WO2001020189A1

WO2001020189A1 - Element d'absorption des chocs, element interieur d'automobile et garniture de portiere automobile

Info

Publication number: WO2001020189A1
Application number: PCT/JP2000/006274
Authority: WO
Inventors: Hirofumi Gouda; Manabu Nomura; Toru Shima
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2001-03-22
Also published as: KR20010080430A; EP1130279A4; EP1130279A1; JP2001082520A; TW520333B; CN1321229A

Description

明細書衝撃緩衝部材、自動車用内装部材ぉよび自動車用ドアトリム技術分野

本発明は、自動車の内装部材、特に自動車用ドアトリムなどに用いられる衝撃緩衝部材に関し、外観、軽量性、剛性、衝撃緩衝性にすぐれるとともに、構造簡単で生産性、経済性にすぐれる衝撃緩衝部材に関するものである。背景技術

近年、自動車において、衝突安全性の向上のための車体の高強度化ゃェァ一パックの装備などが図られている。また、省資源、環境問題などから燃料消費量の低減が最重要事項となり、これら問題点の解決に、自動車の軽量化が強く求められている。自動車の軽量化を目的に、それぞれの部品において、金属から樹脂への転換が急速に進んでいる。これらの自動車用部品は、成形性、強度、剛性などに加えて、リサイクル性、材料の統一の動向などから、従来の繊維強化熱硬化性樹脂（F R P) 力ら、ポリプロピレン系樹脂などの熱可塑性樹脂が多用されてきている。

自動車部品の軽量化の要求は、日々厳しくなつており、成形品の軽量化のためには、成形品の肉厚を薄くする努力がなされている。しかしながら、成形品の肉厚を薄くするためには、強度、剛性など樹脂本来の特性に加えて、溶融流動性の向上が必要となる。この目的のために、ポリプロピレン系樹脂の強度、剛性などを向上するために、他の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマ一、ガラス繊維などの強化剤、タルクなどの充填剤などを添加する手段が数多く提案されている。

近年、自動車における衝突安全性の改善は、従来からの正面衝突に加えて、側方からの衝突（側面衝突）について、乗員を守るための高度な安全性の要求が高まってきている。この自動車の側面衝突に対しては、乗員の安全確保のためには、ドアが最も重要な構成部品である。

従来、このドアトリムは、ポリプロピレン系樹脂などを用いて、主として射出成形により成形されている。そして、自動車の側面衝突による衝撃を緩和するために、衝撃吸収部材がドア中間パネルとドアトリムの間に設けられている。たとえば、 ①特開平 5— 6 9 7 8 0号公報には、塑性変形又は脆性破壌する中空かつ粒状のエネルギー吸収体をトリム基材内に挿入したものが示されている。また、 ②実用新案登録第 2 5 9 3 4 5号公報には表皮材の裏面に形成されたクッション性を有する発泡層を有する車両用ドアパネルが示されている。

また③特開平 8— 1 6 4 7 4 0号公報には、車両ドアのウェスト部のドアインナパネルに沿ってこれを覆う自動車用ドアトリムであって、ブロー成形により成形された中空体で構成し、壁で仕切られた中空体の一方に発泡樹脂原料を注入して発泡成形させた発泡体が充填されたものを衝撃吸収部とする自動車用ドアトリムが開示されている。さらに、 ④特開平 9一 1 1 8 2 9号公報には、合成樹脂製の中間仕切板と、該中間仕切板の両面より外方へ向かって一体に隆起する合成樹脂製の格子状リブと、を具備する車両用内装部材を（衝撃緩衝材）を、ドア中間パネルとドアトリムの間に挿入することが提案されている。

前記④の方法は、 ①〜③に比較して、製造が容易で、組み立てに手間がかからず生産性にすぐれたものといえる。しかしながら、格子状リブを有する車両用内装部材を別途射出成形することが必要であることに加えて、ドア中間パネルとドアトリムの間に挿入する工程など、生産性が必ずしも高いものではない。

