JP6739932B2 - 補強材および補強材付樹脂部材 - Google Patents

Description

本発明は、補強材および補強材付樹脂部材に関する。

従来、シート状の補強材が提案されており、例えば特許文献１には、平面状の補強シートを平らな板材に貼り付けて補強することが開示されている。

特許文献１では、補強シートは、平らな板材の平面に貼り付けられているが、補強対象物の表面は、２次元平面だけでなく、曲面等の３次元形状を有する場合もあり、その場合、平面状の補強シートを補強対象物表面の３次元形状に沿うように変形させつつ貼り付けなければならない。

特許第５４８９５７１号公報

しかしながら、補強シートは、補強性向上ためにある程度の剛性を有しており、柔軟に変形し難い。そのため、３次元形状を有する補強対象物表面に対し、従来のような平面状の補強シートを変形させつつ貼り付けると、浮き等によって補強シートが補強対象物に密着せず、その結果、補強性低下を招く虞がある。また、それらが密着するように入念な貼り付けを行うと、作業性が低下する。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、３次元形状を有する補強対象物表面に対し簡単で確実な貼り付けが行われ、良好な補強性を発揮できる補強材および補強材付樹脂部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の補強材は、補強対象物に貼り付けられて前記補強対象物を補強する補強材であって、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一種の材料によって２５０μｍ〜２ｍｍの厚さに形成された薄肉基材と、当該薄肉基材の表面に設けられた接着層と、当該接着層の表面に配置された剥離フィルムと、を有し、前記薄肉基材、前記接着層、および前記剥離フィルムは、一体的に成形されており、前記補強対象物の少なくとも一部の３次元形状に沿う立体形状を有する。

上記目的を達成するための本発明の補強材付樹脂部材は、樹脂部材に補強材が貼り付けられた補強材付樹脂部材であって、前記補強材は、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一種の材料によって２５０μｍ〜２ｍｍの厚さに形成された薄肉基材と、当該薄肉基材の表面に設けられ前記樹脂部材に前記薄肉基材を接着した接着層と、を有し、前記薄肉基材は、前記樹脂部材の少なくとも一部の３次元形状に沿う立体形状に成形されている。

上記構成を有する補強材および補強材付樹脂部材では、補強材は、補強対象物の３次元形状に沿うように予め形作られている。このため、補強材と補強対象物とは単に形状を合わせて貼り付ければよく、従来のように補強対象物の形状に沿って入念に変形させなくても補強材は補強対象物に密着する。従って、本発明によれば、３次元形状を有する補強対象物表面に対し、補強材の簡単で確実な貼り付けが行われ、良好な補強性を発揮できる。

補強対象物であるバンパーおよび第１実施形態の補強材の斜視図である。 補強対象物であるバンパーに対する第１実施形態の補強材の貼り付けを示す斜視図である。 第１実施形態の補強材付樹脂部材を示す斜視図である。 補強対象物であるバンパーおよび第２実施形態の補強材の斜視図である。 補強対象物であるバンパーに対する第２実施形態の補強材の貼り付けを示す斜視図である。 補強材が貼り付けられていない比較例の補強対象物の強度測定を示す図である。 実施例１の補強材が貼り付けられた補強対象物の強度測定を示す図である。 実施例２の補強材が貼り付けられた補強対象物の強度測定を示す図である。 実施例３の補強材が貼り付けられた補強対象物の強度測定を示す図である。 実施例４の補強材が貼り付けられた補強対象物の強度測定を示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態および実施例を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態の補強材１００は、薄肉基材１０１、接着層１０２、および、剥離フィルム１０３を有し、自動車のバンパー１１０（補強対象物）の補強に用いられる。

バンパー１１０は、例えば、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等よって形成された樹脂部材である。

薄肉基材１０１、接着層１０２、および剥離フィルム１０３は、一体的に成形されており、バンパー１１０の裏側の角部１１１に沿う立体形状を有する。薄肉基材１０１、接着層１０２、および剥離フィルム１０３は、例えば、これらが積層された平らなシート材を、型を用いてプレスすることによって成形される。

