JP3362442B2 - エネルギー吸収部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー吸収部材に
関し、とくに、樹脂と補強繊維との複合材料からなる、
衝撃エネルギー吸収部材の構造に関する。
関し、とくに、樹脂と補強繊維との複合材料からなる、
衝撃エネルギー吸収部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、航空機の座席周り等や、自動
車の座席周り、バンパー周り、各種構造部材に、衝撃エ
ネルギーを吸収するエネルギー吸収部材が用いられる
（特開昭６０−１０９６３０号公報、特開昭６２−１７
４３８号公報等）。このエネルギー吸収部材には、衝撃
エネルギーを良好に吸収できる性能の他、一般に軽量、
高剛性であることが要求されることから、樹脂と補強繊
維との複合材料、いわゆる繊維強化プラスチック（以
下、ＦＲＰと言うこともある。）、中でも炭素繊維強化
プラスチック（以下、ＣＦＲＰと言うこともある。）が
適しているとされている。このようなエネルギー吸収部
材においては、エネルギー吸収部材のある部位、たとえ
ば部材端部を起点に、局部破壊を生じさせ、その局部破
壊を利用してエネルギーを吸収するエネルギー吸収メカ
ニズムが考えられる。
車の座席周り、バンパー周り、各種構造部材に、衝撃エ
ネルギーを吸収するエネルギー吸収部材が用いられる
（特開昭６０−１０９６３０号公報、特開昭６２−１７
４３８号公報等）。このエネルギー吸収部材には、衝撃
エネルギーを良好に吸収できる性能の他、一般に軽量、
高剛性であることが要求されることから、樹脂と補強繊
維との複合材料、いわゆる繊維強化プラスチック（以
下、ＦＲＰと言うこともある。）、中でも炭素繊維強化
プラスチック（以下、ＣＦＲＰと言うこともある。）が
適しているとされている。このようなエネルギー吸収部
材においては、エネルギー吸収部材のある部位、たとえ
ば部材端部を起点に、局部破壊を生じさせ、その局部破
壊を利用してエネルギーを吸収するエネルギー吸収メカ
ニズムが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の樹脂
と補強繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材
は、エネルギー吸収能力に未だ不十分な面があるととも
に、とくに長いパイプ等の細長形状とする場合、部材の
破壊に対する強度と座屈に対する強度とのバランスがと
りづらく、十分に実用に供されていないのが実情であ
る。
と補強繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材
は、エネルギー吸収能力に未だ不十分な面があるととも
に、とくに長いパイプ等の細長形状とする場合、部材の
破壊に対する強度と座屈に対する強度とのバランスがと
りづらく、十分に実用に供されていないのが実情であ
る。
【０００４】本発明は、破壊に至るまでの抵抗が大き
く、一旦破壊に至った後には効率よくかつ安定した状態
でエネルギーを吸収でき、しかも座屈に対する強度が高
いため形状的な制約の少ないエネルギー吸収部材の構造
を提供し、十分に高いエネルギー吸収能力を発揮可能
で、各種形状を採り得る極めて実用性の高いエネルギー
吸収部材の実現を目的とする。
く、一旦破壊に至った後には効率よくかつ安定した状態
でエネルギーを吸収でき、しかも座屈に対する強度が高
いため形状的な制約の少ないエネルギー吸収部材の構造
を提供し、十分に高いエネルギー吸収能力を発揮可能
で、各種形状を採り得る極めて実用性の高いエネルギー
吸収部材の実現を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
エネルギー吸収部材は、層状構成の、樹脂と補強繊維と
の複合材料からなり、かつ、内層には外層よりも強度の
高い補強繊維が使われていることを特徴とするものから
なる。そして、内層には高強度補強繊維が使われ、外層
には高弾性率補強繊維が使われていることが好ましい。
エネルギー吸収部材は、層状構成の、樹脂と補強繊維と
の複合材料からなり、かつ、内層には外層よりも強度の
高い補強繊維が使われていることを特徴とするものから
なる。そして、内層には高強度補強繊維が使われ、外層
には高弾性率補強繊維が使われていることが好ましい。
【０００６】本発明における高強度補強繊維とは、引張
