JPH04201753A - バンパービーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の前後端あるいは側面に取付けられるバ
ンパービームに関する。

（従来の技術） 金属製のバンパービームに代えて、繊維強化合成樹脂製
のバンパービームを用いることが知られている。約１０
ｍｍ以上の長い繊維をランダムに分散して含むマトリッ
クス樹脂より成る長繊維含有樹脂体を圧縮成形金型中に
置き、高速圧縮成形することも知られている。この際に
、長い繊維は樹脂と共に相当に流動する。従って、金型
先端まで数儂〜５０ｃｍ程度樹脂が移動する場合でも、
先端部にも十分の強化繊維が存在する。ガラス繊維とポ
リプロピレンとから成るこのような長繊維含有樹脂体は
、Ａｚｄｅｌ　（登録商標）として知られている。

Ａｚｄｅｌは、自動車のシート、バッテリートレイ及び
カバー、ツールボックスドア等に実用されている。Ａｚ
ｄｅｌをバンパービームに用いることも既に提案されて
いて公知である。

（発明が解決しようとする課題） 上記のＡｚｄｅｌのような長繊維含有樹脂体から作られ
たバンパービームにおいて、より高い緩衝作用及びより
高い強度を、より少量の材料で達成することが本発明の
目的である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、熱可塑性合成樹脂内に長い不織繊維が分散し
て含まれている繊維強化合成樹脂より成る車両用バンパ
ービームにおいて、熱可塑性樹脂より成るマトリックス
中に織布が存在しかつ自体の表面が熱可塑性樹脂の薄い
層により被膜されている織布補強材が、バンパービーム
の正面及び裏面の少くとも一部においてバンパービーム
ト一体成形して備えられていることを特徴とするバンパ
ービームである。

本発明で用いる織布補強材は、熱可塑性樹脂のフィルム
と該熱可塑性樹脂よりも高い融点を持つ強化繊維または
不敵性の強化繊維より成る織布とを重ね、熱可塑性樹脂
の融点以上でかつ強化繊維の融点くもしあれば）より下
の温度に加熱して熱可塑性樹脂フィルムを溶融させ、次
に織布の平面の方向に圧力をかけることによって該溶融
樹脂を織布の繊維間に充填し、続いて冷却することによ
り作ることができる。

該織布強化材において、熱可塑性樹脂は織布の目の中に
圧入されてマトリックスを形成し、また織布の表面を薄
く被覆している。一般に、織布強化材の厚さは織布の厚
さに支配される。用いる樹脂フィルムの厚さは、単位面
積当りの樹脂量（フィルムを複数用いるときにはその合
計量）が、織布の目を充填しかつ織布の表裏を被覆する
に十分となるような厚さである。

一枚の織布と一枚の樹脂フィルムを重ね、十分に樹脂を
溶融させかつ十分に高い圧力で押圧すれば、樹脂は織布
の反対側にまで達し、表と裏がほぼ同じ織布強化材が得
られる。しかし、表と裏の樹脂量が同じである必要は必
ずしもない。あるいは、−枚の織布を二枚の熱可塑性樹
脂フィルムでサンドイッチ状にはさんで加熱・押圧して
もよい。

また、上記の織布を含む織布強化材は下記の方法によっ
ても作ることができる。即ち、溶融した熱可塑性樹脂中
に織布をくぐらせ、次にスリットを通過させることによ
って又はスタンピングで加圧して樹脂を織布の目の中に
圧入し、最後に冷却固化する。あるいは、溶融した熱可
塑性樹脂を押出機を用いて織布の片面又は両面にコーテ
ィングし、続いてローラによって又はスタンピングで加
圧し、最後に冷却固化する。あるいは、織布を織る際に
、熱可塑性樹脂から成る繊維を織り込んでおき、後にこ
れを該熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、続いて加圧す
ることによって熱可塑性樹脂の連続相（マトリックス）
を生じさせ、最後に冷却する。

