JP6799505B2 - ピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板 - Google Patents
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Description
また、自動車のピラーレス化は、走行時の死角を減少させることで歩行者の安全が確保できるだけでなく、ピラーによる圧迫感から解放されドライバーがより快適なドライブを楽しめるため、近年、そのニーズはより一層高まっている。
ピラーによりフロントウインドウが支えられる車体の構造の場合、通常、特許文献1の段落0029等に記載されているように、周縁部に黒色樹脂層を設け、黒色樹脂層の表面に接着剤を塗布して、車両用ウインドウ部材を固定することが知られている。このような構造とすることで、車外からの接着剤の透視を防止することができる。
また、特許文献2では、中央部が厚く周縁部が薄い構造である特殊な樹脂製ウインドウパネルが提供されている。
しかしながら、特許文献2に記載の樹脂製ウインドウパネルをピラーの存在しない車体に採用すると、走行中、樹脂製ウインドウパネルに空気抵抗によるゆがみが発生してしまい、良好な視界を得ることができない。
しかしながら、このようなウインドシールドは、150km/hほどの高速で走行することは想定されていないため、自動車のピラーレスフロントウインドウに用いることは到底できない。
一方、バイクの中には150km/hほどの高速で走行するものもあるが、その場合、装着するウインドシールドは視認性を犠牲にした小さいサイズのものでしかない。
〈1〉樹脂基板の最長辺(SA)が車体(3)に固定されるピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板であって、
上記樹脂基板は、平均厚み(d1)が3mm〜7mmである視認部(1)および厚みが上記(d1)の1.3倍以上である厚肉部(2)を有する偏肉構造物で、かつ、下記(a)〜(d)の全ての要件を満たす、ピラーレスフロントウインドウ用の樹脂基板:
(a)中央に薄肉の視認部(1)を有し、上記最長辺(SA)の対辺(SB)と、上記最長辺(SA)および上記最長辺の対辺(SB)の端部をそれぞれ結ぶ2辺(SCおよびSD)の合計3辺(SB、SCおよびSD)に厚肉部(2B、2Cおよび2D)を有しており、
(b)上記視認部(1)および厚肉部(2)が、JIS K7105で測定された6mm厚みのヘーズが5%以下を満足する光透過性熱可塑性樹脂を用いてなり、
(c)上記最長辺(SA)の長さ(L1)が、900mm以上2000mm以下であり、
(d)上記厚肉部(2B、2Cおよび2D)の平均厚み(d2B、d2Cおよびd2D)がそれぞれ上記d1の3.0倍以下で、かつその面積が、上記樹脂基板全体の面積の3〜20%を占めること:。
〈2〉上記樹脂基板の最長辺(SA)の長さ(L1)と、上記SCおよびSDに存在する厚肉部(2Cおよび2D)の平均幅(L2CおよびL2D)との比(L2C/L1およびL2D/L1)が、それぞれ0.01以上0.06以下である、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈3〉上記樹脂基板の全重量(W1)と、上記SB、SCおよびSDに存在する厚肉部(2B、2Cおよび2D)の合計重量(W2)との比(W2/W1)が、0.070以上0.230以下である、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈4〉上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に連続的に減少する構成(傾斜厚肉部(5))を含む、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈5〉上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に一定となる構成(一定厚肉部(4))を含む、上記4項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈6〉上記樹脂基板の全重量(W1)と上記SB、SCおよびSDに存在する一定厚肉部(4B、4Cおよび4D)の重量(W3)との比(W3/W1)が、0.060以上0.210以下である、上記5項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈7〉上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に最大傾斜角度45°以下で減少する構成を含む、上記4に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈8〉上記一定厚肉部(4)から傾斜厚肉部(5)となる境界領域における最少曲率半径(R1)が3mm以上30mm以下である、請求項5に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈9〉上記樹脂基板は、車内側にのみ厚肉部(2)を有する、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈10〉上記樹脂基板は、最大曲率半径が500〜5000mmの湾曲部を有する、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈11〉上記樹脂基板は、最大投影面積が270,000mm2〜1,200,000mm2の基板である、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈12〉上記樹脂基板における一定厚肉部(4B、4Cおよび4D)の厚みが8mm〜12mmである、上記5項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈13〉上記樹脂基板は、上記厚肉部(2)も含む全領域が同一の光透過性熱可塑性樹脂を用いてなる、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈14〉上記光透過性熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂である、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
