KR100469534B1

KR100469534B1 - 수지제충격흡수체

Info

Publication number: KR100469534B1
Application number: KR10-1998-0706260A
Authority: KR
Inventors: 요시오 아라키; 사카시 가마타; 유지로 마츠야마; 기요시 네기시; 지사토 노노무라
Original assignee: 도요 보세키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2005-03-16
Also published as: WO1998026195A1; KR19990082524A; EP0887573A4; EP0887573A1; US6085878A

Abstract

벌집형상 부분을 갖는 속이 빈 원주체 또는 원통형의 속이 빈 원주체를 포함하는 수지 충격 흡수체로서, 속이 빈 원주체는 500 내지 5000 kgf/cm²의 굽힘율을 갖는 수지로 만들어지며, 원주체의 길이 방향으로 압축할 때에 반력-압축률 곡선은 다음의 조건을 만족한다.: (a) 항복 강도≥100 Tf/m²그리고 (b) 압축 에너지 흡수량≥50 Tf·m/m³. 본 발명의 수지 충격 흡수체는 크기가 작고 중량이 가벼우며 높은 충격 에너지 흡수 용량을 보인다. 그 내부에 본 발명의 충격 흡수체가 배치되는 장소 또는 구조물은 높은 충격력을 받을 때 상당한 손상 또는 파손이 방지될 수 있다.

Description

수지제충격흡수체 {IMPACT ABSOLBER MADE OF RESIN}

본 발명은 충격 흡수 또는 충격 감쇠를 필요로 하는 곳, 예를들면, 부두 또는 도로의 측벽, 건물의 바닥 또는 벽, 그리고 차량의 충격-흡수 부분에 적용될 수 있는 수지 충격 흡수체에 관련된다.

종래의 충격-흡수 장치는 금속 용수철, 마찰형 감쇠기, 유압식 감쇠기 및 성형된 고무 부품을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 이러한 장치들이 어떠한 조합으로도 사용될 수 있다. 금속 용수철은, 비록 우수한 감쇠 성능을 갖지만, 에너지 흡수 용량을 거의 나타내지 않는다. 마찰형 감쇠기 및 유압식 감쇠기는 구조가 대개 복잡하고, 그 용수철 상수가 변형속도에 매우 크게 좌우되므로, 복원이 안된다.

성형된 고무 부품은 복원이 잘된다는 특징이 있지만, 반면에, 낮은 탄성률을 갖기 때문에 만족할만한 충격 흡수를 보증하기 위해서는 더 많은 양의 재료가 사용되어야만하고, 따라서 부재가 증가된 중량을 갖고 크기가 커지게 된다는 단점이 있다.

형성된 수지 부품을 갖는 충격-흡수 수단으로서, 본 발명인들은 완충 특성을 갖는 형성된 수지 부분을 포함하는 충격 흡수체를 제안하였는데, 이것은 천공된 또는 천공되지 않은 평판 상에 둘 이상의 아치형, 반구형, 또는 기타 형태의 압축-변형성 부분을 갖는다. 그러나, 충격 흡수체는 적은 충격 에너지 흡수를 나타내고, 제한된 공간에 배치되어야 하는 경우에 적용이 어렵다는 문제점을 갖는다.

형성된 수지 부품을 갖는 충격 흡수체로서, 형성된 수지 부품의 제조 기술이 개시되어 있는데, 이것은 열가소성 엘라스토머로 만들어진 속이 빈 형태의 부품이 축방향으로의 압축에 의하여 영구적인 스트레인을 받는다는 특징이 있다(일본 특허 공보 No.61-12779 참조). 이 기술에 의해 얻어진 형성된 수지 부품은, 비록 우수한 감쇠 성능을 갖는다고 하더라고, 부족한 충돌 에너지 흡수 용량을 나타낸다는 문제점을 갖는다.

본 발명의 속이 빈 부분을 갖는 충격 흡수체는 굽힘율에 대한 상기 필요조건을 만족시키는 수지로 아래에 자세히 기술되는 것과 같은 형태 및 구조로 형성되며, 전체적으로 충격을 흡수할 수 있도록 설계된다. 즉, 도 1은 본 발명에 따르는 충격 흡수체의 구조의 예를 예시하는데, 이것은 500 내지 5000 kgf/cm²의 굽힘율을 갖는 수지로부터 단일체로 형성된 수지 충격 흡수체이고 같은 방향으로 서로 연결되고 열려있으며 셀 벽(1)에 의해 둘러싸인 육각형 부분을 갖는 하나 이상의 공동 부분(2), 즉, 많은 관통공을 갖는다.