強度が４００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の補強繊維を意味し、
高弾性率補強繊維とは、引張弾性率が２３，０００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上の補強繊維を意味する。このような特性
を満足する限り、とくに限定されないが、具体的には、
高強度補強繊維として、たとえば、炭素繊維、ガラス繊
維、芳香族ポリアミド繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維
などから選ぶことができ、高弾性率補強繊維として、た
とえば、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊
維、炭化珪素繊維、ボロン繊維などから選ぶことができ
る。
強度が４００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の補強繊維を意味し、
高弾性率補強繊維とは、引張弾性率が２３，０００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上の補強繊維を意味する。このような特性
を満足する限り、とくに限定されないが、具体的には、
高強度補強繊維として、たとえば、炭素繊維、ガラス繊
維、芳香族ポリアミド繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維
などから選ぶことができ、高弾性率補強繊維として、た
とえば、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊
維、炭化珪素繊維、ボロン繊維などから選ぶことができ
る。
【０００７】本発明のエネルギー吸収部材においては、
上記のような高強度補強繊維が部材厚さ方向内層側の補
強繊維として用いられる。たとえば図１に円筒状のエネ
ルギー吸収部材４１の端部の断面を示すように、部材４
１の厚さ方向中心両側の補強繊維層４２ａ、４２ｂが高
強度補強繊維からなる。この補強繊維層は単層であって
もよいし、積層構成（たとえば±２５°層等を有するも
の、±２５°層および±１５°層等を有するもの）をな
すものであってもよい。また、補強繊維の形態として
は、とくに限定されず、通常のフィラメントの他、補強
繊維の織物も使用できる。４３ａ、４３ｂは、外層側の
補強繊維層を示している。
上記のような高強度補強繊維が部材厚さ方向内層側の補
強繊維として用いられる。たとえば図１に円筒状のエネ
ルギー吸収部材４１の端部の断面を示すように、部材４
１の厚さ方向中心両側の補強繊維層４２ａ、４２ｂが高
強度補強繊維からなる。この補強繊維層は単層であって
もよいし、積層構成（たとえば±２５°層等を有するも
の、±２５°層および±１５°層等を有するもの）をな
すものであってもよい。また、補強繊維の形態として
は、とくに限定されず、通常のフィラメントの他、補強
繊維の織物も使用できる。４３ａ、４３ｂは、外層側の
補強繊維層を示している。
【０００８】また、補強繊維の配列は、特殊な組み合わ
せ配列を行う場合を除き、エネルギー吸収部材４１のエ
ネルギー吸収軸４４（図示例では圧縮方向の軸）に対し
て、０°±６０°の範囲で行えばよい。あまり大きな角
度の配列では、圧縮方向に作用する衝撃エネルギーの吸
収に対し、補強繊維が有効に活用されなくなる。
せ配列を行う場合を除き、エネルギー吸収部材４１のエ
ネルギー吸収軸４４（図示例では圧縮方向の軸）に対し
て、０°±６０°の範囲で行えばよい。あまり大きな角
度の配列では、圧縮方向に作用する衝撃エネルギーの吸
収に対し、補強繊維が有効に活用されなくなる。
【０００９】このような構成を有する本発明のエネルギ
ー吸収部材においては、たとえば圧縮方向の衝撃エネル
ギーを吸収する際、図１の部材４１を図２に拡大して示
すように、圧縮荷重Ｐに対し、部材４１が破壊に至る際
には、部材４１の端部において部材４１が肉厚方向に関
して裂けるように開こうとする。その際、内層側の高強
度補強繊維を有する複合材料層４５ａ、４５ｂの内面側
には引張応力Ａが作用し、外層側の複合材料層４６ａ、
４６ｂの外面側には圧縮応力Ｂが作用する。
ー吸収部材においては、たとえば圧縮方向の衝撃エネル
ギーを吸収する際、図１の部材４１を図２に拡大して示
すように、圧縮荷重Ｐに対し、部材４１が破壊に至る際
には、部材４１の端部において部材４１が肉厚方向に関
して裂けるように開こうとする。その際、内層側の高強