上記の四つの方法によって作ることができる織布強化材
において、織布自体は３０〜９０重量％、好ましくは５
０〜８５重量％を占めることができる。

上記の織布強化材は必ずしも平らでなくともよく、後述
のようにこれを配する成形品表面の形に合致して湾曲し
ていてもよい。しかし、平らなものを用いても、後述の
圧縮成形工程で容易に変形できる。

熱可塑性樹脂マトリックスを成す樹脂は特に限定されな
いが、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエ
ステル（たとえばポリエチレンテレフタレート及びポリ
ブチレンテレフタレート〉、芳香族ポリカーボネート、
ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、あるいは樹脂ア
ロイたとえば芳香族ポリカーボネート／ボリブチレンテ
レフタレート、ポリフェニレンエーテル／ポリアミドが
挙げられる。樹脂は必要に応じて安定剤、難燃剤可塑剤
、帯電防止剤、顔料、染料、充填剤などを含んでもよい
。

強化繊維は、フィルムの樹脂よりも高い融点をもつか又
は不融性である必要があり、たとえばガラス繊維、炭素
繊維等から選ぶことができる。特にガラス繊維が好まし
い。これらを織る技術自体は公知であり、平織、斜文織
、朱子織、からみ織など適宜の織組織とすることができ
る。編組織とすることもできるが、強化目的の点から好
ましくない。繊維には表面処理剤、特にカップリング剤
を付与することができる。

一方、長繊維含有樹脂体の樹脂は、たとえば上記織布強
化材の説明において述べた樹脂から選ぶことができ、両
樹脂が同種類のものであることが好ましく、あるいは互
いに相容性の良いものであることが好ましい。特に両樹
脂が同一である場合が最も好ましい。なぜなら、成形品
において剥離の問題がないからである。上記した慣用の
添加剤などを含むことができる。

長い強化繊維は、たとえば上記織布強化材の説明で述べ
た強化繊維から選ぶことができる。ここで長い繊維又は
長繊維とは、平均５ｍｍ以上好ましくは１０〜１００ｍ
ｍの長さを有するものを言う。後述の圧縮成形の際に、
該長繊維はマトリックス樹脂と一緒に相当自由に流動す
べきなので、上記より長いと流動性が不十分である。逆
に上記より短いと強化効果が劣る。この長い繊維は、無
秩序に積み重ねられ、または互いにからみ合って積ｆ１
１重ねられてマット状にされる。所定の厚さにするなめ
に、複数のマットを重ねてもよい。あるいは、長い繊維
を、ランダムではなくて方向性を持たせて積み重ねたマ
ットでもよい。特にガラス繊維のマットが好ましく、た
とえばダイヤモンドマット、コンティニュアスマット、
ニードルマット、オーバレイマット、サーフェスマット
などを用いることができる。なお、ランダムな長繊維に
加えて、繊維の一部を特定の方向に配向して加えてもよ
い。

長繊維の割合は、長繊維含有樹脂体に対して２０〜６０
重量％、好ましくは３０〜５０重景％である。上記より
も繊維が少ないと、後述のように長繊維含有樹脂体を炉
で加熱して樹脂を溶融し、これを金型に移す際にバラバ
ラになってしまう。逆に上記よりも繊維が多いと、圧縮
成形の際に流動性が不良になり、金型先端において繊維
が不足する。

長繊維含有樹脂自体は公知であり、たとえば次のように
して作ることができる。長繊維のマットの上に溶融した
熱可塑性樹脂を押出し、この上に別の長繊維マットを重
ね、次に熱可塑性樹脂のシート２枚でサンドイッチにし
、これを炉の中で熱可塑性樹脂の融点以上に加熱すると
、熱可塑性樹脂がマットの中に入って行く。十分な時間
の後では、熱可塑性樹脂とマットが一体となって、いわ
ば綿菓子に液体が付着したような状態になる。