角部１１１は、湾曲した形状を有する。角部１１１から車幅方向Ｄ１に離間した角部１１２は、車両の前後方向Ｄ２に対し、角部１１１と対称な形状を有しており、補強材１００は、車両の前後方向Ｄ２のまわりに１８０°回転するように向きを変えることによって、角部１１２に沿った形状を有する。このため、角部１１１に沿う形状と角部１１２に沿う形状とを別々に成形しなくてもよく、部品の種類の増加を抑制できる。

なお、角部１１１、１１２の形状は、車両の前後方向Ｄ２のまわりに回転対称な形状に限定されず、非対称であってもよく、その場合、角部１１１に沿った立体形状を有する補強材と、角部１１２に沿った立体形状を有する補強材とが別々に成形される。

薄肉基材１０１は、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一種の材料によって形成されている。薄肉基材１０１は、２５０μｍ〜２ｍｍの厚さを有する。

薄肉基材１０１が２５０μｍ以上の厚さを有することによって、補強に必要な強度が得られる。薄肉基材１０１の厚さが増加するのにともなって強度が向上する。また、薄肉基材１０１が２ｍｍ以下の厚さを有することによって、厚さの増加にともなう成形性の低下が抑制される。特に薄肉基材１０１の厚さが１ｍｍ以下であれば成形が容易である。

薄肉基材１０１の厚さは、２５０μｍ〜２ｍｍの範囲であれば特に限定されないが、補強性および成形の容易さを考慮して、好ましくは４００μｍである。

接着層１０２は、薄肉基材１０１の表面、本実施形態では薄肉基材１０１の一方の面の全体に設けられている。

接着層１０２を形成する材料は、バンパー１１０に対して接着性を有するものであれば特に限定されず、接着剤または粘着剤のいずれも使用できる。その具体例として、アクリル系接着剤／粘着剤、シリコーン系接着剤／粘着剤、ゴム系接着剤／粘着剤、ビニルエーテル系接着剤／粘着剤、ホットメルト型接着剤／粘着剤等が挙げられる。これらの接着剤／粘着剤は、溶剤型またはエマルジョン型のいずれであってもよい。

接着層１０２の厚さは、例えば１〜１００μｍ、好ましくは２〜７０μｍであるが、これらに限定されない。

剥離フィルム１０３は、接着層１０２の表面に配置されており、接着層１０２に対し、薄肉基材１０１と反対側の面の全体を覆うように配置されている。剥離フィルム１０３は、接着層１０２に細かなゴミや手の油等が付着して接着力が低下するのを防ぐ。

剥離フィルム１０３を形成する材料は、特に限定されないが、薄肉基材１０１および接着層１０２とともに、成形される形状に追従可能なように延伸性を有する材料が好ましい。

剥離フィルム１０３を形成する延伸可能な材料として、例えば、ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン等のポリオレフィン、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、無延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、無延伸ポリブチレンテレフタレート、無延伸ポリエチレンナフタレート等の無延伸ポリエステル等が挙げられる。

剥離フィルム１０３の厚さは、例えば、剥離のし易さ、成形のし易さ等を考慮して決定され、例えば５〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００μｍであるが、これらに限定されない。

剥離フィルム１０３は、薄肉基材１０１の縁からはみ出す把持部（不図示）を有してもよい。剥離フィルム１０３がこのような把持部を有することによって、作業者は把持部を介して簡単に剥離フィルム１０３を摘まむことができるため、剥離フィルム１０３を剥がし易い。

図２に示すように、補強材１００は、角部１１１に貼り付けられて角部１１１を補強する。作業者は、剥離フィルム１０３を接着層１０２から剥がし、補強材１００を角部１１１に貼り付ける。貼り付けの際、作業者は補強材１００の形状と角部１１１の形状とを合わせる。補強材１００は、接着層１０２によって角部１１１に貼り付く。