また、 ⑤特開平 8— 6 6 9 8 1号公報などには、自動車用のドアトリム本体である板状体に、格子状リブを具備する自動車用内装部材を一体成形することが当然ながら提案されている。しかしながら、自動車用ドアトリム本体は薄肉板状成形体であり、これに格子状のリブを一体化した成形金型を用いて、射出成形した場合には、格子部の肉厚が厚くなることから、格子形成部分の冷却が遅れ、ドアトリム表面にヒケが発生し外観が悪化する。

このため、自動車用内装材としては、実用化が困難な場合があり、結果として、前記④のような、あるいは⑤の場合においても、実質的には、ドアトリムと衝撃緩衝部材を、別部材として製造し、これらを組み合わせる方法を採用せざるを得なかった。また、ヒケの発生を防止するために、ドアトリムの平板部の肉厚を厚くすることも、選択手段の一つであるが、軽量化、省資源に逆行するものであり、軽量化を保持しながら、ヒケの発生のない、外観にすぐれた衝撃緩衝部材、特にドアトリムなどの自動車內装部材が望まれている。

本願発明は、軽量、構造簡単で、側面衝突にも対応でき、生産性にすぐれるとともに、部品点数の大幅低減、ドアの組み立て工程も省力化できる自動車用ドアトリムなどの自動車用内装部材として利用可能な衝撃緩衝部材を提供することにある。発明の開示

本発明者らは、上記のような状況下において、自動車用ドアトリムなどの軽量化、成形材料、成形法、側面衝突安全性について鋭意研究を重ねた結果、特定構造の採用により、ヒケ、反りの発生がなく外観にすぐれた一体成形の衝撃緩衝部材が得られることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、

( 1 ) 板状部と板状部の裏面の格子状リブからなり、 mi含有熱可塑性樹脂で形成される一体成形体であって、板状部の平均空隙率が 5〜9 0 % である衝撃緩衝部材。

( 2 ) 繊維含有率が 1 0〜 60重量％、重量平均繊維長が 1〜 20 mm である上記（1) 記載の衝撃緩衝部材。

(3) 格子状リブの肉厚が 0. 5〜3mm、格子間隔が 1 0〜8 Omm、高さが 5〜： I 0 Ommである上記 (1) または（3) 記載の衝撃緩衝部材。

(4) ||ϋがガラス繊維、熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である上記（1) 〜（3) のいずれかに記載の衝撃緩衝部材。

(5) 全長が 3〜10 Ommであり、この全長と等しい長さを有し、互いに平行に配列された状態にある 10〜90重量％の繊維を含有する繊維強化熱可塑性樹脂ぺレットを含む樹脂成形材料を射出成形したものである上記（1) 〜（⁴) のいずれかに記載の衝撃緩衝部材。

(6) 上記 (1) 〜（5) のいずれかに記載の衝撃緩衝部材からなる自動車用内装部材。

(7) 上記 (1) 〜（5) のいずれかに記載の衝撃緩衝部材からなる自動車用ドアトリムに関するものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の衝撃緩衝部材の一実施態様である部分断面正面図である。図 2は、図 1の X— X線断面図である。