度補強繊維を有する複合材料層４５ａ、４５ｂの内面側
には引張応力Ａが作用し、外層側の複合材料層４６ａ、
４６ｂの外面側には圧縮応力Ｂが作用する。
【００１０】内層側の複合材料層４５ａ、４５ｂは、高
強度補強繊維を含むので、引張強度が極めて高く、部材
端部が両側に拡開しようとするとき大きな抵抗力を発揮
する。その結果、エネルギー吸収部材として大きなエネ
ルギー量を吸収できるようになる。
強度補強繊維を含むので、引張強度が極めて高く、部材
端部が両側に拡開しようとするとき大きな抵抗力を発揮
する。その結果、エネルギー吸収部材として大きなエネ
ルギー量を吸収できるようになる。
【００１１】外層側の複合材料層４６ａ、４６ｂに含ま
れる補強繊維４３ａ、４３ｂの強度は内層側に配列され
る高強度補強繊維４２ａ、４２ｂよりも低いので、以下
に述べるような破壊のメカニズムが安定する。すなわ
ち、前述の如く、外層４６ａ、４６ｂの外面側には圧縮
応力Ｂが作用するが、この圧縮応力Ｂは、内面側の引張
応力Ａと略同等の値を示す。外層４６ａ、４６ｂ側の方
が、内層４５ａ、４５ｂ側に比べ強度的に低いと、両側
に拡開した部分が破壊に至る場合、その破壊は必ず外層
４６ａ、４６ｂの外面側から起こる。したがって、破壊
のメカニズムが一定し、拡開による破壊が円滑に発生、
進行する。その結果、エネルギーの吸収動作も円滑に行
われる。また、外層側の強度が内層側に比べ低いので、
拡開も円滑に行われ、この面からも破壊のメカニズムが
安定する。
れる補強繊維４３ａ、４３ｂの強度は内層側に配列され
る高強度補強繊維４２ａ、４２ｂよりも低いので、以下
に述べるような破壊のメカニズムが安定する。すなわ
ち、前述の如く、外層４６ａ、４６ｂの外面側には圧縮
応力Ｂが作用するが、この圧縮応力Ｂは、内面側の引張
応力Ａと略同等の値を示す。外層４６ａ、４６ｂ側の方
が、内層４５ａ、４５ｂ側に比べ強度的に低いと、両側
に拡開した部分が破壊に至る場合、その破壊は必ず外層
４６ａ、４６ｂの外面側から起こる。したがって、破壊
のメカニズムが一定し、拡開による破壊が円滑に発生、
進行する。その結果、エネルギーの吸収動作も円滑に行
われる。また、外層側の強度が内層側に比べ低いので、
拡開も円滑に行われ、この面からも破壊のメカニズムが
安定する。
【００１２】この外層４６ａ、４６ｂ側に配列される補
強繊維は、内層側の補強繊維よりも引張強度は低くても
よいが、高弾性率であることが好ましい。高弾性率補強
繊維の配列によって、部材が細長形状である場合にも、
極めて座屈しにくいものとなる。とくに外層側に高弾性
率補強繊維を配することにより、座屈に対する強度が効
率よく高められる。座屈しにくい部材とすることによ
り、部材の形状的な制約が大幅に緩和され、用途に応じ
た、各種形状のエネルギー吸収部材の設計が可能にな
る。
強繊維は、内層側の補強繊維よりも引張強度は低くても
よいが、高弾性率であることが好ましい。高弾性率補強
繊維の配列によって、部材が細長形状である場合にも、
極めて座屈しにくいものとなる。とくに外層側に高弾性
率補強繊維を配することにより、座屈に対する強度が効
率よく高められる。座屈しにくい部材とすることによ
り、部材の形状的な制約が大幅に緩和され、用途に応じ
た、各種形状のエネルギー吸収部材の設計が可能にな
る。
【００１３】本発明の複合材料のマトリクスとなる樹脂
としては、特に限定されず、たとえば、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイミド
・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらに
メラニン樹脂やユリア樹脂等のアミノ樹脂等の熱硬化性
樹脂が挙げられる。また、ナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン１１、ナイロン６１０、ナイロン６１２などの
ポリアミド、またはこれらポリアミドの共重合ポリアミ
ド、また、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートなどのポリエステル、またはこれらポリ
エステルの共重合ポリエステル、さらに、ポリカーボネ
ート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエー
テルイミド、ポリオレフィンなど、さらにまた、ポリエ
ステルエラストマー、ポリアミドエラストマーなどに代
表される熱可塑性エラストマー、等が挙げられる。さら