도면에 도시된 것과 같은 구조를 갖는 충격 흡수체, 즉, 벌집형상 부분을 갖는 관통공을 갖는 충격 흡수체에서는, 셀 벽(1)에 의해 둘러싸인 공동 부분(2)은 충격 흡수체의 길이 방향으로의 충격 하중에 대해 셀 벽 및 공동 부분이 좌굴 변형을 일으켜서, 충격 흡수체가 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 한다. 수지 충격 흡수체의 부분의 형태 및 크기는 필요에 따라 결정되지만, 관통공의 구성에 대한 제한은 없으며, 따라서 다양한 구성, 예를들면, 삼각형에서 팔각형에 이르는 다각형, 원형 또는 부등변형으로 만들어질 수 있다.

본 발명의 충격 흡수체가 실제 사용되는 경우에 있어서, 배치되는 이 충격 흡수체들의 수는 충격받는 지점에 필요한 충격 흡수 정도에 따라서 결정될 수 있다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 항복(평탄) 강도가 반력-압축률 곡선에 의하여 결정되는 100 Tf/m² 이상이라는 조건이 이루어는 것이 필요하며, 이것은 도 1에 도시되는 화살표 방향(즉, 길이방향)으로 충격 흡수체가 압축될 때 얻어지고, 압축 에너지 흡수는 50 Tfm/m³ 이상이다.

반력-압축률 곡선(이하 어떤 경우에서는 S-S 곡선으로 불림)은, 예를들면, 수지 충격 흡수체가 충격이 가해지는 방향(즉, 충격-하중이 걸리는 방향)으로 압축될 때의 반력(즉, 충격을 받는 면적당 압축력)과 압축률 사이의 상관관계를 보여주는 그래프를 나타낸다. 압축의 최초 단계에서, S-S 곡선은 대략 압축률에 비례해서 가파르게 상승하고나서 차츰 완만한 경사를 나타내어 국부 면적에서의 최대 반력을 나타내는 항복점에 이르게된다. 이 점에서, 수지 충격 흡수체는 공동 부분에서의 항복을 일으키고, 공동 부분이 좌굴 변형을 일으키기 시작한 후에, 반력은 공극이 감소된 상태에서 S-S 곡선이 다시 가파르게 상승할 때까지 압축률의 증가에 관계없이 일정한 수준(즉, 편평한 영역)에서 유지된다(이 영역을 "평탄역"이라고도 할 수 있음). 더욱이, 수지 충격 흡수체의 셀 벽 부분은 셀의 끝부분들을 부분적으로 절단함으로써 도 1에 도시된 것과 같이 계단형상 부분(3)을 갖는 형태로 형성되는 것이 바람직한데, 이것은 항복 반력을 감소시켜 대략 일정한 수준, 즉 편평한 영역에서의 반력에 대한 것과 같은 수준으로 맞출 수 있어 벌집형상면 상에 가해지는 반력에 대하여 발생하는 반력을 균일화할 수 있기 때문이다.

여기에서 사용되는 S-S 곡선에서의 항복(평탄) 강도는 최초 상승 후에 편평한 영역(즉, 평탄역)에서 최대치를 보이는 반력의 값을 말한다. 압축 에너지 흡수는 80%의 압축률까지(또는 충격 흡수체가 80% 이하의 압축률까지만 압축될 수 있을 때에는 가파르게 상승하는 마지막 영역까지) S-S 곡선 아래의 면적(즉, 도 2에서의 빗금친 면적)으로써 표시되는 흡수 에너지를 충격 흡수체의 부피로 나누어 얻어진 몫을 말한다.

여기에서 사용되는 항복 강도는 충격 흡수체의 S-S 곡선에서의 반력의 최대값과 항상 일치하는 것은 아니다.; 그러나, 충격 흡수체가 충격력을 받을 때 충격체에 가해지는 최대 반력에 거의 일치하고, 반력의 최대값에 대한 기준의 역할을 한다. 만약 항복 강도가 불충분하면, 충격 에너지 흡수체로서의 기능을 실질적으로 보이지 못한다. 반면에, 항복 강도가 너무 높으면, 충격시에 발생하는 반력이 증가하여, 충격이 만족할정도로 감쇠될 수 없다. 높은 효율로 충격 에너지를 흡수하기 위해서는, S-S 곡선에서의 최초 상승을 가능한한 가파르게하고, 또 항복점 이후의 반력의 감소를 가능한한 적게하는 것이 효율적이다.

