JP3362447B2 - エネルギー吸収部材 - Google Patents
エネルギー吸収部材Info
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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、たとえば上記のように部材端部に破壊を生じさせて
エネルギーを吸収するような場合、その破壊の動作が安
定せず、目標とするエネルギー吸収性能が安定して得ら
れにくいという問題があり、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、たとえば上記のように部材端部に破壊を生じさせて
エネルギーを吸収するような場合、その破壊の動作が安
定せず、目標とするエネルギー吸収性能が安定して得ら
れにくいという問題があり、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、エネルギー吸収のための部材破
壊の動作を、予定した所定の動作で円滑に開始、進行さ
せることのできるエネルギー吸収部材の構造を提供し、
高いエネルギーを効率よく吸収できるようにするととも
に、性能の安定した実用性の高いエネルギー吸収部材を
提供することを目的とする。
壊の動作を、予定した所定の動作で円滑に開始、進行さ
せることのできるエネルギー吸収部材の構造を提供し、
高いエネルギーを効率よく吸収できるようにするととも
に、性能の安定した実用性の高いエネルギー吸収部材を
提供することを目的とする。
【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、少なくとも３層の補強繊維層を
有する、樹脂と補強繊維との複合材料からなり、内層に
は一方向に引き揃えられた補強繊維が、外層には補強繊
維織物が、それぞれ配設されていることを特徴とするも
のからなる。
エネルギー吸収部材は、少なくとも３層の補強繊維層を
有する、樹脂と補強繊維との複合材料からなり、内層に
は一方向に引き揃えられた補強繊維が、外層には補強繊
維織物が、それぞれ配設されていることを特徴とするも
のからなる。
【０００６】上記一方向に引き揃えられた補強繊維（以
下、ＵＤ補強繊維と言うこともある。）は、エネルギー
吸収部材のエネルギー吸収方向軸に対し、０°±６０°
の範囲に配列される。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。
下、ＵＤ補強繊維と言うこともある。）は、エネルギー
吸収部材のエネルギー吸収方向軸に対し、０°±６０°
の範囲に配列される。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。
【０００７】また、外層側に配設される補強繊維織物の
形態は、とくに限定されないが、少なくとも織物のたて
糸又はよこ糸が、上記同様、エネルギー吸収方向軸に対
し、０°±６０°の範囲に配列されていることが好まし
い。
形態は、とくに限定されないが、少なくとも織物のたて
糸又はよこ糸が、上記同様、エネルギー吸収方向軸に対
し、０°±６０°の範囲に配列されていることが好まし
い。
【０００８】本発明のエネルギー吸収部材においては、
上記のようなＵＤ補強繊維層が部材厚さ方向内層側に配
設され、補強繊維織物が部材厚さ方向外層側に配設され
る。たとえば図１および図２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４１の厚さ方
向中心両側にＵＤ補強繊維層４２ａ、４２ｂを有する複
合材料層４５ａ、４５ｂが配設され、部材厚さ方向両最
外層に補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有する複合材料層
４６ａ、４６ｂが配設される。各補強繊維層は単層であ
ってもよいし、積層構成をなすものであってもよい。ま
た、複合材料層４５ａと４６ａの間、および４５ｂと４
６ｂとの間に、他の補強繊維（とくに形態を問わない）
を含む層が介在していてもよい。
上記のようなＵＤ補強繊維層が部材厚さ方向内層側に配
設され、補強繊維織物が部材厚さ方向外層側に配設され
る。たとえば図１および図２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４１の厚さ方
向中心両側にＵＤ補強繊維層４２ａ、４２ｂを有する複
合材料層４５ａ、４５ｂが配設され、部材厚さ方向両最
外層に補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有する複合材料層
４６ａ、４６ｂが配設される。各補強繊維層は単層であ
ってもよいし、積層構成をなすものであってもよい。ま
た、複合材料層４５ａと４６ａの間、および４５ｂと４
６ｂとの間に、他の補強繊維（とくに形態を問わない）
を含む層が介在していてもよい。
【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２に拡大して示すように、エネル
ギー吸収軸４４（図１）に沿う方向の圧縮荷重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ＵＤ補強繊維４２ａ、４２ｂ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、外層側の補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有
する複合材料層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２に拡大して示すように、エネル
ギー吸収軸４４（図１）に沿う方向の圧縮荷重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ＵＤ補強繊維４２ａ、４２ｂ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、外層側の補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有