図 3は、本発明の自動車用ドアトリムの一実施態様が組み込まれた自動車用ドアの断面概念図である。

図 4は、従来の衝撃緩衝材とドアトリムが別部材として組み込まれた自動車用ドアの一例を示す断面概念図である。

図 5は、衝撃緩衝部材を成形するための金型の要部の概念図を示し、繊維含有溶融樹脂の射出充填時を示す。

図 6は、金型キヤビティの拡張による膨張工程終了時を示す。

また、図中、符号は次を示す。 1は衝撃緩衝部材， 2は板状部， 3は格子状リブ， 4は外周壁， 1 1は自動車用ドアトリム， 1 2は板状部， 1 3は格子状リブ， 1 4は外周壁， 1 5は従来のドアトリム， 1 6は従来の衝撃緩衝部材， 1 7はドア中間パネル， 1 8はドア外側パネル， 1 9はドアガラス， 2 1は固定金型， 2 2は可動金型， 2 3はスぺ一サー， 2 4はスプリング， 2 5は射出ノズル， 2 6はホットランナー， 2 7はゲート， 2 8 は成形金型キヤビティ， 2 9は扳状部， 3 0は格子状リブ， 3 1はガス注入管， 3 2はガス排気管， 3 3は衝撃緩衝部材を示す。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の衝撃緩衝部材は、ヒケゃ反りの発生のために、板状部と板状部の裏面に装着される格子状リブを有する成形品とからなる結合構造であつたものを、繊維含有熱可塑性樹脂を用いて一体成形を可能にしたものである。

以下、本発明の衝撃緩衝部材を図面に基づいて説明する。

図 4から明らかなように、従来の自動車用ドアシステムは、ドア外側パネル 1 8とドアトリム 1 5との間を上下するドアガラス 1 9があり、このドアガラス 1 9の内側にあるドア中間パネル 1 7にドアトリム 1 5が取り付けられて、自動車内部部材が構成されている。ドア中間パネル 1 7は、ドア外側パネル 1 8と同様に金属製であり、重量が重いパネルであるとともに、ドアガラス 1 9の昇降機能などの機能部材の取り付けパネルとしても機能している。

従来の自動車用ドアシステムでは、側面衝突事故に対応するために、ドァ中間パネル 1 7とドアトリム 1 5との間に板状部と格子状リブが一体となった衝撃緩衝部材 1 6が装着されている。衝撃緩衝部材としては、図示の格子状リブを有する成形品の他、樹脂発泡体などで構成されたものなどがある。このように、従来の自動車用ドアトリムは、いずれにしても、金属製のドア中間パネルに樹脂製のドアトリムを取り付けるとともに、側面衝突に対して、衝撃吸収材を更に付加的に組み合わせるものであった。このため、自動車用ドアとしての軽量化に限界があるとともに、各部材の製造、保管、輸送、組み立て、工程管理など複雑であり、省資源、省力化の点からよりすぐれた自動車用ドアシステムが求められている。

本発明の衝撃緩衝部材は、図 1及ぴ図 2に示すように、板状部 2と格子状リブ 3からなり、繊維含有熱可塑性樹脂で形成される一体成形体であつて、板状部 2の平均空隙率が 5〜 9 0 %、好ましくは 1 0〜8 0 %、より好ましくは 2 0〜 7 0 %である衝撃緩衝部材である。すなわち、ガラス繊維などの繊維含有熱可塑性樹脂を用いることにより、強度、剛性を確保するとともに、板状部の空隙により、交差リブ部の厚肉による冷却遅れに起因するヒケの発生、板状部の反り変形などの外観や寸法安定性の低下などのないすぐれた衝撃緩衝部材である。

本発明の衝撃緩衝部材は、衝撃緩衝部材が用いられる用途、大きさ、要求される特性により各部の寸法、格子状リブの形状、寸法や板状部の空隙率などを任意に決定できる。図 1及び図 2では、衝撃緩衝部材の形状を箱型とし、外周部に外壁 4を有するとともに、板状部が平板状である例が示されている。し力し、用途によっては、外周部は、格子状リブよりも深い場合、浅い場合あるいは部分的に外壁がなかったり、庇状部を有するような形状でもよい。また、板状部は、衝撃緩衝部材の意匠面に合わせて、曲面、凹凸、波状など任意である。板状部としては、主要部の肉厚（D) が、通常 1〜3 O mm、好ましくは 1 . 5〜2 0 mm程度である。

次ぎに、格子状リブとしては、格子間の形状が、正四角形、長方形、菱形、あるいはこれらの組み合わせからなる。格子状リブの高さ（H) は、 1 0〜6 O mm、好ましくは 1 5〜5 0 mmで、リブの肉厚（T) は、 0 . 5〜3 mm、好ましくは 1〜2 . 5 mm程度である。これら、格子状リブ 3は、根元 3 aから先端 3 bに向かって減少するテーパをもつことが、成形金型からの離型性、交差リブ部の適度な座屈性の点から好ましい。また、格子状リブ 3の格子間間隔（W. L ) としては、特に制限はないが、 1 0 〜8 0 mm、好ましくは 1 5〜 6 O mm程度である。なお、格子状リブ内の成形品外周部にあっては、スライドコアを用いて成形できる、リブに直角な、すなわち、板状部に略平行な補強壁を設けたものでもよい。

