JPS6119423B2 - - Google Patents

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JPS6119423B2
JPS6119423B2 JP56037576A JP3757681A JPS6119423B2 JP S6119423 B2 JPS6119423 B2 JP S6119423B2 JP 56037576 A JP56037576 A JP 56037576A JP 3757681 A JP3757681 A JP 3757681A JP S6119423 B2 JPS6119423 B2 JP S6119423B2
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reinforcing
resin layer
reinforcing material
bead forming
bead
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Toshikatsu Miura
Hiroto Kikuchi
Yukio Okada
Tsutomu Yoshioka
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軽量化に寄与する補強材及び補強パ
ネルに関する。
例えば自動車において、省資源、省エネルギの
ため軽量化が進められている。材料の板厚を下
げ、あるいは構造部材を減らして軽量化を進める
と、強度が落ち、自動車のドアであれば、諸部位
の強度の低下、外板面の剛性なかんずく張り剛性
の不足、はたまた操作感不良等の問題点があらわ
れる。
このために、別の観点からの補強が必要にな
る。重い金属板による補強は軽量化に逆行するも
のであるから、例えば実開昭55―101659号公報に
示されているように軽い樹脂板によりドア外板の
全面あるいは局部を強化するものが提案されたり
している。
しかし、従来提案されている樹脂板による補強
は、単に薄い樹脂板をドア外板内面に貼着するだ
けであるため、厚さが無いので補強効果が悪く、
肉厚を厚くすれば重量増を招き、厚みを出すため
に樹脂板とドア外板内面との間に充填材を入れた
ものでは、形状に対する追従性が悪かつたり構造
が複雑で実用性の悪いものであつた。
本発明は上記問題点に着目してなされたもの
で、使用前は未硬化ないし半硬化状態で可撓性が
あるので、補強すべき部位の形状への追従性が良
く、しかも、装着後はビード状膨出部が形成され
て硬化し、十分な厚みを以つて対象部位を僅少の
材料で効果的に補強する補強材、および、その補
強材が効果的に配設されて剛性の著しく向上した
補強パネルを提供するものである。
以下、図示実施例に基づき本発明を説明する。
なお、同一部位には同一符号を付する。
第１図乃至第３図は本発明に係る補強材の第１
実施例を示し、第１図および第２図の使用前の状
態では、補強材１は、補強樹脂層２の下に、補強
樹脂層２より幅が狭いビード形成材３を添わせて
成り、ビード形成材３の幅より広く張り出した補
強樹脂層２の裾部２１の下面が装着面２２をなし
ている。
補強樹脂層２としては、熱硬化性の樹脂、特に
エポキシ系が適しているが、メラミン系、フエノ
ール系、ウレア系等でも良い。そして、補強樹脂
層２は、使用前には未硬化ないし半硬化状態で可
撓性を有するプリプレグ状態に調製されており、
装着面２２は、第２図に示すように、立面等に使
用する場合は、粘着性を持たせ、あるいは接着剤
により接着力を持たせて貼着できるようにする。
ビード形成材３としては、ここでは発泡性シー
トが用いられ、熱可撓性樹脂、熱硬化性樹脂いず
れの材料でも良く、加熱により発泡し、発泡前で
あるところの補強材１の使用前には可撓性を有す
る。ビード形成材３はシートを切断した長方形断
面の他円形断面等をとり得る。
補強材１は第２図に示すように、装着面２２を
パネルＡに当接し、貼付装着される。このとき、
補強樹脂層２とビード形成材３とは可撓性を有す
るからパネルＡの形状に対する追従性は良好であ
り、しかも、ビード形成材３は発泡前の発泡性シ
ートであるから特に追従性が良く、装着面２２は
