JPH1160769A - 自動車用衝撃緩衝部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃緩衝効果が高く、耐座屈性にすぐれ、且
つ軽量化を維持できる閉構造をとる自動車用衝撃緩衝部
材および該自動車用衝撃緩衝部材の生産性にすぐれた製
造方法を提供する。 【解決手段】熱可塑性樹脂からなる一体構造成形体であ
って外殻部分を除いた内部が発泡構造である自動車用衝
撃緩衝部材であり、好ましくは内部発泡構造部分が比較
的高密度であって車体の前後方向であって、長手方向に
伸びるリブ構造を形成する部分を内蔵する自動車用衝撃
緩衝部材である。また、その製造方法は、金型キャビテ
ィ内へ進退可能で突出状態のスライドコアから形成され
るキャビティ内に発泡性の熱可塑性樹脂を発泡が起こら
ないようにして射出充填した後、スライドコアを後退さ
せて内部を発泡させて自動車用衝撃緩衝部材を製造する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用衝撃緩衝
部材およびその製造方法に関する。詳しくは衝撃緩衝特
性、耐座屈性にすぐれ、生産性の向上した自動車用衝撃
緩衝部材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バンパー、バンパービーム等の自
動車用の衝撃緩衝部材としては、金属製のものが多用さ
れてきた。金属製の衝撃緩衝部材は強度的には問題ない
ものの腐食しやすいこと、重量が重く最近の省資源の要
求に対応できない欠点がある。このため、軽量化、省資
源、リサイクル性などの観点から合成樹脂製のものが採
用されるようになってきている。これらの合成樹脂製の
自動車用衝撃緩衝部材は一般に閉断面構造を有する形状
とすることが効果的であるが、金属にくらべて剛性が低
い為に、形状、肉厚分布等の最適化が必要である。

【０００３】閉断面構造を有する自動車用衝撃緩衝部材
の製造方法としては、ブロー成形による一体成形や射出
成形により前面用本体部材と裏面用部材を別々に成形
し、二次加工により張り合わせる方法がある。いずれの
方法で得られた自動車用緩衝部材も閉断面中空構造のた
め、自動車の衝突時などのように衝撃が加わった場合、
座屈変形や強度が充分でない場合がある。強度を確保し
ようとするために肉厚を増すと、製品重量が増加し樹脂
を用いるメリットが少なくなる。

【０００４】また、閉断面構造として、発泡体で形成す
ることも考えられるが、軽量化は達成できても、強度等
が不十分で実用性はない。また、発泡体を内部に挿入し
て一体化することも考えられるが、二種の材料の組み合
わせであること、二次加工を必要とすることなど、強
度、衝撃緩衝性、耐座屈性、生産性の点で実用化は難し
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、熱可塑性樹脂が有する優れた成形性を利用す
るとともに、特別な成形方法を採用することによって、
射出成形による一体成形でありながら軽量化を維持しつ
つ強度、剛性、衝撃緩衝性、耐座屈性にすぐれた自動車
用衝撃緩衝部材およびその効率的な製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、射出成形の
優れた生産性、発泡成形による軽量化について自動車用
衝撃緩衝部材への適応について種々検討を行った。その
結果、成形金型にスライドコアを採用し、発泡性樹脂と
の組み合わせにより、非発泡で高密度の外殻と低密度の
内部発泡構造部分からなる複合構造の自動車用衝撃緩衝
部材が得られることを見いだした。本発明はかかる知見
に基づいて完成したものである。