本発明の衝撃緩衝部材は、射出成形で成形できるので、衝撃緩衝部材の各部の寸法である、板状部の肉厚、格子リブの肉厚、格子リブの高さ、格子状リブの形状や間隔は、衝撃緩衝部材の使用目的に適合するように、板状部の各部分において、適宜寸法を変更することができる。さらに、板状部の空隙率も分布を持たすことも同様に任意である。

本発明の衝撃緩衝部材は、各種分野に用いられるが、ドアトリム、ビラ一、サイドガ一二ッシュなど外観が重要視される自動車用内装部材、特にドアトリムに好適に用いられる。図 4から明らかなように、従来の自動車用ドアシステムにおいては、ドアトリム 1 5と衝撃緩衝部材 1 6は、それぞれ別々に成形され、接着材ゃ金具などによる、二次加工により一体化されていた。

これに対して、本発明のドアトリム 1 1は、従来のドアトリム 1 5と衝撃緩衝部材 1 6を、射出成形により一体成形したものである。このため、接合のための二次加工工程が不要であるとともに、ドアトリム全体としての軽量化が達成され、樹脂の使用量も軽減される。ドアトリム 1 1の外周部には、ドア中間パネル 1 7への取り付けのために金属製部材を必要によりィンサート成形することもできる。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン，プロピレン 'エチレンプロック共重合体，プロピレン ' エチレンランダム共重合体，高密度ポリエチレン等のポリオレフイン系樹脂、ポリスチレン，ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン，シンジオタクチック構造を含むポリスチレン， A B S樹脂， A S樹脂などのスチレン系樹脂、ポリ塩化ビュル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフエ二レンサルファイド、ポリ芳香族エーテルまたはチォエーテル系樹脂、ポリ芳香族エステル系榭脂、ポリスルホン系樹脂、アタリレート系樹脂等が採用できる。ここで、上記熱可塑性樹脂は、単独で用いることがもできるが、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。

このような熱可塑性樹脂のうち、ポリプロピレン、プロピレンーェチレンブロック共重合体などのポリプロピレン系樹脂、ポリアミド 6、ポリアミド 6 6などのポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が好ましい。

これら熱可塑性樹脂には、無水マレイン酸、フマル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された樹脂類を含有することが好ましい。変性樹脂類としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系榭脂などのポリオレフイン樹脂、ポリオレフイン系エラストマ一、ポリスチレン系樹脂を例示できる。ここで、変性樹脂中の不飽和カルボン酸またはその誘導体の含有量は通常 0 . 0 1〜1 0重量％である。また、熱可塑性樹脂中の変性樹脂の含有量は、通常 0 . 5〜2 0重量％でぁる。次に、本願発明で用いられる繊維としては、特に制限はなく、溶融混練時に膨張性を有する各種繊維から選択される。たとえは、ガラス,、炭素繊維などの無機繊維、銅繊維、黄銅繊維、鋼繊維、ステンレス繊維、ァルミニゥム繊維、アルミニウム合金繊維、チタン合金繊維などの金属繊維、ボロン繊維、炭化ゲイ素繊維、アルミナ繊維、チッ化ゲイ素繊維、ジルコユア繊維などのセラミック繊維、ァラミド繊維、ポリオキシメチレン^、芳香族ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリサルホン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維などの有機繊維などを例示できる。なお、これらの^ Sは、たとえば、無機繊維と有機繊維などを 2種以上を併用することもできる。

これらの繊維としては、衝撃緩衝部材として要求される特性などにより適宜選定できる。中でも、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などは強度、剛性、耐熱性にすぐれるとともに、長繊維であり、溶融樹脂の含浸引き抜き成形が容易であるため好ましい。特に、ガラス繊維が好ましく用いられる。