パネルＡに確実に密着する。この状態からパネル
Ａと補強材１とを加熱すると、補強樹脂層２は一
時的に粘度が下がつてパネルＡとさらに密着し、
一方、ビード形成材３は発泡して断面が大きくな
り、それにより補強樹脂層２は押し上げられ、硬
化する前にビード状膨出部２３が形成される。さ
らに時間を経て加熱が進むと補強樹脂層２は硬化
し、パネルＡの形状に追従し密着して第３図に示
す状態の補強材１となる。もつとも、ビード形成
材３は、加熱発泡する発泡性シートなどでなく、
他の態様による発泡性材料を使用することができ
る。なお、発泡性シートとしては発泡ポリエチレ
ンシート等が知られている。
第４図は補強材の第２実施例を示し、補強樹脂
層２は、上層のガラス繊維で強化された強化樹脂
層２４と、硬化時に発泡し、所定の弾性で硬化す
る軟質樹脂層２５との二層で構成され、しかも、
表面にポリエステル等のフイルム２６が添着され
ている。したがつて、装着面２２には軟質樹脂層
２５の下面があらわれる。一方、パネルＡには、
防錆膜４が施こしてある。ビード形成材３は第１
実施例と同様である。
強化樹脂層２４は、補強樹脂層２を繊維で強化
し補強効果を向上させるもので、ガラス繊維の他
に、カーボン繊維、金属線、麻、ナイロン、紙な
ど、有機質、無機質の各種繊維を用いることがで
き、織布、不織布、単繊維混練、埋設、添着等の
強化手段がとり得る。
軟質樹脂層２５は、樹脂の膨張収縮を原因とす
るパネルＡ表面のヒケを防止するためであつて少
なくとも装着面２２にあれば効果はある。軟質樹
脂層２５の弾性は低すぎれば補強材１の補強効果
が低くなるが、ヒケの発生の程度はパネルＡの板
厚等により異なるので、あらかじめ設定して所定
の弾性になるようにする。また、軟質樹脂層２５
は、繊維に補強されない硬質樹脂層とともに用い
ることもできる。
フイルム２６は、補強樹脂層２に粘着性があつ
た場合、取扱時に付着しないようにして取り扱い
易くするもので粉でも同様の目的を達することが
できる。
防錆膜４は、パネルＡが鋼板であつた場合に、
塗料のつき回りが特に界面等で悪くなつて発錆す
るのを防止するため、亜鉛処理膜、塗膜等をパネ
ルＡの表面に施こすものである。第２実施例にお
いて付加した各構成は適宜選択的に第１実施例に
付加適用して用いることができる。
なお、各実施例につき、補強樹脂層２に用いる
樹脂は、加熱硬化の他に常温硬化性の熱硬化性樹
脂、さらには、溶融温度が高く、使用温度では十
分に強度を維持している熱可塑性樹脂も使用可能
である。また、ビード形成材３に用いる発泡剤も
常温発泡性シートが使用可能である。
次に補強材１により効果的に補強された補強パ
ネルについて第５図および第６図により説明す
る。
第５図に示すものは自動車のドアであり、その
外板のパネル５は比較的平坦なので軽量化して鋼
板の板厚を下げると剛性が不足し、面の張り剛性
が不足してベコベコしたり、ドアとしての操作感
が悪くなりがちである。パネル５を見ると、上辺
５１、下辺５２、前辺５３、後辺５４は内板に支
持されて剛性が高く、キヤラクタライン５５も断
面に厚さがあるため剛性が高い。剛性が低く補強
が必要なのは中央部とその周辺である。しかしな
がら、中央部だけに補強材を装着硬化してもあま
り効果は無い。なぜならば、その部位の荷重を分
担すべき基礎が無いからである。
第５図に示す実施例では、高剛性部位である上
辺５１とキヤラクタライン５５との間に補強材１
をかけわたして装着硬化して、その間にある中央
部の低剛性部位を補強し、さらには、下辺５２に
まで補強材１を延ばして下方の低剛性部位を補強
している。また、前辺５３と後辺５４との間に補
強材１をかけわたして上方の低剛性部位全体を補
強している。
第６図に示す実施例では、上方のキヤラクタラ
イン５６と下方のビード様のキヤラクタライン５
７との間に補強材１をかけわたして装着硬化して
中間の平坦面５８を補強している。
補強材１を上記各実施例のように配設すれば、
低剛性部位への荷重は補強材１を介して高剛性部
位に伝達され支持されるから著しく補強効果は上
がる。
なお、補強材１自体の形態あるいは装着時の配
置は直線状に限らず曲線状でも良く、格子状その