には、上述の範囲を満たす樹脂として、アクリルゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリ
コーンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム等の
ゴムを用いることもできる。さらには、上記の熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンド
した樹脂を用いることもできる。
としては、特に限定されず、たとえば、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイミド
・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらに
メラニン樹脂やユリア樹脂等のアミノ樹脂等の熱硬化性
樹脂が挙げられる。また、ナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン１１、ナイロン６１０、ナイロン６１２などの
ポリアミド、またはこれらポリアミドの共重合ポリアミ
ド、また、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートなどのポリエステル、またはこれらポリ
エステルの共重合ポリエステル、さらに、ポリカーボネ
ート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエー
テルイミド、ポリオレフィンなど、さらにまた、ポリエ
ステルエラストマー、ポリアミドエラストマーなどに代
表される熱可塑性エラストマー、等が挙げられる。さら
には、上述の範囲を満たす樹脂として、アクリルゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリ
コーンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム等の
ゴムを用いることもできる。さらには、上記の熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンド
した樹脂を用いることもできる。
【００１４】また、補強繊維が炭素繊維からなる場合に
は、とくに内層側に配列される高強度補強繊維の、表面
の酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）の原子数比である表面官能基
量（Ｏ／Ｃ）が０．０８以上であることが好ましい。表
面官能基量（Ｏ／Ｃ）が０．０８以上であると、活性化
されたＯによって補強繊維表面の接着性が高められ、樹
脂と補強繊維との接着強度が高められてより破壊しにく
くなり、複合材料全体として極めて高い剛性、エネルギ
ー吸収能力を発揮できる。表面官能基量（Ｏ／Ｃ）が
０．０８未満であると、樹脂と補強繊維との接着性が不
十分となり、エネルギー吸収時に樹脂と補強繊維との界
面で剥離、あるいは破壊が生じやすくなり、その分エネ
ルギー吸収能力が低下する。
は、とくに内層側に配列される高強度補強繊維の、表面
の酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）の原子数比である表面官能基
量（Ｏ／Ｃ）が０．０８以上であることが好ましい。表
面官能基量（Ｏ／Ｃ）が０．０８以上であると、活性化
されたＯによって補強繊維表面の接着性が高められ、樹
脂と補強繊維との接着強度が高められてより破壊しにく
くなり、複合材料全体として極めて高い剛性、エネルギ
ー吸収能力を発揮できる。表面官能基量（Ｏ／Ｃ）が
０．０８未満であると、樹脂と補強繊維との接着性が不
十分となり、エネルギー吸収時に樹脂と補強繊維との界
面で剥離、あるいは破壊が生じやすくなり、その分エネ
ルギー吸収能力が低下する。
【００１５】また、補強繊維が炭素繊維からなる場合、
とくに外層側の補強繊維の結晶サイズが２０Å以上であ
ることが好ましい。この結晶サイズは、とくに引張弾性
率に影響し、結晶サイズが２０Å以上であると高い引張
弾性率を容易に達成できるようになる。引張弾性率が高
いと、それだけ座屈に対する強度が向上する。
とくに外層側の補強繊維の結晶サイズが２０Å以上であ
ることが好ましい。この結晶サイズは、とくに引張弾性
率に影響し、結晶サイズが２０Å以上であると高い引張
弾性率を容易に達成できるようになる。引張弾性率が高
いと、それだけ座屈に対する強度が向上する。