次にこれを型で圧縮し冷却すると、目的の長繊維含有樹
脂体ができる。市販されているＡＺｄｅ＋　（登録商標
）は、３０〜５０重量％のガラス繊維マットと７０〜５
０重景％のポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート又は後口者のアロイより成り、厚
さが３．７ｍｍであり、所望の成形品の厚さや容積に応
じて、複数枚を重ねて使用する。

次に以下で、上記の織布強化材と長繊維含有樹脂体から
成形体を作る工程について説明する。まず予め加熱炉中
で織布強化材と長繊維含有樹脂体を夫々加熱して、樹脂
を溶融させておく。このとき織布強化材は軟らかい飴の
ような状態になる。

長繊維含有樹脂体は繊維のカで元の２〜３倍の厚さに膨
れて厚い毛織毛布のようになるが、持ち上げてもバラバ
ラにはならずかつ樹脂が溶は落ちることもない。

そこで、第１図に示す金型の下型１の上に、加熱溶融し
た織布強化材３を炉から取出して素早く乗せる。織布強
化材は軟らかいので、下型の形状に沿う。次に、加熱溶
融した長繊維含有樹脂体４を炉から取出して素早く重ね
る。図では、５枚の長繊維含有樹脂体を重ねており、夫
々下の三枚と上の二枚が同じ寸法である。最後に、やは
り加熱溶融した織布強化材３′を上から被せる。（図に
おいて織布強化材３．３′の厚さは拡大して示している
。）そして、油圧で駆動される上型２を下降させると、
まず下型１と上型２のエツジが噛み合い、更に上型２が
下降すると上型２が上方の織布強化材３′を押圧するの
で、長繊維含有樹脂体４が金型エツジの方に流動する。

このとき長繊維が樹脂と一緒に流動するように高速で圧
縮することが重要であり、他方、織布強化材３．３′は
殆ど伸びない。かくして上型２が所定の位置まで下降し
たなら、その位置で停止し、樹脂が固化してから上型２
を上げて成形品を取出す。

上記の圧縮成形工程において、樹脂がポリプロピレンな
らば、炉での加熱は２００〜２２０℃、金型温度は２５
〜１０℃、圧力は１００〜１８０眩／ｄ、加圧速度は１
３ｍ／秒乃至４０／秒ば好ましく、ポリブチレンテレフ
タレートならば夫々２８５〜３００℃、９０〜１５０℃
、１４０〜２５０ｋｇ／ｃＪ、１１■／秒以上が好まし
い。芳香族ポリカーボネートならば夫々２８５〜３５０
℃、９０〜１５０℃、１４０〜２５０眩／ｄ、１７薗／
’ｃｍ以上が好ましい。加熱した織布強化材及び長繊維
含有樹脂体を炉から取り出した後に温度が下がりすぎる
のを防ぐため、作業は素早く行わねばならない。一般に
成形時間は３０〜６０秒間である。

出来上った成形品の断面は、第２図の様であり、成形品
５の上面（つまりバンパービームの正面）及び下面に、
熱可塑性樹脂を含浸された織布が長繊維含有樹脂体のマ
トリックス樹脂と一体となって配されている。即ち、こ
の面では薄い樹脂層で被われた織布が表面を成している
。バンパービーム５の厚さは、たとえば３〜１５＋＋ｏ
ｎであることができ、全体が均一な厚さである必要はな
い。成形品において表面に織布を有する個所は耐衝撃強
度が高い。成形品の全面、片面のみ、又は任意の所望の
個所に織布を配することができる。

従って本発明は上記バンパービームを作る方法をも提供
する。即ち、本発明は、繊維強化した熱可塑性合成樹脂
より成るバンパービームを作る方法において、織られて
いない長い強化繊維から成るマット及び熱可塑性樹脂マ
トリックスより構成される長繊維含有樹脂体を圧縮成形
金型中に置き、但し上記長繊維含有樹脂体の表面の少く
とも一部と金型との間に、熱可塑性樹脂より成るマトリ
ックス中に織布が存在しかつ自体の表面が熱可塑性樹脂
の薄い層により被膜されている織布補強材を配し、しか
る後に金型を閉じて圧縮成形することによって、表面近
傍に織布を有し、内部に長い不織強化繊維が分散してい
るバンパービームを作る方法である。