他の適宜なパターンに配設しても良い。
次に補強材の第３実施例を第７図および第８図
に示す。本実施例では、ビード形成材の要所の寸
法を大きくすることにより補強材の要所の断面を
大きくして必要な位置を効果的に補強するもの
で、第７図に示すものでは、ビード形成材３を段
重ねにして要所の高さ寸法を大きくし、第８図に
示すものでは、ビード形成材３を横並べにして要
所の幅寸法を大きくするものである。ビード形成
材３を分割せず一体的にして形状のみ要所の寸法
を大きくしたものでも良い。
本実施例に係る補強材によれば、平等強さの梁
の様に、高剛性部位で支持される部分の寸法は小
さく、低剛性部位の寸法は大きくすることにより
最小限の材料で効果的に補強できる補強材にする
ことができる。
次に補強材の第４実施例を第９図に示す。本実
施例では、補強樹脂層２を強化する繊維につき、
長手方向は高張力繊維、幅方向は低張力繊維とし
たもので、高張力繊維としてはステンレス鋼繊
維、炭素繊維、ガラス繊維等、低張力繊維として
は綿、ナイロン、ポリエステル等、高張力繊維に
より強いものを用いる場合はガラス繊維でも良
い。
本実施例によれば、補強材が曲げ剛性を重点的
に補強する場合、幅方向には必要最小限の繊維強
化を施こすことにより、安価で軽量な補強材とし
たものである。
次に補強材の第５実施例を第１０図に示す。本
実施例では、補強樹脂層２とビード形成材３との
間に強化用繊維６を狭持させたものである。
強化用繊維６は、補強樹脂層２とビード形成材
３とを同時に強化することにより補強材１の剛性
を向上させ、軽量でありながら補強効果の高い補
強材にすることができるという効果がある。
次に、補強材の第６実施例を第１１図および第
１２図に示す。本実施例では、ビード形成材３と
して発泡性材料を用いた場合、発泡前状態の補強
材１に関するもので、ビード形成材３を補強樹脂
層２の下に単に添わせただけでは突出するため、
装着面２２の補強対象面への装着あるいは貼着が
不良になるおそれがあるので、第１１図に示すも
のでは、ビード形成材３を補強樹脂層２の肉厚内
に陥没させ、第１２図に示すものでは、補強樹脂
層２をビード形成材３の形状に合わせて曲折し、
装着面２２とビード形成材３の下面とを同一面に
したものである。したがつて、補強材１を補強対
象面に装着するとき、装着面２２は自ずから補強
対象面に当接し、隙の無い良好な装着ができると
いう効果がある。
次に、補強材の第７実施例を第１３図および第
１４図に示す。本実施例は、ビード形成材は、可
撓性を有するものであるが、その一方、ある程度
の剛性を有しているため、対象の形状によつては
補強材が追従し難いことがあることに対処するも
ので、第１３図に示すものでは、ビード形成材３
に幅方向のスリツト３１を長手方向に多数連設
し、スリツト３１で折れ曲ることができることに
より追従性を良好にし、第１４図に示すもので
は、ビード形成材３を多数の粒状物３２…の集合
体として可撓性を増すことにより追従性を良好に
したもので、ビード形成材３の剛性が低くなり補
強材１の装着時の補強対象への追従性が向上し、
複雑な曲面や、小径の曲折部へも良く追従し、補
強材の用途が広がるという効果がある。
次に、補強材の第８実施例を第１５図および第
１６図に示す。本実施例ではビード形成材３とし
て発泡性材料を用いた場合、補強材１を補強対象
面に装着してビード形成材３を発泡させてビード
状膨出部２３を膨出させて行くと、装着面２２の
一部に当接不良があれば、発泡ガス圧がその不良
部位に集中してさらに拡大し、装着面２２の装着
代が減少するとともに、そこから発泡中の材料が
漏出していわゆるパンク状態となり、補強材１と
補強対象面との一体性が低下し、その結果として
補強性能が低下することに対処するものである。
すなわち、第１５図に示すように、ビード形成
材３の発泡前の状態において、補強樹脂層２の裾
部２１のビード形成材３に寄つた位置にガス抜き
孔２７を貫通穿設してある。ビード形成材３が発
泡して補強樹脂層２を持ち上げビード状膨出部２
３を形成する際、装着不良部位が存在するため、
そこが早く持ち上げられ、裾部２１をも持ち上げ
ようとしたとき、第１６図に示すように右側のガ
ス抜き孔２７がビード形成材３に連適し、発泡ガ