이런 관점에서, 본 발명의 수지 충격 흡수체에 필요한 각종 물리적 특성이 검토되었다. 그 결과로서, 충격력에 대한 과도한 반력 없이 충격력을 충분히 감쇠하기 위해서는 수지 충격 흡수체는 100 Tf/m² 이상의 항복 강도와 50 Tf·m/m³ 이상의 압축 에너지 흡수를, 바람직하게는 150 Tf/m² 이상의 항복 강도와 200 Tf·m/m³ 이상의 에너지 흡수를 가져야만 한다. 본 발명의 수지 충격 흡수체는 이러한 필요한 특성을 충분히 만족시킬 수 있다.

그런데, 이제까지 알려진 성형된 고무 부품등의 종래의 충격 흡수체의 경우에는, S-S 곡선에서의 상승은 도 3에 도시된 것과 같이 완만하다. 그러므로, 만족할만한 충격 흡수를 보증하기 위해서는, 부재가 반드시 중량이 무거워지고 크기가 커지도록 사용되는 재료의 양을 증가시켜야만 한다.

대조적으로, 상기한 바와 같이 설계된 형태 및 구조뿐만 아니라 수지에 대한 특정한 굽힘율을 갖는 본 발명의 수지 충격 흡수체는, 도 4에 도식적으로 도시되는 것과 같이, S-S 곡선에서의 가파른 최초 상승과 알맞은 항복 강도를 모두 보이고나서 압축률이 더 이상 변화하더라도 잠시 동안 대략 일정한 반력을 나타낸 후 S-S 곡선에서의 가파른 마지막 상승을 보여, 50 Tf·m/m³ 이상의 매우 높은 압축 에너지를 흡수할 수 있는 충격 흡수체가 된다.

200 Tf·m/m³ 이상의 압축 에너지 흡수 및 1000 Tf/m² 의 항복 강도를 보증하기 위해서는, 충격 흡수체는 속이 빈 원통체로 형성되고 성형체 전체로서 충격을 흡수할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 충격 흡수체의 구조를 예시하는 도 5 및 도 6에서 도시되는 것과 같이, 평판 부분(플랜지)(5)은 속이 빈 원통형이며 크게 변형될 수 있는 부분(4)의 양쪽 끝부분에 마련되고, 필요하다면, 다른 구조물을 부착할 수 있도록 관통공(6)이 뚫려 있다.

도면들에 도시된 구조를 갖는 충격 흡수체에서, 평판 부분(5)은 충격을 받는 면의 역할을 하고, 반면에, 크게 변형될 수 있는 부분(4)은 충격력의 감쇠 또는 흡수를 위한 탄력적으로 변형될 수 있는 부분 및 좌굴 변형될 수 있는 부분의 역할을 한다. 속이 빈 원통형이기만 하다면 그 형태에 제한은 없고, 다양한 형태 및 구조로 형성될 수 있다.

필요하다면, 속이 빈 원통형이며 크게 변형될 수 있는 부분은, 반력의 상승이 촉진될 수 있도록 또는 항복 반력이 증가될 수 있도록, 형태가 변화될 수 있다. 더욱이, 속이 빈 원통체의 경우에서는, 충격-감쇠 효과는, 크게 변형될 수 있는 부분이 압축 중에 항복을 일으킬 수 있고 압축 영역 위에서 발생하는 반력의 변위량이 언제나 양의 값일 수 있는 설계에 의하여 더 우수해질 수 있다.

더구나, 배치되는 상기 충격 흡수체의 수는 충격받는 지점에 필요한 충격 흡수 정도에 따라서 적절히 결정될 수 있다.; 그러나, 도 5 및 도 6에 보이는 화살표 방향(즉, 성형체의 길이 방향)으로 충격 흡수체가 압축될 때 얻어지는 반력-압축률 곡선에 의해 결정되는 항복 강도가 1000 Tf/m² 이상이고, 충격 흡수체의 단위 부피당 압축 에너지 흡수가 200 Tf·m/m³이상이라는 조건이 이루어질 필요가 있다.