【００１６】また、本発明の複合材料からなるエネルギ
ー吸収部材の形状は、とくに限定されず、筒状、柱状、
板状等、各種形状を採用可能である。代表的な形状、あ
るいは採用可能な形状を図３ないし図１２に例示する。
ー吸収部材の形状は、とくに限定されず、筒状、柱状、
板状等、各種形状を採用可能である。代表的な形状、あ
るいは採用可能な形状を図３ないし図１２に例示する。
【００１７】エネルギー吸収部材の代表的な形状とし
て、まず、筒状形状を挙げることができる。筒状形状と
して最も代表的な形状は、図３に示すような円筒１であ
る。図における矢印方向が、衝撃エネルギーとしての圧
縮荷重作用方向である。また、図４に示すように、円筒
の頂部を円錐状あるいは球面状に形成した円筒２も適用
できる。さらに、図示は省略するが、角筒、円錐、角
錐、円錐台、角錐台、あるいは、横断面が楕円の筒、さ
らには、図５に示すように、フランジ部３を備えた円筒
（又は角筒）等の筒状形状４も採用できる。
て、まず、筒状形状を挙げることができる。筒状形状と
して最も代表的な形状は、図３に示すような円筒１であ
る。図における矢印方向が、衝撃エネルギーとしての圧
縮荷重作用方向である。また、図４に示すように、円筒
の頂部を円錐状あるいは球面状に形成した円筒２も適用
できる。さらに、図示は省略するが、角筒、円錐、角
錐、円錐台、角錐台、あるいは、横断面が楕円の筒、さ
らには、図５に示すように、フランジ部３を備えた円筒
（又は角筒）等の筒状形状４も採用できる。
【００１８】また、筒状形状に限らず、柱状形状でもよ
い。たとえば、円柱、角柱形状を挙げることができる。
い。たとえば、円柱、角柱形状を挙げることができる。
【００１９】さらに、板状形状の採用も可能である。た
とえば、波板形状の部材とすれば、座屈に対して強いの
で、エネルギー吸収部材として使用可能となる。また、
図６に示すように、リブ５を有する、たとえば横断面Ｔ
字形の形状６、図７に示すように、横断面コ字状の形状
７とすることもできる。図７に示す横断面コ字状の形状
７では、２点鎖線で示すように蓋部材８を設けることも
できる。さらに、図８に示すように、横断面十字状の形
状９とすることもできる。
とえば、波板形状の部材とすれば、座屈に対して強いの
で、エネルギー吸収部材として使用可能となる。また、
図６に示すように、リブ５を有する、たとえば横断面Ｔ
字形の形状６、図７に示すように、横断面コ字状の形状
７とすることもできる。図７に示す横断面コ字状の形状
７では、２点鎖線で示すように蓋部材８を設けることも
できる。さらに、図８に示すように、横断面十字状の形
状９とすることもできる。
【００２０】さらにまた、各種形状の部材を組み合わせ
た構造とすることも可能である。たとえば、図９、図１
０に示すように、大きい円筒１０、大きい円錐台１１の
中に、小さい細長形状の円柱１２、１３を入れ、これら
を複合材料で構成することにより、より座屈しにくいエ
ネルギー吸収部材にすることができる。
た構造とすることも可能である。たとえば、図９、図１
０に示すように、大きい円筒１０、大きい円錐台１１の
中に、小さい細長形状の円柱１２、１３を入れ、これら
を複合材料で構成することにより、より座屈しにくいエ
ネルギー吸収部材にすることができる。
【００２１】さらに、エネルギー吸収部材は、１個の部
材から構成されるものの他、複数の部材を重ねて、ある
いは組み合わせて構成してもよい。たとえば、図１１、
図１２に示すように、同一あるいは同様の形状の複合材
料からなる部材１４、１５ａ、１５ｂ、１５ｃを縦に積
層してエネルギー吸収部材１６、１７を構成するように
してもよい。図１２の構成にあっては、各部材を中、外
交互に積層してもよい。
材から構成されるものの他、複数の部材を重ねて、ある
いは組み合わせて構成してもよい。たとえば、図１１、
図１２に示すように、同一あるいは同様の形状の複合材
料からなる部材１４、１５ａ、１５ｂ、１５ｃを縦に積
層してエネルギー吸収部材１６、１７を構成するように
してもよい。図１２の構成にあっては、各部材を中、外
交互に積層してもよい。
【００２２】なお、上記のようなエネルギー吸収部材に
おいては、エネルギー吸収部材を端部から逐次破壊させ
るためのトリガ形状を形成しておくことが望ましく、こ
のトリガは、エネルギー吸収部材を押圧する押圧部材側
に設けてもよい。
おいては、エネルギー吸収部材を端部から逐次破壊させ
るためのトリガ形状を形成しておくことが望ましく、こ
のトリガは、エネルギー吸収部材を押圧する押圧部材側
に設けてもよい。