する複合材料層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、Ｕ
Ｄ補強繊維層４２ａ、４２ｂを含むので、とくにその引
き揃え方向の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。
Ｄ補強繊維層４２ａ、４２ｂを含むので、とくにその引
き揃え方向の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】一方、外層側の複合材料層４６ａ、４６ｂ
は、補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有する。この補強繊
維織物４３ａ、４３ｂは、特殊な形態（いわゆるノンク
リンプ織物）を除き、多かれ少なかれクリンプを有する
ので、構造的に圧縮に対しては弱い。したがって、エネ
ルギー吸収部材４１が、図２に示したように、部材端部
において両側に拡開するように破壊する際、その拡開が
円滑に行われるとともに、破壊は必ず外面側、つまり補
強繊維織物４３ａ、４３ｂを含む層４６ａ、４６ｂ側か
ら起こり、安定した一定の破壊のメカニズムが得られ
る。
は、補強繊維織物４３ａ、４３ｂを有する。この補強繊
維織物４３ａ、４３ｂは、特殊な形態（いわゆるノンク
リンプ織物）を除き、多かれ少なかれクリンプを有する
ので、構造的に圧縮に対しては弱い。したがって、エネ
ルギー吸収部材４１が、図２に示したように、部材端部
において両側に拡開するように破壊する際、その拡開が
円滑に行われるとともに、破壊は必ず外面側、つまり補
強繊維織物４３ａ、４３ｂを含む層４６ａ、４６ｂ側か
ら起こり、安定した一定の破壊のメカニズムが得られ
る。
【００１２】すなわち、本発明に係るエネルギー吸収部
材においては、主として内層側のＵＤ補強繊維層を含む
層によって、部材変形に対して高い抗力、ひいては高い
エネルギー吸収性能が発揮され、外層側の補強繊維織物
を含む層によって、とくに部材破壊の際のメカニズムが
安定し、予定された一定の破壊動作が安定かつ円滑に行
われる。その結果、エネルギー吸収部材の高い吸収エネ
ルギー量と、安定した性能、作動との両方が同時に達成
される。
材においては、主として内層側のＵＤ補強繊維層を含む
層によって、部材変形に対して高い抗力、ひいては高い
エネルギー吸収性能が発揮され、外層側の補強繊維織物
を含む層によって、とくに部材破壊の際のメカニズムが
安定し、予定された一定の破壊動作が安定かつ円滑に行
われる。その結果、エネルギー吸収部材の高い吸収エネ
ルギー量と、安定した性能、作動との両方が同時に達成
される。
【００１３】上記のような効率のよいエネルギー吸収を
さらに助長するために、上記部材厚さ方向中心部位の補
強繊維層両側の補強繊維層は、部材厚さ方向中心部位の
補強繊維層に対し対称に積層されることが好ましい。こ
のような対称積層構成とすることにより、部材が厚さ方
向中心から両側に裂けるように破壊する際、該両側部分
のもつ強度がともに最大限に効率よく発揮され、より高
いエネルギー吸収量が得られる。
さらに助長するために、上記部材厚さ方向中心部位の補
強繊維層両側の補強繊維層は、部材厚さ方向中心部位の
補強繊維層に対し対称に積層されることが好ましい。こ
のような対称積層構成とすることにより、部材が厚さ方
向中心から両側に裂けるように破壊する際、該両側部分
のもつ強度がともに最大限に効率よく発揮され、より高
いエネルギー吸収量が得られる。
【００１４】本発明において、補強繊維の種類は特に限
定されず、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、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
維などから適当に選ぶことができる。
定されず、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、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
維などから適当に選ぶことができる。
【００１５】また、本発明の複合材料のマトリクスとな
る樹脂としても、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。
る樹脂としても、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。
【００１６】また、補強繊維が炭素繊維からなる場合に
は、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、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。
【００１７】また、補強繊維が炭素繊維からなる場合、
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
エネルギー吸収能力が向上する。
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
エネルギー吸収能力が向上する。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】〔特性の測定方法および効果の評価方法〕
以下に、上記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
以下に、上記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
【００２６】（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。
【００２７】（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。
【００２８】