図３に示すように、角部１１２にも角部１１１と同様にして補強材１００が貼り付けられ、補強材付バンパー１２０が形成される。

次に本実施形態の作用効果を述べる。

補強材１００は、角部１１１（角部１１２）の３次元形状に沿うように予め形作られている。このため、補強材１００と角部１１１（角部１１２）とは、単に形状を合わせて貼り付ければよく、補強材１００は、角部１１１（角部１１２）の形状に沿うように入念に変形させなくても角部１１１（角部１１２）に密着する。従って、本実施形態によれば、３次元形状を有する角部１１１（角部１１２）に対し、補強材１００の簡単で確実な貼り付けが行われ、良好な補強性を発揮できる。

本実施形態と異なり、補強材１００を用いることなくバンパー１１０の所望の箇所を補強しようとすると、例えば補強したい箇所でバンパー１１０の厚さが厚くなるようにしなければならず、バンパー１１０の設計や作製工程が複雑になる。特に、所定の３次元形状を維持しつつ厚さを厚くしようとすると、設計や作製工程が複雑になり易い。

一方、本実施形態によれば、単に補強材１００を貼り付ければよく、バンパー１１０自体についての複雑な設計や作製工程の手間が抑えられるため、３次元形状を有する箇所を簡単に補強できる。

薄肉基材１０１がバンパー１１０と同じ材料によって形成されていれば、不用になった補強材付バンパー１２０を廃棄する際、バンパー１１０から補強材１００を剥がして分別しなくて済む。従って廃棄作業が簡単である。

補強対象物である樹脂部材として、バンパー１１０が補強材１００によって補強されるため、バンパー１１０の耐衝撃性を向上できる。

＜第２実施形態＞
図４に示すように、第２実施形態の補強材２００は、薄肉基材１０１と接着層１０２とが交互に２組積層されている点で、第１実施形態と異なる。他の構成については、本実施形態は第１実施形態と同様であり、図中で同一の符号を付し、ここでの重複する説明を省略する。

薄肉基材１０１と接着層１０２との複数の組および剥離フィルム１０３は、一体的に成形されており、角部１１１に沿う立体形状を有する。また、補強材２００は、第１実施形態と同様に向きを変えて角部１１２に対しても用いることが可能である。各薄肉基材１０１自体の構成、各接着層１０２自体の構成、および剥離フィルム１０３自体の構成は、第１実施形態と同様である。

図５に示すように、作業者は、剥離フィルム１０３を剥がし、補強材２００を角部１１１に貼り付ける。補強材２００は、積層方向の端に位置する露出した接着層１０２によって、角部１１１に貼り付く。作業者は、同様にして角部１１２にも補強材２００を貼り付けて補強材付バンパーを形成する。

本実施形態では、薄肉基材１０１と接着層１０２とが交互に複数組積層されることによって厚さが増しているため、補強材２００は、より高い強度を有することができる。

本実施形態と異なり、第１実施形態において薄肉基材１０１の厚さを増加させることによっても強度を向上させることが可能であるが、本実施形態のように接着層１０２を介した積層構造とすることによって、強度を高めつつ柔軟性の低下を抑制できる。また、柔軟性の低下が抑制されるため、補強材２００は厚さが増してもバンパーに密着させ易い。

第１実施形態と共通する構成によって奏される作用効果については、本実施形態は第１実施形態と同様である。

次に、補強材による補強性の向上について、本発明者らが実際に検証した検証結果を述べる。

＜比較例＞
図６に示すように、本発明者らは、補強材が貼り付けられていない補強対象物３１０の強度を比較例として測定した。

補強対象物３１０は、中空な半球形状を有し、ポリプロピレンによって形成されている。補強対象物３１０の外径Ｒは１００ｍｍであり、補強対象物３１０の厚さｔは２ｍｍである。