속이 빈 원통형이며 크게 변형될 수 있는 부분의 형태, 구조 및 벽 두께는 특별히 제한되지는 않는다.; 그러나, 이것들은 상기한 바와 같이 용도 또는 목적에 따라서 적절히 변화될 수 있다. 상기 항복 강도 및 압축 에너지 흡수를 보증하기 위해서, 형태는 크게 변형될 수 있는 있는 부분의 높이 H 대 외경 R의 비, 즉 R/H가 0.3 내지 1.5 인 범위에 있도록 하는 방법으로 결정되는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.: 만약 R/H가 0.3보다 작으면, 크게 변형될 수 있는 부분은 불충분한 높이를 가져서, 좌굴 변형에 의한 에너지 흡수는 감소한다.; 반면에, 만약 R/H가 1.5 보다 크면, 크게 변형될 수 있는 부분은 예측할 수 없는 방향으로 비스듬히 무너지는 경향이 있다.

본 발명의 충격 흡수체에는, 그 형태와 적당한 굽힘율을 갖는 수지의 점탄성의 조합에 의해, 상기한 바와 같이 의사 대시포트(dashpot) 및 용수철과 같은 거동이 부여되어, 극히 높은 효율로 충격 에너지를 흡수할 수 있고, 그러므로, 충격 에너지에 의해 야기되는 구조물의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 수지 충격 흡수체를 제조하는 공정으로서, 사출성형, 압출 또는 압축 성형을 포함한다.

본 발명의 수지 충격 흡수체에 대해서는, 어떠한 통상의 부착 방법, 예를들면, 충격 흡수체가 그 평판 부분 상에 마련된 구멍들을 통해서 다른 구조물에 부착되는 방법이 채택될 수 있다.; 그러나, 물론 부착 방법에 제한은 없다.

본 발명에서 사용될 수 있는 바람직한 수지의 종류는 상기한 바와 같다. 이러한 수지들은, 예를들면, 열산화방지제 및 자외선 흡수체 등의 각종 안정제; 염료, 카아본 블랙, 활석 및 유리 구슬 등의 충전제; 금속 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유 등의 섬유 강화제; 대전방지제, 가소제, 방염제, 발포제 및 이형제 등의 첨가제를 첨가함으로써 용도 또는 목적에 따라서 변형될 수 있다.

따라서, 본 발명은 구성되어, 특정한 굽힘율을 갖는 수지를 사용하고 특정한 형태 및 구조의 설계에 의하여, 수지의 탄성 및 성형체의 좌굴 변형에 의한 우수한 충격-흡수 특성을 갖는 충격 흡수체를 제시하여, 크기가 작고 중량이 가볍더라고, 충격 흡수체가 높은 충격 에너지 흡수 용량을 보이는 것이 가능하다. 충격 흡수체는 그 우수한 특성을 사용함으로써, 도로 또는 부두의 측벽, 건물의 바닥 또는 벽 및 차량 등의 충격-감쇠 특성을 필요로 하는 다양한 곳에 폭넓게 적용될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 충격-흡수 장치의 문제점을 고려하여 완성되었으며, 본 발명의 목적은 우수한 에너지 흡수 용량을 갖는 수지 충격 흡수체를 제안하는 것인데, 이 수지 충격 흡수체는 크기가 작고 중량이 가벼우며, 구조가 더 간단하고, 반력과 비교하여 더 큰 에너지 흡수를 나타내며, 방청성, 내수성 및 내후성을 가져서, 모든 환경에서, 즉, 육지와 바다에서 보수하지 않고 사용될 수 있다.

본 발명의 수지 충격 흡수체는 상기 문제점을 해결할 수 있으며, 다음과 같다.:

(1) 수지 충격 흡수체는, 속이 빈 부분을 갖는 성형체를 포함하고, 그 성형체는 500 내지 5000 kgf/cm²의 굽힘율을 갖는 수지로 만들어지며, 그 길이 방향으로 충격을 받을 때 그 좌굴 변형에 의하여 충격 에너지를 흡수하도록 그리고 형성된 부품의 길이 방향으로 압축할 때 다음의 조건 (a) 및 (b)가 반력-압축률 곡선에서 만족되도록 설계되는 것을 특징으로 한다.:

(a) 항복 강도는 100 Tf/m² 이상이다.; 그리고

(b) 압축 에너지 흡수는 50 Tf·m/m³ 이상이다.