【０００７】すなわち、（１）熱可塑性樹脂からなる一
体構造成形体であって外殻部分を除いた内部が発泡構造
であることを特徴とする自動車用衝撃緩衝部材。 （２）内部発泡構造部分が比較的高密度であって車体の
前後方向リブ構造を形成する部分を内蔵する上記（１）
に記載の自動車用衝撃緩衝部材。 （３）リブ構造を長手方向に１〜４本有する上記（１）
または（２）に記載の自動車用衝撃緩衝部材。 （４）金型キャビティ内に進退可能で突出状態のスライ
ドコアから形成されるキャビティ内に発泡性の熱可塑性
樹脂を射出充填した後、次いでスライドコアを後退させ
て内部を発泡させることを特徴とする自動車用衝撃緩衝
部材の製造方法。 （５）発泡性の熱可塑性樹脂を射出充填した後、ガスを
圧入しながらスライドコアを後退後脱圧して内部を発泡
させることを特徴とする上記（４）に記載の自動車用衝
撃緩衝部材の製造方法。 （６）長手方向に１〜４本のスライドコアを有する金型
キャビティを用いる上記（４）または（５）に記載の自
動車用衝撃緩衝部材の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。まず、本発明の自動車用衝撃緩衝部材を構成する熱
可塑性樹脂としては、特に制限はなく、射出成形が可能
な熱可塑性樹脂が用いられる。これらの樹脂としては、
ポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合
体もしくはブロック共重合体、高、中密度ポリエチレン
などの結晶性ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などを挙げることが
できる。これらの樹脂は単独で、あるいは二種以上を組
み合わせて用いることができる。これらの中でもポリプ
ロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、高
密度ポリエチレンなどの結晶性ポリオレフィンが好適で
ある。

【０００９】また、熱可塑性樹脂には、耐衝撃性、剛
性、耐熱性の向上を目的として、公知の低結晶性のエチ
レン−α−オレフィン共重合体（ＥＰＲ、ＥＢＲ、ＥＰ
ＤＭ等）、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−ブタ
ジエン−スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン−エ
チレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体などの衝
撃強度改良配合剤、タルク、マイカ、ガラス繊維などの
強度、剛性、耐熱性改良配合剤、不飽和カルボン酸類変
成ポリオレフィン樹脂などを必要に応じて配合すること
もできる。これらの配合量は通常それぞれ独立に熱可塑
性樹脂１００重量部に対して、５０重量部以下である。
さらに、結晶化促進剤、酸化防止剤（リン系、フエノー
ル系、硫黄系など）、中和剤、滑剤、分散剤、過酸化
物、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、
難燃剤、難燃助剤、可塑剤、エポキシ化合物、金属不活
性化剤、顔料、染料などの添加剤を適宜添加できる。

【００１０】本発明の自動車用衝撃緩衝部材の製造に際
しては、熱可塑性樹脂に発泡性を付与するために発泡剤
を添加する必要がある。発泡剤としては熱により、分解
してガスを発生するものが用いられ、例えば、シュウ酸
誘導体、アゾ化合物、ヒドラジン誘導体、セミカルバジ
ド、アジド化合物、ニトロソ化合物、トリアゾール、尿
素およびその関連化合物などがある。具体的にはアゾジ
カルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ベンゼンスルホヒドラジ
ド、Ｎ，Ｎ−ジニトロペンタメチレンテトラミン、テレ
フタルアジド等を挙げることができる。

【００１１】本発明の自動車用衝撃緩衝部材は、熱可塑
性樹脂からなる一体構造成形体であって外殻部分を除い
た内部が発泡構造であるものである。すなわち、一般の
射出成形方法で発泡性の樹脂を用いて成形して得られた
成形品の場合のように、均一な発泡構造ではなく、外殻
部が非発泡の樹脂構造と内部が樹脂発泡構造からなる実
質的に二層構造からなるものである。本発明の自動車用
衝撃緩衝部材の一例を図面にもとづいて説明する。