本発明者らは、互いに離間して配置された板状の台３３０の上に補強対象物３１０を載せた。台３３０の厚さは２ｍｍである。補強対象物３１０は、円形形状を有する開口部３１１の側が台３３０に接するように置かれている。その状態で、本発明者らは、補強対象物３１０の頂点３１２をプッシュプルゲージ３４０によって押し、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な力を測定した。プッシュプルゲージ３４０の先端の径φは１５ｍｍである。

測定の結果、補強材が貼り付けられていない補強対象物３１０については、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な押し込み力は、１０．５Ｎであった。

次に実施例について述べる。

＜実施例１＞
図７に示すように、実施例１では、補強対象物３１０の内側に補強材３００が貼り付けられた補強材付樹脂部材３２０について、強度が測定された。

補強材３００は、薄肉基材３０１と、接着層３０２と、を有する。薄肉基材３０１および接着層３０２は、一体的に成形されており、補強対象物３１０の内側に沿う中空な半球形状を有する。

薄肉基材３０１は、補強対象物３１０と同じポリプロピレンによって形成されている。薄肉基材３０１の厚さは２ｍｍである。

本発明者らは、比較例と同様、頂点３１２をプッシュプルゲージ３４０によって押し、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な押し込み力を測定した。

測定の結果、補強材付樹脂部材３２０に対して必要な押し込み力は、２１．５Ｎであった。

＜実施例２＞
図８に示すように、実施例２では、補強対象物３１０の内側に補強材４００が貼り付けられた補強材付樹脂部材４２０について、強度が測定された。

補強材４００は、実施例１の薄肉基材３０１と異なる材料によって形成された薄肉基材４０１を有する。接着層３０２は実施例１と同様である。

薄肉基材４０１は、ＡＢＳ樹脂によって形成されている。薄肉基材４０１は、実施例１の薄肉基材３０１と同様の形状を有し、２ｍｍの厚さを有する。

本発明者らは、他の例と同様、頂点３１２をプッシュプルゲージ３４０によって押し、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な押し込み力を測定した。

測定の結果、補強材付樹脂部材４２０に対して必要な押し込み力は、２０．０Ｎであった。

＜実施例３＞
図９に示すように、実施例３では、補強対象物３１０の内側に補強材５００が貼り付けられた補強材付樹脂部材５２０について、強度が測定された。

補強材５００は、実施例２の薄肉基材４０１よりも薄い薄肉基材５０１を有する。接着層３０２は他の実施例と同様である。薄肉基材５０１は、４００μｍの厚さの中空な半球形状を有し、ＡＢＳ樹脂によって形成されている。

本発明者らは、他の例と同様、頂点３１２をプッシュプルゲージ３４０によって押し、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な押し込み力を測定した。

測定の結果、補強材付樹脂部材５２０に対して必要な押し込み力は、１５．０Ｎであった。

＜実施例４＞
図１０に示すように、実施例４では、補強対象物３１０の内側に補強材６００が貼り付けられた補強材付樹脂部材６２０について、強度が測定された。

補強材６００は、実施例３の薄肉基材５０１と接着層３０２との組を２組積層した構成を有する。薄肉基材５０１自体の構成、および接着層３０２自体の構成は、実施例３と同様である。各薄肉基材５０１は、ＡＢＳ樹脂によって形成されており、４００μｍの厚さを有する。

本発明者らは、他の例と同様、頂点３１２をプッシュプルゲージ３４０によって押し、頂点３１２を２ｍｍほど押し込むのに必要な押し込み力を測定した。

測定の結果、補強材付樹脂部材６２０に対して必要な押し込み力は、２１．３Ｎであった。

比較例および実施例１〜４の結果を下の表１にまとめて示す。

比較例および実施例１〜４の結果から、数百μｍ程度の厚さを有する補強材によって補強対象物の強度を向上できることが確認され、また、補強材の厚さが増加するのにともなって強度はより向上することが確認できた。