〈15〉樹脂基板の最長辺(SA)と、上記SCおよびSDのそれぞれ半分の長さ部分をカウルによって車体に固定して150km/hで走行した際の空気抵抗から算出した荷重25.8kgf(253.0N)を前方から加えた際の最大ミーゼス応力が0.50以下である、上記1項に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
まず、本発明のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板の形状について説明する。
本発明のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板について、その一例を図1〜4を用いて説明する。
本発明のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板に用いる光透過性熱可塑性樹脂としては、走行時の視界を良好なものとするために用いられるものであって、JIS K7105で測定された6mm厚みのヘーズが5%以下を満足する光透過性熱可塑性樹脂を用いる。JIS K7105で測定された6mm厚みのヘーズは、好ましくは4%以下、さらに好ましくは3%以下を満足することが好ましい。
式:ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c
上記の式において、[η]は極限粘度を表し、[η]=1.23×10−4M0.83であり、また、c=0.7である。
このようなポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量を求める手法は、例えば、特開2002−129003号公報の段落[0033]〜[0034]に説明されている。
本発明のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板には、耐候性および耐摩耗性を改善するために、ハードコート層を設けてもよく、耐候性および耐摩耗性の観点からは好ましい態様である。ハードコート層としては、それ自体公知のものを採用でき、アクリル樹脂層を湿式コーティングする方法、オルガノシロキサン系樹脂の硬化膜を湿式コーティングする方法、有機珪素化合物のプラズマCVD層を設ける方法、特開2013−170209号公報等に記載の鱗片状の金属酸化物微粒子からなるナノシート層を積層する方法などを上げることができ、これらは単独に限らず組合せて用いても良い。
本発明のピラーレスウインドウ用樹脂基板は、カウル等を用いて車体に取り付けられることが好ましい。
具体的には、図1に示すように、上記樹脂基板の最長辺および該最長辺の両端を含む2辺の約半分をカウル等で車体に取り付けられることが好ましい。固定の際には、ネジおよび接着剤等が好ましく用いられる。
ピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板をカウルに固定して150km/hで走行した際の空気抵抗から算出した荷重25.8kgf(253.0N)をピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板の前方から加えた際のミューゼス応力を解析ソフトNX I−deas6.1を用いてシミュレーションして、得られたミューゼス応力の値の最大値を最大ミューゼス応力の値とした。
シミュレーションにおいて、材料物性の値は、ポリカーボネートの密度は1,200kg/m3、弾性率は2,400MPa、ポアソン比は0.38の値を採用した。
目視観察は、屋外で天気の良い日中に行い、成形した樹脂基板を車体に取り付け、運転席から樹脂基板を通して遠方の外部を見て、外部の状況・景色をほとんど歪なく見ることができる場合を〇、視認性に支障をきたす歪が観察される場合を×と評価した。
<樹脂材料>
ビスフェノールAとホスゲンから界面縮重合法により製造された粘度平均分子量22,400のポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製:パンライトL−1225WP)を用いた。
前記ポリカーボネート樹脂パウダー99.430重量部、Cs0.33WO3(平均粒子径5nm)約23%および有機分散樹脂からなる赤外線遮蔽剤(住友金属鉱山(株)製YMDS−874)0.07(0.16)重量部、ベンゾトリアジン系紫外線吸収剤(チバ・スペシャリティケミカルズ社製:Tinuvin1577)0.300重量部、リン系安定剤(クラリアントジャパン(株)製P−EPQ)0.030重量部、ヒンダードフェノール系安定剤(旭電化工業(株)製AO412S)0.050重量部、脂肪酸フルエステル(コグニスジャパン(株)製:VPG861)0.100重量部、脂肪酸部分エステル(理研ビタミン(株)製:リケマールS−100A)0.020重量部の割合で計量して混合しブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練し、ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを得た。
上記の樹脂材料のペレットをプラテンの4軸平行制御機構を備えた射出プレス成形可能な大型成形機((株)名機製作所製:MDIP2100、最大型締め力33540kN)を用いて、図3に示すような、視認部(1)、一定厚肉部(5)および傾斜厚肉部(4)を有する視認部ピラーレスウインドウ用樹脂基板を射出圧縮成形した。ここで、上記一定厚肉部(5)および傾斜厚肉部(4)は、図4に示す通り車内側にのみ有するように成形した。