【００２３】〔特性の測定方法〕以下に、本発明の説明
に用いた特性の測定方法について説明する。 （１）繊維の引張強度、引張弾性率 ＪＩＳ−Ｒ７６０１に規定されている樹脂含浸ストラン
ド試験法に準じて測定した。試験に用いた樹脂処方およ
び硬化条件を次に示す。 樹脂処方：“ベークライト”ＥＲＬ−４２２１ １００部 ３−フッ化ホウ素モノエチルアミン（ＢＦ3 ・ＭＥＡ） ３部 アセトン ４部 硬化条件：１３０℃、３０分
に用いた特性の測定方法について説明する。 （１）繊維の引張強度、引張弾性率 ＪＩＳ−Ｒ７６０１に規定されている樹脂含浸ストラン
ド試験法に準じて測定した。試験に用いた樹脂処方およ
び硬化条件を次に示す。 樹脂処方：“ベークライト”ＥＲＬ−４２２１ １００部 ３−フッ化ホウ素モノエチルアミン（ＢＦ3 ・ＭＥＡ） ３部 アセトン ４部 硬化条件：１３０℃、３０分
【００２４】（２）表面官能基量（Ｏ／Ｃ）
Ｘ線光電子分光法により、次の手順に従って求めた。先
ず、溶媒でサイジング剤などを除去した炭素繊維（束）
をカットして銅製の試料支持台上に拡げて並べた後、光
電子脱出角度を９０°とし、Ｘ線源としてＭｇＫα１，
２を用い、試料チャンバー中を１×１０-8Ｔｏｒｒに保
つ。測定時の帯電に伴うピークの補正としてＣ1Sの主ピ
ークの運動エネルギー値（Ｋ．Ｅ．）を９６９ｅＶに合
わせる。Ｃ1Sピーク面積をＫ．Ｅ．として９５８〜９７
２ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求
める。Ｏ1Sピーク面積をＫ．Ｅ．として７１４〜７２６
ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め
る。ここで表面官能基量（Ｏ／Ｃ）とは、上記Ｏ1Sピー
ク面積とＣ1Sピーク面積の比から、装置固有の感度補正
値を用いて原子数比として算出したものである。なお本
発明者らは、島津製作所（株）製モデルＥＳＣＡ−７５
０を用いてＯ1Sピーク面積とＣ1Sピーク面積の比を測定
し、その比を感度補正値２．８５で割ることにより表面
官能基量（Ｏ／Ｃ）を求めた。
ず、溶媒でサイジング剤などを除去した炭素繊維（束）
をカットして銅製の試料支持台上に拡げて並べた後、光
電子脱出角度を９０°とし、Ｘ線源としてＭｇＫα１，
２を用い、試料チャンバー中を１×１０-8Ｔｏｒｒに保
つ。測定時の帯電に伴うピークの補正としてＣ1Sの主ピ
ークの運動エネルギー値（Ｋ．Ｅ．）を９６９ｅＶに合
わせる。Ｃ1Sピーク面積をＫ．Ｅ．として９５８〜９７
２ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求
める。Ｏ1Sピーク面積をＫ．Ｅ．として７１４〜７２６
ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め
る。ここで表面官能基量（Ｏ／Ｃ）とは、上記Ｏ1Sピー
ク面積とＣ1Sピーク面積の比から、装置固有の感度補正
値を用いて原子数比として算出したものである。なお本
発明者らは、島津製作所（株）製モデルＥＳＣＡ−７５
０を用いてＯ1Sピーク面積とＣ1Sピーク面積の比を測定
し、その比を感度補正値２．８５で割ることにより表面
官能基量（Ｏ／Ｃ）を求めた。
【００２５】（３）結晶サイズ（Ｌｃ）
結晶サイズＬｃとは、広角Ｘ線回折により次の手順に従
って求めた値をいう。すなわち、Ｘ線源として、Ｎｉフ
ィルターで単色化されたＣｕのＫα線を用い、２θ＝２
６．０°付近に観察される面指数（００２）のピークを
赤道方向にスキャンして得られたピークからその半価幅
を求め、次の式により算出した値を結晶サイズＬｃとす
る。 Ｌｃ＝λ／（β0 ｃｏｓθ） ここで、λ：Ｘ線の波長（この場合１．５４１８オング
ストローム）、θ：回折角、β0 ：真の半価幅をいう。
なお、β0 は次式により算出される値を用いる。 β0 ＝（βA 2 −β1 2 ）1/2 ここで、βA 2 ：見かけの半価幅、β1 2 ：装置定数
（理学電気社製４０３６Ａ２型Ｘ線発生装置を出力３５
ｋＶ、１５ｍＡで使用した場合、１．０５×１０-2ｒａ
ｄ）をいう。
って求めた値をいう。すなわち、Ｘ線源として、Ｎｉフ
ィルターで単色化されたＣｕのＫα線を用い、２θ＝２
６．０°付近に観察される面指数（００２）のピークを
赤道方向にスキャンして得られたピークからその半価幅
を求め、次の式により算出した値を結晶サイズＬｃとす
る。 Ｌｃ＝λ／（β0 ｃｏｓθ） ここで、λ：Ｘ線の波長（この場合１．５４１８オング