第３図は、本発明の一実施態様のバンパービーム及びそ
の取付は用部材を示す見取図である。バンパービーム５
の正面中央には織布補強材３が備えられている。図にお
いて見えない裏面中央にも同様に織布補強材３′が備え
られている。バンパービーム５を車両に取付けるための
サイドフレーム６の先端延長部に、バンパービームをは
め込み、たとえばボルトナツトで固定する。この取付の
ためのバンパービームのボルト穴周辺すなわち支持部に
は、衝撃の際に大きな力がかがる。

従って、該支持部にも織布補強材３″を備えることが好
ましい。なお、織布補強材の配置は上記の態様に限られ
ず、バンパービームの正面のみ、又は裏面のみに配置す
ることもできる。また、正面及び／又は裏面の全体ある
いは更に側面の全体に配置することもできる。好ましく
は、バンパービームの正面に表皮材を被せる。これは、
たとえば厚さ２〜４ｓ＋＋ｍの合成樹脂、たとえばポリ
プロピレン製であることができる。第４図はおいて、表
皮材７はバンパービーム５の正面全体を覆い、適宜の間
隔でボルトナツト８によりバンパービーム５に固定され
る。第５図は、バンパービーム５がボルトナツト９によ
りサイドフレーム６に固定される個所の断面図である。

（発明の効果） 本発明のバンパービームにおいては、要所に備えられた
織布強化材によって緩衝作用が高められ、かつ強度が上
げられている。従って、所与の緩衝効果及び強度を達成
するためには、バンパービームの厚さを低減することが
でき、より軽量のバンパーが得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明のバンパービームを作る工程を示す断
面図であり、第２図は、本発明のバンパービームの断面
図である。 第３図は、本発明のバンパービーム及び取付は用部材の
見取図であり、第４図及び第５図は取付けた状態の断面
図である。 図中の数字は、下記のものを示す。 １　下型、　　　　　２　上型 ３．３′及び３″　織布補強材 ４　長繊維含有樹脂体 ５　バンパービーム　６　サイドフレーム７　表皮材　
　　　　８及び９　ボルトナツト出　願　人：　　日本
ジ−イープラスチックス株式会社 第１図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性合成樹脂内に長い不織繊維が分散して含ま
   れている繊維強化合成樹脂より成る車両用バンパービー
   ムにおいて、熱可塑性樹脂より成るマトリックス中に織
   布が存在しかつ自体の表面が熱可塑性樹脂の薄い層によ
   り被覆されている織布補強材が、バンパービームの正面
   及び裏面の少くとも一部においてバンパービームと一体
   成形して備えられていることを特徴とするバンパービー
   ム。 ２、長い不織繊維が平均５ｍｍ以上の長さを有する請求
   項１記載のバンパービーム。 ３、バンパービームを車両に取付けるための支持部に更
   に織布補強材を備える請求項１又は２記載のバンパービ
   ーム。 ４、繊維強化した熱可塑性合成樹脂より成るバンパービ
   ームを作る方法において、織られていない長い強化繊維
   から成るマット及び熱可塑性樹脂マトリックスより構成
   される長繊維含有樹脂体を圧縮成形金型中に置き、但し
   上記長繊維含有樹脂体の表面の少くとも一部と金型との
   間に、熱可塑性樹脂より成るマトリックス中に織布が存
   在しかつ自体の表面が熱可塑性樹脂の薄い層により被覆
   されている織布補強材を配し、しかる後に金型を閉じて
   圧縮成形することによつて、表面近傍に織布を有し、内
   部に長い不織強化繊維が分散しているバンパービームを
   作る方法。