【００１２】図１は、自動車用衝撃緩衝部材の正面図、
図２は、平面図である。図において１は、自動車用衝撃
緩衝部材、２は車体本体への取り付け部、３は取り付け
用のボルト穴である。図３は、図１の自動車用衝撃緩衝
部材のＡ−Ａ線に沿う切断図。図４は他の例のＡ−Ａ線
に沿う切断図である。図中の４は、非発泡部である外殻
構造部を示し、５は発泡構造部を示す。本発明の自動車
用衝撃緩衝部材は、通常図１、図２のように、長尺の湾
曲部と両端部に設けられた自動車本体への取り付け部か
らなる。また全体として、閉断面一体構造をとり、外殻
の非発泡構造部と発泡構造部の多層構造をとるところに
特徴がある。図３は発泡構造部がほぼ全体にわたり均一
である場合を示し、図４は発泡構造部が比較的高密度の
隔壁を隔てて長手方向に三分割された場合を示す。この
隔壁、すなわちリブ構造は自動車用緩衝部材の車体に対
して前後方向であって、通常長手方向に沿って連続して
形成されている。この隔壁は通常１〜４であり、２〜３
であることが変形量、耐座屈性、成形性などの点から好
ましい。ここで、自動車用衝撃緩衝部材の断面形状は長
手方向に垂直な断面の外殻が、略矩形または自動車本体
側から前面部側に向かってテーパーをなす台形とするの
が好ましい。テーパー部の角度αは、１〜２０度の範囲
に設定するのが好ましね、より好ましくは１〜１０度の
範囲である。この範囲を越えると成形性や耐座屈性が低
下する。このように、ある角度を有する形状にすると外
殻の中で車体本体取り付け側の上下部分の肉厚が厚くな
ることになり、耐座屈性がより向上する。

【００１３】なお、内部の発泡構造は、その密度は必ず
しも均一である必要はなく、また非発泡部との境界も明
確に区別できる必要はなく密度が連続的に変化したもの
であってもよい。また、隔壁部は実質的に非発泡樹脂で
形成されることが好ましいが他の発泡部分より、高密度
であれば本発明の効果は達成される。さらに、自動車本
体への取り付け手段、位置についても任意であり、図２
の場合の部材の両側の場合に限らず、両端部の中央部に
非発泡部のみからなる部分を形成してもよい。

【００１４】ここにおいて、外殻や隔壁の厚み等は部材
の全体の設計重量、要求特性、発泡部と非発泡部の密度
等を考慮して適宜決定すればよい。また、外殻部の厚
み、断面の面積等は、部材の長手方向で一定とすること
もできるが、自動車の種類、重量、車幅などの要因や必
要な耐荷重、耐座屈によって適宜決定することができ
る。

【００１５】以上のような閉断面構造を採用することに
より、内部に発泡構造部を有さない同一重量の自動車用
衝撃緩衝部材と比較して、衝撃緩和特性にすぐれ、耐変
形、耐座屈性にすぐれたものとなる。次に、本発明の自
動車用衝撃緩衝部材の製造方法について説明する。本発
明の製造方法は、金型キャビティ内に進退可能で突出状
態のスライドコアから形成されるキャビティ内に発泡性
の熱可塑性樹脂を射出充填した後、次いでスライドコア
を後退させて内部を発泡させることを特徴とする。すな
わち一般の発泡体の射出成形とは異なり、溶融樹脂の射
出充填時には、最終成形品のキャビティ容積よりも小さ
い容積、すなわち射出樹脂（発泡がない）に相当する容
積として樹脂の発泡を起こさせないように完全充填す
る。金型による冷却により非発泡の外殻部を形成しこの
形成が終わり、外殻部の内側が溶融状態で発泡可能な時
点でスライドコアを後退することによって溶融樹脂を発
泡させる。この場合に、必要により、スライドコアを後
退させる際に、窒素などの高圧ガスを導入して、スライ
ドコアの後退で生じた空間にガスを充満させ、この状態
で外殻形成の冷却を行い、ついで脱ガスして樹脂を発泡
させ空間を満たす方法を採用することもできる。したが
って、この場合はスライトコアの後退後においても、外
殻の形成と発泡の抑制が継続することになる。

【００１６】つぎに、本発明の製造方法の概念を図面を
用いて説明する。図５はスライドコアが前進した樹脂射
出時の、図６はスライドコアが完全に後退した場合の金
型の状態を示す金型の断面図である。図５、図６におい
て７は自動車用衝撃緩衝部材の前面側を形成する固定型
であり、８は裏面側を形成する移動型である。９はこの
移動型から固定型に向かって進退可能に突出するスライ
ドコア型であり、これらによって成形用の空隙部（キャ
ビティ）１０が形成されている。