本発明は、上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。

例えば、補強対象物は、特に限定されず、フロントバンパーでもリアバンパーでもよく、また、バンパーに限定されず、インストルメントパネル等、自動車に用いられる他の部材であってもよい。また、補強対象物は、家電、パソコン、およびスマートフォン等の電気製品で用いられる部材、または建築用の部材等、自動車以外の分野で用いられる部材であってもよい。例えば、家電製品の樹脂製のケーシングに対して本発明の補強材を適用することによって、樹脂部材であるケーシングを補強できる。

また、本発明の補強材は、補強対象物として金属によって形成された部材に貼り付けられてもよいが、金属部材に比べて比較的強度が低い樹脂部材に貼り付けられることによって、より効果的な補強を行うことができる。

また、補強材の立体形状は、上記実施形態のような湾曲した形状、上記実施例のような中空な半球形状に限定されず、例えば曲面と角張った形状とが組み合わさったような、より複雑な立体形状であってもよい。

また、例えば補強対象物が比較的小さい場合、補強材は、補強対象物全体の３次元形状に沿う立体形状に成形され、補強対象物の全体に貼り付けられてもよい。

また、第２実施形態のような薄肉基材と接着層との組が積層された形態について、積層されるそれらの組の数は第２実施形態のように２組に限定されず、３組以上であってもよい。

また、剥離フィルムは、スリット状の切れ込みによって区切られた複数の構成片によって構成されていてもよい。このような構成によって、剥離フィルムを部分的に剥がせるため、貼り付けの際の位置合わせにおいて補強材全体が補強対象物に貼り付かず、貼り直しが容易であり、補強材の貼り付け位置を簡単に修正できる。

１００、２００、３００、４００、５００、６００ 補強材、
１０１、３０１、４０１、５０１ 薄肉基材、
１０２、３０２ 接着層、
１０３ 剥離フィルム、
１１０ バンパー（補強対象物、樹脂部材）、
１１１、１１２ 角部（補強対象物の一部）、
１２０ 補強材付バンパー（補強材付樹脂部材）、
３１０ 補強対象物（樹脂部材）、
３１１ 開口部、
３１２ 補強対象物の頂点、
３２０、４２０、５２０、６２０ 補強材付樹脂部材、
３３０ 台、
３４０ プッシュプルゲージ。

Claims (7)

1. 補強対象物の裏面に貼り付けられて前記補強対象物を補強する補強材であって、
   塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一種の材料によって２５０μｍ〜２ｍｍの厚さに形成された薄肉基材と、
   当該薄肉基材の表面に設けられた接着層と、
   当該接着層の表面に配置された剥離フィルムと、を有し、
   前記薄肉基材、前記接着層、および前記剥離フィルムは、一体的に成形されており、前記補強対象物の裏面の少なくとも一部の３次元形状に沿う立体形状を有する、補強材。
2. 前記薄肉基材と前記接着層とが交互に複数組積層されている、請求項１に記載の補強材。
3. 前記薄肉基材は、前記補強対象物と同じ材料によって形成されている、請求項１または請求項２に記載の補強材。
4. 前記剥離フィルムは、スリット状の切れ込みによって区切られた複数の構成片によって構成されている、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の補強材。
5. 樹脂部材の裏面に補強材が貼り付けられた補強材付樹脂部材であって、
   前記補強材は、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一種の材料によって２５０μｍ〜２ｍｍの厚さに形成された薄肉基材と、当該薄肉基材の表面に設けられ前記樹脂部材に前記薄肉基材を接着した接着層と、を有し、
   前記薄肉基材は、前記樹脂部材の裏面の少なくとも一部の３次元形状に沿う立体形状に成形されている、補強材付樹脂部材。
6. 前記樹脂部材はバンパーである、請求項５に記載の補強材付樹脂部材。
7. 前記補強材は、前記薄肉基材と当該薄肉基材の表面に設けられた接着層とが交互に複数組積層されている、請求項５または請求項６に記載の補強材付樹脂部材。