본 발명의 실시예는 다음의 예를 포함할 수 있다.

(2) 상기 항목(1)에 따르는 수지 충격 흡수체는, 성형체가 셀 벽으로 나뉘어진 공동 부분을 갖고, 공동 부분은 같은 방향으로 서로 연결되며 열려있는 많은 관통공으로 형성되어 있고, 성형체는 벌집형상 부분을 갖고 공동 부분의 셀 벽들의 좌굴 변형에 의하여 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로한다.

(3) 상기 항목(1)에 따르는 수지 충격 흡수체는, 성형체가 속이 빈 원통체이고, 속이 빈 원통체의 좌굴 변형에 의하여 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로한다.

(4) 상기 항목(3)에 따르는 수지 충격 흡수체에 있어서, (a) 항복 강도는 1000 Tf/m² 이상이고 (b) 단위 부피당 압축 에너지 흡수는 200 Tf·m/m³이상이다.

(5) 상기 항목(4)에 따르는 수지 충격 흡수체에 있어서, 성형체는 속이 빈 원통체이고, 속이 빈 원통체의 크게 변형될 수 있는 부분의 좌굴 변형에 의하여 충격 에너지를 흡수할 수 있다.

(6) 상기 항목 (2) 내지 (4) 중 하나에 따르는 수지 충격 흡수체에 있어서, 압축 영역 위에서 발생하는 변위량은 반력-압축률 곡선에서 언제나 양의 값이다.

(7) 상기 항목(2)에 따르는 수지 충격 흡수체에 있어서, 성형체는 반력을 균일화할 수 있도록 각 셀 벽의 끝부분에 계단형상 부분을 갖는다.

상기 벌집형상 부분은, 예를들면, 벌집 또는 격자 패턴의 관통공을 갖는 것들을 말하며, 벌집형상 부분을 갖는 성형체의 셀 벽의 끝부분들에 부분적으로 계단형상 부분을 마련한 것에 의해 벌집형상 부분 위에 가해진 반력에 대하여 발생하는 반력을 균일화할 수 있고, 따라서 충격-감쇠 효과를 더욱 우수하게 할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 수지 충격 흡수체는 길이(즉, 축) 방향으로의 압축하에서의 변형(즉, 공동 부분의 셀 벽들의 좌굴 변형)에 의하여 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 사용되어야 한다. 본 발명의 수지 충격 흡수체는 500 내지 5000 kgf/cm² 의 굽힘율을 갖는 수지로 만들어진다. 500 내지 5000 kgf/cm² 의 굽힘율을 갖는 수지의 예는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리아미드 엘라스토머이며, 이들의 혼합물을 포함하고, 주조에 사용하기 위한 폴리우레탄 수지등의 열경화성 수지이다. 이 수지들 중에서 특히 바람직한 것은 우수한 내후성 및 내수성 때문에 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머 및 폴리아미드 엘라스토머 등의 탄성 수지이다.; 그러나, 굽힘율이 상기 특정한 범위 내에 들기만 하면 이들 종류에 한정되는 것은 아니다.

그런데, 500 kgf/cm²이하의 굽힘율을 갖는 수지의 경우에는, 얻어진 충격 흡수체는 불충분한 용수철 상수를 가져서 구성요소는 만족할만한 에너지 흡수 성능을 얻기 위해 증가된 벽 두께를 가져야만하고, 그러므로 충격 흡수체는 크기가 커지고 중량이 무거워져서 본 발명의 목적에서 벗어나게 된다.

반면에, 5000 kgf/cm²이상의 굽힘율을 갖는 수지의 경우에, 얻어진 충격 흡수체는 너무 경직되고 불충분한 가요성을 가져서, 충격력을 받을 때 공동 부분의 셀 벽의 좌굴 변형이 일어나는 동안에 파열을 쉽게 일으켜 결국 본 발명의 목적을 달성하는데 실패하게 된다.