【００１７】自動車用衝撃緩衝部材の製造方法は、まず
固定型と移動型を型締めして、次いでスライドコア９を
キャビティ内に突出させて自動車用衝撃緩衝部材の重量
に相当する樹脂が充填する容積になるように、キャビテ
ィ容積を小さくする。このとき必要により、キャビテー
１０に０．５〜２Ｍｐａの高圧ガスを導入することによ
り、次いで射出される発泡性の樹脂の発泡を防止すると
ともに、表面外観を向上させることもできる。発泡性の
溶融樹脂をスプルー１１よりキャビティに樹脂が発泡し
ない条件で射出しキヤビティに充填、充満させる。キャ
ビティ内に溶融樹脂が完全に充満されると、金型に接す
る部分は樹脂の冷却がはじまり発泡することなく硬化が
起こり、この硬化により非発泡樹脂からなる外殻が形成
される。ついで、内部がいまだ溶融状態である時点でス
ライドコア９を後退させてキャビテー容積を最終成形品
の容積とする。この際にスライドコア９の後退により形
成されるキャビティ拡大部分を一時的に空間として確保
するために、高圧のガスをスライドコアの頂部に導入す
ることが好ましい。スライドコアの後退が完了した後に
導入したガスを排出する。キャビティの拡大による減圧
またはガスの排出による減圧により溶融樹脂は発泡しそ
の後冷却硬化し発泡層部分が内部に形成される。

【００１８】このような方法で成形された自動車用衝撃
緩衝部材は、図４に示すように外殻部に非発泡構造層４
が形成され、内部に発泡構造部分５が形成されたものと
なる。なお、内部の発泡構造部分は、図４に示すように
比較的高密度のリブ構造を形成する部分６を内蔵したも
のとなる。この比較的高密度のリブ構造部分の形成は、
スライドコアに接している溶融樹脂が外殻部分ほどでは
ないものの、内部の他の部分よりも比較的早く冷却さ
れ、スライドコアの後退、脱圧によってスライドコアで
隔てられていた壁面の結合が起こることに起因するもの
と考えられる。なお、外殻の非発泡構造層と内部の発泡
構造層は密度的に明確に境界が存在するわけでなく、あ
る幅をもって変化する場合であってもよい。本製造方法
では、内部にリブ構造を形成する図４の場合について述
べたが、図３に示す自動車用衝撃緩衝部材はスライドコ
アが一本の場合でありより容易に製造することができ
る。なお、非発泡である外殻部の肉厚は、金型の冷却条
件、スライドコアの後退時期の制御によって調整でき
る。また、複数のスライドコアを用いる場合に、スライ
トコア自体に冷却手段を設けることもできる。

【００１９】以上詳細に述べたように、本発明の自動車
用衝撃緩衝部材は外殻の非発泡構造層と内部の発泡構造
層が一体構造をとることにより、外殻部だけにより形成
された自動車用衝撃緩衝部材よりすぐれた特性を発揮す
る。また、このような自動車用衝撃緩衝部材はスライド
コアの前進時に非発泡構造層を明確に形成し、スライド
コアの後退時に内部発泡構造層を形成するという、二段
階成形手段を採用することで、１台の成形機で一体成形
でき、熱溶着などの二次加工の必要性がなく生産性よく
製造することができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 射出成形機〔三菱重工業株式会社製；８５０ＭＧＷ（型
締力８５０トン）〕を用いて、図１、図２、図４に示す
形状の自動車用衝撃緩衝部材〔長さ：１２００ｍｍ、
幅：１２５ｍｍ、高さ：１００ｍｍ、テーパ（α）：２
度〕を成形した。樹脂としては、ポリプロピレン〔出光
石油化学株式会社製；ＩＤＥＭＩＴＳＵＰＰ Ｊ−４６
６ＨＰ、ＭＩ＝３ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ
荷重）に発泡剤〔永和化成工業株式会社製；ポリスレン
ＥＥ２０６〕を２重量％添加したものを用いた。樹脂を
溶融し、三分割されたスライドコアを前進した状態で主
要部の外殻厚みが５．８ｍｍとなるようにしたキャビテ
ィに発泡させないように１００％射出充填した。つい
で、スライドコアをスライドコアの頂部に２ＭＰａの窒
素ガスを導入しながら 最終成形品の形状に対応する位
置までスライドコアを後退させた。その後冷却したあと
金型を開き自動車用衝撃緩衝部材を取り出した。