視認部の平均厚み(d1)は6.0mmであり、一定厚肉部(4)の厚み(d2)は10mmであり、上記一定厚肉部(4)から傾斜厚肉部(5)となる境界領域における最少曲率半径(R1)は5mmであり、上記傾斜厚肉部(4)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に最大傾斜角度30°であった。
また、厚肉部(2B、2Cおよび2D)の面積は、上記樹脂基板全体の面積の10%を占めていた。
また、上記最長辺(SA)の長さ(L1)は、1300mm、上記SCおよびSDに存在する厚肉部(2Cおよび2D)の平均幅(L2CおよびL2D)は、それぞれ32.0mm、上記(L1)と、上記(L2CおよびL2D)との比(L2C/L1およびL2D/L1)は、それぞれ0.025であった。
また、SBの長さは1100mm、SCおよびSCの長さはそれぞれ440mm、SAとSBを結ぶ最短の長さは650mmであった。
また、上記樹脂基板の全重量(W1)は、5.96kgであり、上記SB、SCおよびSDに存在する厚肉部(2B、2Cおよび2Dの合計重量(W2)は0.68kgであり、その比である(W2/W1)は、0.114であった。
また、上記樹脂基板の全重量(W1)と上記一定厚肉部(4)の重量(W3)は0.64kgであり、その比(W3/W1)は、0.107であった。
上記樹脂基板は、最大投影面積が780000mm2であった。
実施例1で得られたピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板について、上記評価1の方法でミューゼス応力をシミュレーションしたところ、図12に示したように、上記SAの中央部分、および上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分に応力が集中することが判明した。なかでも最も応力が集中する部分は、上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分であり、最大ミューゼス応力の値は0.46MPaであった。なお、図12に示すシミュレーション結果は、ミューゼス応力が小さいほど黒くミューゼス応力が大きいほど白く表示されている。
実施例1において、厚肉部を有さない前面フラットな樹脂基板とする以外は、実施例1と同じ条件でピラーレスウインドウ用樹脂基板を成形した。
視認部の平均厚み(d1)は6.0mmであった。上記最長辺(SA)の長さ(L1)は、1300mm、SBの長さは1100mm、SCおよびSCの長さはそれぞれ440mm、SAとSBを結ぶ最短の長さは650mmであった。
また、上記樹脂基板の全重量(W1)は、5.62kgであった。
上記樹脂基板は、図7aに示すように湾曲部を有し、最大曲率半径は1550mmであった。
上記樹脂基板は、最大投影面積が780000mm2であった。
比較例1で得られたピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板について、上記評価1の方法でミューゼス応力をシミュレーションしたところ、応力が集中する部分は、図12に示した実施例1のシミュレーション結果と同様に、上記SAの中央部分、および上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分であり、なかでも最も応力が集中する部分は、上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分であったが、その最大ミューゼス応力は、実施例1の値よりも22%も上回る0.59MPaであった。
実施例1と同じ樹脂基板の全重量(W1)が5.96kgとなるように比較例1と同じく厚肉部を有さない前面フラットな樹脂基板となるように厚みを調整して成形した以外は、実施例1と同じ条件でピラーレスウインドウ用樹脂基板を成形した。
比較例2で得られたピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板について、上記評価1の方法でミューゼス応力をシミュレーションしたところ、応力が集中する部分は、図12に示した実施例1のシミュレーション結果と同様に、上記SAの中央部分、および上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分であり、なかでも最も応力が集中する部分は、上記SCおよびSDのカウルで固定されていない中央部分であったが、その最大ミューゼス応力は、実施例1の値よりも16%上回る0.55MPaであった。
2:厚肉部
2B:最長辺と略平行に位置する対辺の厚肉部
2C:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の厚肉部
2D:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の厚肉部
2BC:2Bと2Cに挟まれた厚肉部
2BD:2Bと2Dに挟まれた厚肉部
3:カウル(車体の一部)
4:一定厚肉部
4B:最長辺と略平行に位置する対辺の一定厚肉部
4C:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の一定厚肉部
4D:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の一定厚肉部
4BC:4Bと4Cに挟まれた一定厚肉部
4BD:4Bと4Dに挟まれた一定厚肉部
5:傾斜厚肉部
5B:最長辺と略平行に位置する対辺の傾斜厚肉部
5C:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の傾斜厚肉部