【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、少な
くとも３層の補強繊維層を有する、樹脂と補強繊維との
複合材料から構成するとともに、内層には一方向に引き
揃えられた補強繊維を、外層には補強繊維織物を、それ
ぞれ配設し、ＵＤ補強繊維によって部材破壊に対する強
度を高めるとともに、補強繊維織物によってエネルギー
吸収時の部材の破壊が一定のメカニズムで円滑に開始、
進行するようにしたので、エネルギー吸収性能が高く、
かつ、性能の安定した信頼性の高い、各種分野に好適に
使用できる実用性の高いエネルギー吸収部材を実現でき
る。
ー吸収部材によるときは、エネルギー吸収部材を、少な
くとも３層の補強繊維層を有する、樹脂と補強繊維との
複合材料から構成するとともに、内層には一方向に引き
揃えられた補強繊維を、外層には補強繊維織物を、それ
ぞれ配設し、ＵＤ補強繊維によって部材破壊に対する強
度を高めるとともに、補強繊維織物によってエネルギー
吸収時の部材の破壊が一定のメカニズムで円滑に開始、
進行するようにしたので、エネルギー吸収性能が高く、
かつ、性能の安定した信頼性の高い、各種分野に好適に
使用できる実用性の高いエネルギー吸収部材を実現でき
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 一方向に引き揃えられた補強繊維 ４３ａ、４３ｂ 補強繊維織物 ４４ エネルギー吸収軸 ４５ａ、４５ｂ 一方向に引き揃えられた補強繊維を有
する複合材料層 ４６ａ、４６ｂ 補強繊維織物を有する複合材料層
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 一方向に引き揃えられた補強繊維 ４３ａ、４３ｂ 補強繊維織物 ４４ エネルギー吸収軸 ４５ａ、４５ｂ 一方向に引き揃えられた補強繊維を有
する複合材料層 ４６ａ、４６ｂ 補強繊維織物を有する複合材料層
─────────────────────────────────────────────────────
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
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも３層の補強繊維層を有する、
樹脂と補強繊維との複合材料からなり、内層には一方向
に引き揃えられた補強繊維が、外層には補強繊維織物
が、それぞれ配設さ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】 厚さ方向中心両側には一方向に引き揃え
られた補強繊維の層が、両最外側には補強繊維織物の層
が配設されている、請求項１のエネルギー吸収部材。 - 【請求項３】 前記厚さ方向中心部位の補強繊維層の両
側に位置する補強繊維層が、厚さ方向中心部位の補強繊
維層に対して対称をなしている、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 |
|---|---|---|---|
| JP11527093A JP3362447B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | エネルギー吸収部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11527093A JP3362447B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | エネルギー吸収部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06307477A JPH06307477A (ja) | 1994-11-01 |
| JP3362447B2 true JP3362447B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=14658515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11527093A Expired - Fee Related JP3362447B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | エネルギー吸収部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3362447B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2889505A4 (en) * | 2012-08-27 | 2016-07-06 | Toray Industries | ENERGY ABSORBING ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3465555B2 (ja) * | 1997-10-08 | 2003-11-10 | 三菱自動車工業株式会社 | エネルギ吸収部材 |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP11527093A patent/JP3362447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2889505A4 (en) * | 2012-08-27 | 2016-07-06 | Toray Industries | ENERGY ABSORBING ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06307477A (ja) | 1994-11-01 |
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Legal Events
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