【００２１】得られた自動車用衝撃緩衝部材は図４に示
すように、斜線部の非発泡構造層部分と発泡構造層部分
（×：高密度部分、点々：高発泡部分）から形成されて
いた。この自動車用衝撃緩衝部材をペンデュラム衝突試
験〔車重：１．１トン、衝突条件：５マイル〕を行い、
最大変形量、発生荷重、座屈状態を評価した。評価結果
を表１に示す。

【００２２】比較例１〜２ 図７に示すように、自動車用衝撃緩衝部材の前面用本体
部材と裏面用部材を別々に射出成形で成形した。ついで
二部材を熱溶着することにより最終の自動車用衝撃緩衝
部材を得た。比較例１では実施例１と同じ製品重量と
し、比較例２は重量を増加した場合を示す。実施例に準
じて評価した結果を表１に示す。これらの評価より、本
発明の自動車用衝撃緩衝部材は、製造工程が少ないにも
かかわらず製品重量を考慮して最大変形量が少なくすぐ
れた衝撃緩衝特性を有することが明らかである。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、特定の閉断面二層構造
を採用することにより、衝撃緩衝効果が高く、耐座屈性
にすぐれ、軽量化も維持される自動車用衝撃緩衝部材が
得られる。また、射出成形手段のみによって成形できる
とともに、外殻部の形成で実質賦形が完了し、内部の発
泡構造層の冷却を特に待つことなく離型が可能であり成
形サイクルの点でもすぐれている。さらに、部材全体が
同一の材料で形成されるのでリサイクル性にもすぐれた
ものである。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用衝撃緩衝部材の概略正面図

【図２】本発明の自動車用衝撃緩衝部材の概略平面図

【図３】本発明の自動車用衝撃緩衝部材の概略切断図
（図１のＡ−Ａ断面）

【図４】本発明の自動車用衝撃緩衝部材の他の例の概略
切断図（図１のＡ−Ａ断面）

【図５】本発明の製造方法を説明するための、成形前の
金型の断面図

【図６】本発明の製造方法を説明するための、成形後の
金型の断面図

【図７】比較例の自動車用衝撃緩衝部材の概略切断図

【符号の説明】１ ：自動車用衝撃緩衝部材 ２：自動車本体への取り付け部 ３：取り付け用ボルト穴 ４：外殻非発泡構造部 ５：発泡構造部 ６：高密度発泡部 ７：固定型 ８：移動型 ９：スライトコア １０：金型キャビティ １１：スプルー １２：前面用本体部材 １３：裏面用部材 １４：溶着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｒ 19/18 Ｂ６０Ｒ 19/18 Ｃ // Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｌ 31:30

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂からなる一体構造成形体であ
   って外殻部分を除いた内部が発泡構造であることを特徴
   とする自動車用衝撃緩衝部材。
2. 【請求項２】内部発泡構造部分が比較的高密度であって
   車体のの前後方向リブ構造を形成する部分を内蔵する請
   求項１記載の自動車用衝撃緩衝部材。
3. 【請求項３】リブ構造を長手方向に１〜４本有する請求
   項１または２記載の自動車用衝撃緩衝部材。
4. 【請求項４】金型キャビティ内に進退可能で突出状態の
   スライドコアから形成されるキャビティ内に発泡性の熱
   可塑性樹脂を射出充填した後、次いでスライドコアを後
   退させて内部を発泡させることを特徴とする自動車用衝
   撃緩衝部材の製造方法。
5. 【請求項５】発泡性の熱可塑性樹脂を射出充填した後、
   ガスを圧入しながらスライドコアを後退後脱圧して内部
   を発泡させることを特徴とする請求項４記載の自動車用
   衝撃緩衝部材の製造方法。
6. 【請求項６】長手方向に１〜４本のスライドコアを有す
   る金型キャビティを用いる請求項４または５記載の自動
   車用衝撃緩衝部材の製造方法。