性樹脂を
   射出させて第１の中空円筒状体層を射出成形する１次成
   形工程と、この工程の後、前記第１の中空円筒状体層と
   の間にさらに円筒状のキャビティを形成し、このキャビ
   ティ内に熱可塑性樹脂を射出させて第２の中空円筒状体
   層を射出成形する２次成形工程とを備え、少なくとも前
   記１次または２次のいずれかの成形工程において、熱可
   塑性樹脂の射出は、円筒状のキャビティを対向して構成
   している円筒形の内側壁面と外側壁面を相対的に回転さ
   せながら行い、これにより、隣接層の、それらが接する
   面における配向の方向が互いに異なる積層中空円筒状体
   を有する衝撃エネルギー吸収部材を形成することを特徴
   とする衝撃エネルギー吸収部材の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２の中空円筒状体層は、前記第１
   の中空円筒状体層の外側に射出成形することを特徴とす
   る請求項４に記載の衝撃エネルギー吸収部材の製造方
   法。