まず、繊維含有熱可塑性樹脂で形成される衝撃緩衝部材は、好ましくは繊維の含有量が 1 0〜 6 0重量％、より好ましくは 1 5〜 5 0重量％で、重量平均繊維長が 1〜2 O mm、より好ましくは 2〜 1 5 mmである。ここで、繊維の含有量が 1 0重量％未満では、強度、剛性が十分でなく、また、後記するところの膨張成形による膨張性が低下し、板状部の空隙率を得ることが困難な場合があり、 6 0重量％を越えると成形時の溶融流動性が低下する場合があり、また外観低下や、格子状リブの末端まで繊維含有熱可塑性樹脂を充填することが困難な場合があり、したがって、前記好ましい範囲の選択が望ましい。

次に、重量平均繊維長が、 1 mm未満であると本発明の特徴である空隙確保による軽量化、ヒケ、反りの発生防止効果のための膨張成形性が低下するとともに、強度の点からも好ましくない。また、 2 0 mmを越えると溶融流動性が低下するとともに、溶融混練シリンダ内での混練が不十分となり、成形品の均一性が低下し、この結果、膨張の不均一性、外観不良などか起こりやすくなる。したがって、前記好ましい範囲の重量平均繊維長となるような成形材料、成形条件の選択が望ましい。なお、重量平均繊維長は、ガラス繊維の場合、成形体の一部を灰化後、万能投影機で倍率 1 0 倍で直接撮影し、その画像を用いデジタイザ一にて測定できる。

本発明の衝撃緩衝部材は、前記したように、板状部の平均空隙率が、 5 〜 9 0 %、好ましくは 1 0〜 8 0 %である。本発明の衝撃緩衝部材の本質的は特徴は、この板状部の空隙の含有にある。この空隙により板状部表面における、リブ相当位置のヒケの発生、板状部の反り発生を防止できる。しかも、この空隙の発生は含有繊維の、絡み合いの復元性によるものであり、発泡剤によるものでなく、発泡剤によるガスが、成形品表面に漏洩することによるシルバー発生による外観不良現象がない。この空隙の含有は、前記したように、重量平均繊維長が 1〜2 O mmの繊維（ガラス繊維）を 1 0〜6 0重量％含有する成形品において達成されたものである。これは、後記するところの、成形材料の選択、成形方法の採用の組み合わせにより得られる。

したがって、本発明の衝撃緩衝部材は、全体として、空隙を含有しない場合に比較して、同一重量において曲げ特性、耐衝撃特性が向上する。すなわち、同一曲げ強度などを得るために、衝撃緩衝部材をより軽量化できることになる。さらに、 ^選択による耐熱性、耐熱寸法安定性をも満足するものである。軽量化とこれら強度特性が、通常相反するものであるにも関わらず、これらを両立させるとともに、単位重量当たりの曲げ特性が従来の材料と比較して著しく向上することによって、自動車用内装部材への適用により自動車の軽量化に貢献できる。

以下、本発明の衝撃緩衝部材の製造方法を成形材料とともに詳細に述べる。

本発明の衝撃緩衝部材は、熱可塑性樹脂とガラス繊維などの繊維を主成分とする樹脂成形材料を用いるものである。

特に、樹脂成形材料として、全長が 3〜： L 0 0 mm、好ましくは 5〜 5 O mmであり、この全長と等しい長さを有し、互いに平行に配列された状態にある 1 0〜 9 0重量％の繊維を含有する繊維強化熱可塑性樹脂ペレツト単独、またはこのペレツトと他のペレツトとの混合物で前記繊維が全体の 1 0〜6 0重量％とされたものである樹脂成形材料を用いることが好ましい。ここで、他のペレットとしては、通常は同種の熱可塑性樹脂、またはこれに各種添加剤を含むものである。この好ましい樹脂成形材料ペレツトの選択によって、射出成形金型キヤビティ内での溶融膨張性のすぐれた溶融混練樹脂を容易に得ることができる。