ストローム）、θ：回折角、β0 ：真の半価幅をいう。
なお、β0 は次式により算出される値を用いる。 β0 ＝（βA 2 −β1 2 ）1/2 ここで、βA 2 ：見かけの半価幅、β1 2 ：装置定数
（理学電気社製４０３６Ａ２型Ｘ線発生装置を出力３５
ｋＶ、１５ｍＡで使用した場合、１．０５×１０-2ｒａ
ｄ）をいう。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエネルギ
ー吸収部材によるときは、エネルギー吸収部材を、層状
構成の、樹脂と補強繊維との複合材料から構成するとと
もに、内層には外層よりも強度の高い補強繊維を使用
し、部材破壊に対する強度を高めるとともに、部材破壊
時、安定した破壊のメカニズムが得られるようにしたの
で、エネルギー吸収性能が高く、かつ、性能の安定した
エネルギー吸収部材が得られる。また、破壊に対する強
度と、座屈に対する強度とのバランスも容易にとること
ができ、形状的な制約の少ないエネルギー吸収部材を得
ることもできる。
ー吸収部材によるときは、エネルギー吸収部材を、層状
構成の、樹脂と補強繊維との複合材料から構成するとと
もに、内層には外層よりも強度の高い補強繊維を使用
し、部材破壊に対する強度を高めるとともに、部材破壊
時、安定した破壊のメカニズムが得られるようにしたの
で、エネルギー吸収性能が高く、かつ、性能の安定した
エネルギー吸収部材が得られる。また、破壊に対する強
度と、座屈に対する強度とのバランスも容易にとること
ができ、形状的な制約の少ないエネルギー吸収部材を得
ることもできる。
【図１】本発明に係るエネルギー吸収部材の部分縦断面
図である。
図である。
【図２】図１の部材の拡大部分縦断面図である。
【図３】本発明のエネルギー吸収部材の形状の一例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】本発明のエネルギー吸収部材の別の形状例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図５】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図６】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図７】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図８】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図９】本発明のエネルギー吸収部材の別の構造例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１０】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す斜視図である。
造例を示す斜視図である。
【図１１】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す縦断面図である。
造例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す縦断面図である。
造例を示す縦断面図である。
１、２ 円筒形状のエネルギー吸収部材
３ フランジ部
４ フランジ部を備えた円筒形状のエネルギー吸収部材
５ リブ
６ 横断面Ｔ字形のエネルギー吸収部材
７ 横断面コ字形のエネルギー吸収部材
８ 蓋部材
９ 横断面十字状のエネルギー吸収部材
１０ 円筒形状のエネルギー吸収部材
１１ 円錐台形状のエネルギー吸収部材
１２、１３ 細長形状の部材
１４、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ エネルギー吸収部材を
構成する部材 １６、１７ 組み合わせ構成のエネルギー吸収部材 ４１ エネルギー吸収部材 ４２ａ、４２ｂ 高強度補強繊維層 ４３ａ、４３ｂ 外層側の補強繊維層 ４４ エネルギー吸収軸 ４５ａ、４５ｂ 高強度補強繊維を有する複合材料層 ４６ａ、４６ｂ 外層側の複合材料層
構成する部材 １６、１７ 組み合わせ構成のエネルギー吸収部材 ４１ エネルギー吸収部材 ４２ａ、４２ｂ 高強度補強繊維層 ４３ａ、４３ｂ 外層側の補強繊維層 ４４ エネルギー吸収軸 ４５ａ、４５ｂ 高強度補強繊維を有する複合材料層 ４６ａ、４６ｂ 外層側の複合材料層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−124142（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16F 7/12