ス圧が抜ける。したがつてパンク状態とはならな
ず装着面２２は確保される。
本実施例によれば、装着面２２の一部に当接不
良があつても、ガス抜き孔２７を設けたので、パ
ンク状態とはならず、装着面２２の装着代は確保
され、全体として不良部位の無い、補強性能の高
い補強材とすることができる。
次に、補強材の寸法等の適切なるものを例示す
る第９実施例をその試験結果を示す第１７図およ
び第１８図について説明する。すなわち、補強材
で外板パネルを補強するような場合、必要以上に
補強する必要は無い。補強樹脂層の肉厚を厚くす
ると、補強材自体の重量が重くなり、樹脂の膨張
収縮の影響が強くあらわれてパネルの表面ヒケが
生じたり、立面に貼着した場合、硬化時に自重で
ずり落ちたりする不具合が生じることがある。し
たがつて、適切な補強樹脂層あるいは強化繊維等
を用いることが最も効果的である。
そこで、補強樹脂層の下に、ビード形成材とし
て発泡性ポリエチレンシートを添わせて補強材を
構成し、厚さ0.7mmの鋼板に装着し、加熱して硬
化発泡せしめ、高さ10mmのビード状膨出部を形成
したものにつき、次表に示すように補強樹脂層の
厚さ、その強化繊維の種類、寸法を変えたものに
つき、曲げ試験を行なつたところ、補強樹脂層の
厚さと剛性との関係は第１７図に示すような結果
が、そしてまた強化繊維と剛性との関係は第１８
図に示すような結果が得られた。
試料 補強樹脂層厚さ〔mm〕強化繊維厚さ〔mm〕 No.１ 1.0 0.22（ガラスクロス平織） No.２ 0.8 0.22（ガラスクロス平織） No.３ 0.6 0.22（ガラスクロス平織） No.４ 1.0 （ポリプロピレン不織布） No.５ 1.0 （ポリプロピレン不織布） No.６ 1.0 （ポリエステル不織布） No.７ 1.0 0.5 （ガラスクロス） No.８ 1.0 0.1 （ガラスクロス） No.９ 1.0 0.22（ガラスクロス） No.10 （補強していない単なる0.7mmの鋼板） 〔注〕No.９では鋼板との界面にブチルゴムを
1.0mm貼付してある。補強樹脂層はエポ
キシシートである。
この試験例によれば、補強樹脂層の厚さを薄く
しても補強効果が極端に低下することは無く、
0.5mm〜0.8mm範囲内であれば、第１７図の試料No.
２およびNo.３の荷重変位曲線から判るように相当
の荷重に耐えられることが認められた。また、強
化繊維としては、当該試験としては補強樹脂層の
厚さが1.0mmと厚い条件で試験したが、ガラスク
ロス厚さ0.22mmが適当であり、厚くなるとエポキ
シの浸透状態が悪くなり強度が出ず、逆に薄いと
補強材としての強度が弱くなること、さらに有機
系不織布でもかなりの荷重に耐えられることが第
１８図の荷重変位曲線で示すように認められた。
したがつて、補強樹脂層の厚さを0.5〜0.8mmにし
ても強化繊維として有機系不織布を使用すること
ができることがわかる。
なお、グラフとして図示しなかつたが、強化繊
維としてガラスクロス0.22mm厚を用い、補強樹脂
層の厚さ0.6mmの場合、0.7mm厚さの薄鋼板に高さ
13mmのビード状膨出部を形成した場合には補強樹
脂層の厚さ1.0mmでビード状膨出部の高さ10mmの
場合と同じ曲げ剛性比を得られ、また補強材の追
従性も十分であつた。
本実施例によれば、軽量で適切な補強効果を有
し、ずり落ちや表面ひけの無い補強材とすること
ができる。
次に、本発明の補強パネルを自動車用パネルと
して適用した場合の最適な補強材形成方法につい
て述べる。
自動車の製造工程、特に塗装工程を主として第
１９図にブロツク図として示すと、図中６は車体
組立工程で、ドアを例にとつて説明すれば、この
車体組立工程でドアアウタパネル、ドアインナパ
ネルその他の部品のプレス加工や組付作業が行な
われる。７は塗装工程で、脱脂、洗浄、化成処理
等を行なう前処理工程７０、その乾燥工程７１、
電着又は下塗工程７２、その焼付工程７３、中塗
工程７４、その焼付工程７５、上塗工程７６、そ
の焼付工程７７、検査およびタツチアツプ工程７
８等が順次設けてある。なお、７９はサツシユ、
サイドシルその他のマスキング工程を示し、更に
８はトリムシヤーシ工程である。また、中塗工程