이러한 경우들과는 대조적으로, 500 내지 5000 kgf/cm²의 굽힘율을 갖는 수지를 사용하면, 만약 필요하다면, 충격 흡수체가 종래의 성형된 고무 부품에서와 같이 벽 두께가 극히 증가되지 않으면서 크기가 작아지고 중량이 가벼워질 수 있고 압축될 때에 쉽게 파손을 일으키지 않도록 반력의 최초 상승을 촉진하거나 또는 충격 흡수체의 항복 반력을 증가시키는 것이 가능하다. 굽힘율은 바람직하게는 500 내지 3500 kgf/cm²범위 내에있고, 더욱 바람직하게는 900 내지 2000 kgf/cm²의 범위 내에 있는다.

본 발명은 다음의 실시예와 비교예에 의해 더 예시된다.; 그러나, 본 발명은, 물론, 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기 목적에 적합한 어떠한 변화, 변경 및 변형도 본 발명의 기술적 범위 내에 들어간다.

실시예 1

도 1에 도시된 것과 같은 육각형 부분이 있는 침투공을 갖는 충격 흡수체(벽두께 t=4.3mm; 변 길이 l=25mm; 그리고 길이 H=100mm)는 Toyo Boseki K.K.에서 입수가능한 폴리에스테르 엘라스토머 "PELPRENE P-90B"(전체치수 : 가로 W=500mm × 세로 D=200mm)으로 사출성형하였다. 이 충격 흡수체를 다음의 평가 방법에 의하여 길이 방향으로 압축하였다. 그 평가 결과는 표 1에 표시되어 있다.

실시예 2

도 1에 도시된 것과 같은 육각형 부분이 있는 침투공을 갖는 충격 흡수체(벽두께 t=4.3mm; 변 길이 l=25mm; 그리고 길이 H=100mm)는 Toyo Boseki K.K.에서 입수가능한 폴리에스테르 엘라스토머 "PELPRENE P-70B"(전체치수 : 가로 W=500mm × 세로 D=200mm)으로 사출성형하였다. 이 충격 흡수체를 다음의 평가 방법에 의하여 길이 방향으로 압축하였다. 그 평가 결과는 표 1에 표시되어 있다.

비교예 1

아치형의 크게 변형될 수 있는 부분을 여덟 개를 갖는 21cm×21cm×길이 3.3cm의 충격 흡수체는 Toyo Boseki K.K.에서 입수가능한 폴리에스테르 엘라스토머 "PELPRENE P-280B"로 사출성형하였다. 이 충격 흡수체는 높이 방향으로 실질적으로 80%까지 압축할 수 있었다. 더욱이, 이 형태의 많은 흡수체들은 수지 리벳과 가로 및 세로 방향으로 그리고 길이 방향으로 연결되어 101cm×101cm×99cm의 조립된 충격 흡수체가 되었다. 이 충격 흡수체를 높이 방향으로 압축하였다. 평가 결과는 표 1에 표시되어 있다.

실시예 3

도 5에 도시된 것과 같은 속이 빈 원통형 충격 흡수체(크게 변형될 수 있는 부분의 높이 H=10cm×원통형 부분의 외경 R=8cm)는 Toyo Boseki K.K.에서 입수가능한 폴리에스테르 엘라스토머 "PELPRENE P-55B"로 사출성형하였다. 이 충격 흡수체는 다음의 평가 방법에 의해 길이(즉, 높이)방향으로 압축할 때 실질적으로 80%까지 압축할 수 있었다. 평가의 결과는 표 2에 표시되어 있다.

실시예 4

도 6에 도시된 것과 같은 속이 빈 원통형 충격 흡수체(크게 변형될 수 있는 부분의 높이 H=20cm×원통형 부분의 외경 R=16cm)는 Toyo Boseki K.K.에서 입수가능한 폴리에스테르 엘라스토머 "PELPRENE P-90B"로 사출성형하였다. 이 충격 흡수체는 다음의 평가 방법에 의해 길이(즉, 높이)방향으로 압축할 때 실질적으로 80%까지 압축할 수 있었다. 평가의 결과는 표 2에 표시되어 있다.

평가방법

수지의 굽힘율 : 이것은 통상 사용되는 ASTM-D790의 절차에 의하여 측정되었다.

항복 강도 : 충격 흡수체가 50mm/min의 일정한 속도로 압축될 때 반력-압축률 곡선에서 최대 반력(편평한 영역에서의)에서의 충격력을 받는면의 단위 면적당 강도를 말하는데, 곡선은 대략 압축의 최초 단계에서의 압축률과 비례해서 상승하고나서 점차 완만한 경사를 보인다.