5D:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の傾斜厚肉部
SA:最長辺
SB:最長辺と略平行に位置する対辺
SC:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺
SD:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺
L1:最長辺の長さ
LB:最長辺と略平行に位置する対辺の厚肉部の幅
LC:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の厚肉部の幅
LD:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の厚肉部の幅
dC:最長辺および最長辺と略平行に位置する対辺の端部を結ぶ辺の厚肉部の厚み
θ:厚肉部の厚みが視認部に至るまで最大傾斜角度
R1:一定厚肉部から傾斜厚肉部となる境界領域における最少曲率半径
PW:ピラーレスフロントウインドウ
Claims (15)
- 樹脂基板の最長辺(SA)が車体(3)に固定されるピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板であって、
上記樹脂基板は、平均厚み(d1)が3mm〜7mmである視認部(1)および厚みが上記(d1)の1.3倍以上である厚肉部(2)を有する偏肉構造物で、かつ、下記(a)〜(d)の全ての要件を満たす、ピラーレスフロントウインドウ用の樹脂基板:
(a)中央に薄肉の視認部(1)を有し、上記最長辺(SA)の対辺(SB)と、上記最長辺(SA)および上記最長辺の対辺(SB)の端部をそれぞれ結ぶ2辺(SCおよびSD)の合計3辺(SB、SCおよびSD)に厚肉部(2B、2Cおよび2D)を有しており、
(b)上記視認部(1)および厚肉部(2)が、JIS K7105で測定された6mm厚みのヘーズが5%以下を満足する光透過性熱可塑性樹脂を用いてなり、
(c)上記最長辺(SA)の長さ(L1)が、900mm以上2000mm以下であり、
(d)上記厚肉部(2B、2Cおよび2D)の平均厚み(d2B、d2Cおよびd2D)がそれぞれ上記d1の3.0倍以下で、かつその面積が、上記樹脂基板全体の面積の3〜20%を占めること:。 - 上記樹脂基板の最長辺(SA)の長さ(L1)と、上記SCおよびSDに存在する厚肉部(2Cおよび2D)の平均幅(L2CおよびL2D)との比(L2C/L1およびL2D/L1)が、それぞれ0.01以上0.06以下である、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板の全重量(W1)と、上記SB、SCおよびSDに存在する厚肉部(2B、2Cおよび2D)の合計重量(W2)との比(W2/W1)が、0.070以上0.230以下である、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に連続的に減少する構成(傾斜厚肉部(5))を含む、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に一定となる構成(一定厚肉部部(4))を含む、請求項4に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板の全重量(W1)と上記SB、SCおよびSDに存在する一定厚肉部(4B、4Cおよび4D)の重量(W3)との比(W3/W1)が、0.060以上0.210以下である、請求項5に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板の厚肉部(2)の厚みが、視認部(1)に至る方向で見た時に最大傾斜角度45°以下で減少する構成を含む、請求項4に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記一定厚肉部(4)から傾斜厚肉部(5)となる境界領域における最少曲率半径(R1)が3mm以上30mm以下である、請求項5に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板は、車内側にのみ厚肉部(2)を有する、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板は、最大曲率半径が500mm〜5000mmの湾曲部を有する、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板は、最大投影面積が270,000mm2〜1,200,000mm2の基板である、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板における一定厚肉部(4B、4Cおよび4D)の厚みが8mm〜12mmである、請求項5に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記樹脂基板は、上記厚肉部(2)も含む全領域が同一の光透過性熱可塑性樹脂を用いてなる、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 上記光透過性熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂である、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
- 樹脂基板の最長辺(SA)と、上記SCおよびSDのそれぞれ半分の長さ部分をカウルによって車体に固定して150km/hで走行した際の空気抵抗から算出した荷重25.8kgf(253.0N)を前方から加えた際の最大ミーゼス応力が0.50以下である、請求項1に記載のピラーレスフロントウインドウ用樹脂基板。
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