Claims (3)
- 【請求項１】 層状構成の、樹脂と補強繊維との複合材
料からなり、かつ、内層には外層よりも強度の高い補強
繊維が使われていることを特徴とするエネルギー吸収部
材。 - 【請求項２】 内層には高強度補強繊維が使われ、外層
には高弾性率補強繊維が使われている、請求項１のエネ
ルギー吸収部材。 - 【請求項３】 前記補強繊維が、エネルギー吸収軸方向
に対して０°±６０°の範囲内の方向に配列されてい
る、請求項１又は２のエネルギー吸収部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11216093A JP3362442B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | エネルギー吸収部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11216093A JP3362442B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | エネルギー吸収部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300068A JPH06300068A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3362442B2 true JP3362442B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=14579745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11216093A Expired - Fee Related JP3362442B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | エネルギー吸収部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3362442B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101552769B1 (ko) | 2013-11-26 | 2015-09-11 | 롯데케미칼 주식회사 | 차량용 크래쉬 박스의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0922876A4 (en) | 1997-06-27 | 2003-06-04 | Nippon Petrochemicals Co Ltd | ELEMENT OF ABSORPTION OF A RUPTURE ENERGY |
| EP1818561B1 (en) * | 2004-08-03 | 2012-07-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Shock absorbing compound material structure, process for producing the structure and traveling body or sailing body employing the structure |
| JP5797713B2 (ja) | 2013-09-11 | 2015-10-21 | 富士重工業株式会社 | 衝撃吸収装置 |
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-
1993
- 1993-04-14 JP JP11216093A patent/JP3362442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101552769B1 (ko) | 2013-11-26 | 2015-09-11 | 롯데케미칼 주식회사 | 차량용 크래쉬 박스의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06300068A (ja) | 1994-10-25 |
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