７４とその焼付工程７５は省略されることがあ
る。
補強材を装着する工程として、矢示９に示すよ
うに塗装工程７より前に装着し、次いで塗装工程
７における乾燥熱を利用して補強材を硬化して使
用状態に形成することができる。この方法による
ときは、特別の工程を要さず塗装工程の熱を補強
材の加熱硬化熱として、ビード形成材が発泡性材
料の場合その発泡熱として用いることができるほ
か、車体組立工程で、単品、サブアツセンブリ状
態の部品等の姿勢が比較的自由に変えられ取り扱
い易いときに補強材を装着できるから作業性が良
い。また、車体組立工程ではパネル類の脱脂が十
分でないがウエス等で防錆油を拭き取れば、補強
材を装着しても実用上支障が無い。
補強材を装着する他の工程として、矢示１０に
示すように、下塗工程７２と中塗工程７４との
間、あるいは、矢示１１に示すように、上塗工程
２６の前に装着し、その後の塗装工程の乾燥熱を
利用して補強材を硬化して使用状態に形成するこ
とができる。この方法によるときは、特別の工程
を要さず塗装工程の熱を利用できるのは前例と同
様であるが、補強材は塗膜の上に装着されるの
で、発錆のおそれが無くなる。また、塗装工程７
の中のマスキング工程や、付随する作業であるメ
ルシート貼着作業とともに補強材の装着をするこ
ともできる。
本発明に係る補強材によれば、使用前は可撓性
を有するから補強対象物の形状に対し追従性良く
密着するので成形の必要が無い。しかも、装着硬
化後は十分な高さを持つビード状膨出部が形成さ
れ高い剛性を示すから対象物を強力に補強するこ
とができ、平板を用いるものに比べ重量比の効果
が高く軽量化に寄与しコストも安い。加熱硬化あ
るいは加熱発泡するものは、自動車生産ラインの
塗装工程の炉をそのまま利用することができる。
また、防錆対策、繊維強化、ヒケ対策等を施こし
て実用性の高い補強材とすることができる。
本発明に係る補強パネルによれば、形状追従性
が良く取り扱い易い補強材を用いて、パネルの低
剛部位を適切な高剛性部位に支持させたから、最
小限の補強材で補強効果をあげ、軽量で剛性の高
い補強パネルを提供できるようになつたものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は補強材の第１実施例を示
し、第１図は斜視図、第２図は硬化、発泡前の装
着状態の斜視図および横断面図、第３図は同様に
硬化、発泡後を示す。第４図は補強材の第２実施
例を示し、装着状態の斜視図および横断面図を示
す。第５図は補強パネルの実施例を示す自動車の
ドアの正面図、第６図は他の実施例を示す自動車
のドアの垂直断面図である。第７図および第８図
は補強材の第３実施例の横断面図、第９図は補強
材の第４実施例の斜視図、第１０図は補強材の第
５実施例の横断面図、第１１図および第１２図は
補強材の第６実施例の横断面図、第１３図は補強
材の第７実施例の縦断面図、第１４図は同様に横
断面図、第１５図および第１６図は補強材の第８
実施例の横断面図、第１７図は補強樹脂層の厚さ
と剛性との関係を示す荷重変位曲線の説明図、第
１８図は同様に強化繊維と剛性との関係を示す説
明図、第１９図は自動車の製造工程を示すブロツ
ク図である。 １…補強材、２…補強樹脂層、２１…裾部、２
２…装着面、２３…ビード状膨出部、２４…強化
樹脂層、２５…軟質樹脂層、２６…フイルム、３
…ビード形成材、４…防錆膜、５…補強パネル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 使用前は未硬化ないし半硬化状態で可撓性を
    有する熱硬化性の補強樹脂層の下に、該補強樹脂
    層より幅が狭く、少なくとも補強材の装着前は可
    撓性を有し、該補強樹脂層が硬化する前に該補強
    樹脂層にビード状膨出部を形成する加熱発泡材料
    より成るビード形成材を一体的に添着して成り、
    該ビード形成材の幅より広く張り出した該補強樹
    脂層の裾部の下面が装着面をなし、装着前には扁
    平であることを特徴とする補強材。
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