압축 에너지 흡수 : 이것은 반력-압축률 곡선에서 80%의 압축률까지 압축될 때에 충격 흡수체의 단위 부피당 에너지 흡수를 말한다. 만약 충격 흡수체가 80%의 압축률을 넘어서 압축될 수 없다면, 편평한 영역이후에 가파르게 상승하는 영역까지의 에너지 흡수를 말한다.

충격력을 받는면의 면적 : 이것은 크게 변형될 수 있는 부분의 끝부분에서의 평판의 접촉 면적을 말한다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
수지재료	P-90B	P-70B	P-280B
W (㎜)	500	500	210
D (㎜)	200	200	210
H (㎜)	100	100	33
충격을 받는 면적 (㎡)	0.05	0.05	1.00
성형체의 중량 (㎏)	3.0	3.0	130
수지의 굽힘율 (kgf/㎠)	1650	1100	5040
항복강도 (Tf/㎡)	350	200	7
압축에너지흡수 (Tf·m/㎥)	540	300	3.8

	실시예 3	실시예 4
수지재료	P-55B	P-90B
H (㎝)	10	20
R (㎝)	8	16
성형체의 중량 (㎏)	0.5	3.0
충격력을 받는 면의 면적 (㎡)	2.5×10^-3	1.0×10^-2
수지의 굽힘율 (kgf/㎠)	770	1650
항복강도 (Tf/㎡)	2000	4000
단위부피당 압축에너지 흡수 (Tf·m/㎥)	400	1500

표 1 및 표 2에서 볼 수 있는 것과 같이, 본 발명의 충격 흡수체들은 종래의 충격 흡수체와 비교하여 더 큰 충격 에너지를 흡수할 수 있고, 그러므로, 충돌체 및 충돌 구조물의 손상을 방지하는데 효과적이다.

게다가, 이 충격 흡수체들은 심지어 하늘이나 바다에서 아무 문제없이 사용될 수 있고, 방청성, 내수성 및 내후성에서 더 우수하여, 보수할 필요가 없다.

본 발명의 수지 충격 흡수체는 충격을 흡수 또는 감쇠할 필요가 있는 다양한 부분, 예를들면, 도로 또는 부두의 측벽, 건물의 바닥 또는 벽, 그리고 차량 등의 충격-감쇠 특성이 필요한 곳에 적용되어, 그 내부에 배치된 충격 흡수체를 갖는 본체 또는 구조물이 충격을 받을 때 상당한 손상 또는 파손을 방지할 수 있다.

Claims

수지 충격 흡수체로서, 속이 빈 부분을 갖는 성형체를 포함하고 있고, 상기 성형체가 500 내지 5000 kgf/cm²의 굽힘율을 갖는 수지로 만들어지며, 그 길이 방향으로 충격 에너지를 받을 때 그 좌굴 변형에 의하여 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 그리고 성형체의 길이 방향으로 압축할 때 반력-압축율 곡선에서 다음의 조건 (a) 및 (b)가 만족되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체:

(a) 항복 강도는 100 Tf/m² 이상이고

(b) 압축 에너지 흡수는 50 Tf·m/m³ 이상이다.
제 1 항에 있어서, 성형체는 셀 벽으로 나뉘어지는 공동 부분을 갖고, 공동 부분은 같은 방향으로 서로 연결되며 열려 있는 다수의 관통공으로 형성되고, 성형체가 벌집형상 부분을 가지며, 공동 부분의 셀 벽들이 좌굴 변형됨으로써 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.
제 1 항에 있어서, 성형체가 속이 빈 원통체이며 속이 빈 원통체가 좌굴 변형됨으로써 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.
제 3 항에 있어서, (a) 항복 강도가 1000 Tf/m² 이상 그리고 (b) 단위 부피당 압축 에너지가 200 Tf·m/m³이상인 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.
제 4 항에 있어서, 성형체가 속이 빈 원통체이며, 속이 빈 원통체의 크게 변형될 수 있는 부분이 좌굴 변형됨으로써 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 영역 위에서 발생하는 변위량은 반력-압축률 곡선에서 언제나 양의 값인 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.
제 2 항에 있어서, 성형체는 반력이 균일하게 분포될 수 있도록 각 셀 벽의 끝부분에 계단형상 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 수지 충격 흡수체.