ここで、繊維含有熱可塑性樹脂中の繊維含有量が、 1 0重量％未満であると、溶融膨張性が不十分となるとともに、繊維による強度、剛性などの物性向上効果が期待できなくなる。また、 6 0重量％を超えると、溶融混練性、繊維の分散性が低下し、射出成形性、膨張性、成形品の外観、均質性などの品質の安定性が低下することになる場合がある。

本願発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に、制限はないが、前記したものが用いられる。また、これら熱可塑性榭脂には、特に無水マレイン酸ゃフマル酸などの不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された酸変成ポリオレフイン樹脂など、さらには各種エラストマ一などの耐衝撃性改良剤、安定剤、帯電防止剤、耐候剤、光安定剤、着色剤、短,、タルク等の充填剤を必要に応じて加えることもできる。

また、繊維としては、衝撃緩衝部材に要求される特性などにより前記したものから適宜選定できる。中でも、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などは強度、剛性、耐熱性にすぐれるとともに、長 ,であり、溶融樹脂の含浸引き抜き成形が容易であること、膨張性などのため好ましレ、。特に、ガラス miが好ましく用いられる。

ここで、ガラス繊維としては、 E—ガラス、 S—ガラスなどのガラス繊維であって、その平均繊維径が 2 5 μ ιη以下のもの、好ましくは 3〜 2 0 μ ιηの範囲のものが好ましく採用できる。ガラス USの径が 3 m未満であると、溶融樹脂含浸引き抜き成形によるペレット製造時に、ガラス繊維が樹脂になじまず、樹脂の含浸が困難となる一方、 2 0 // mを超えると、外観が低下するとともに、繊維が流れ難くなるとともに、溶融混練時に切断、欠損が起こりやすくなる。これらの熱可塑性樹脂およびガラス繊維を用い、引き抜き成形法等でペレットを製造するにあたり、ガラス繊維は、カップリング剤で表面処理した後、収束剤により、 1 0 0〜 1 0 0 0 0本、好ましくは、 1 5 0〜5 0 0 0本の範囲で束ねておくことが望ましい。カップリング剤としては、いわゆるシラン系カップリング剤、チタン系カツプリング剤として従来からあるものの中から適宜選択することができる。例えば、ァミノプロピルトリエトキシシラン、 N— — (ァミノェチル）一"y—ァミノプロビルトリメトキシシラン、 <y—グリシドキシプロピ^^トリメトキシシラン、 β— ( 3， 4一エポキシシクロへキシル）ェチルトリメトキシシラン等のァミノシランゃエポキシシランが採用できる。特に、前記ァミノ系シラン化合物を採用するのが好ましい。

収束剤としては、例えば、ウレタン系、ォレフィン系、アクリル系、ブタジェン系おょぴエポキシ系等が採用でき、これらのうち、ウレタン系およびォレフィ系が好ましく採用できる。これらのうち、ウレタン系収束剤は、通常、ジイソシァネート化合物と多価アルコールとの重付加反応により得られるポリイソシァネートを 5 0重量％以上の割合で含有するものであれば、油変性型、湿気硬化型およびブロック型等の一液タイプ、および、触媒硬化型おょぴポリオール硬化型等の二液タイプの、ずれもが採用できる。一方、ォレフィン系収束剤としては、不飽和カルボン酸、または、その誘導体で変性された変性ポリオレフィン系榭脂が採用できる。

本発明の衝撃緩衝部材の製造に用いられる含有樹脂成形材料としては、溶融膨張性を有するものであれば特に制限はない。しかし、好ましくは前記のような収束剤で収束したガラス繊維に熱可塑性樹脂を付着 ·含浸させることにより、ガラス繊維で強化された■強化樹脂ペレツトが用いられる。ガラス H に熱可塑性樹脂を付着 ·含浸させる方法としては、例えば、溶融樹脂の中に繊維束を通し、繊維に樹脂を含浸させる方法、コーティング用ダイに繊維束を通して含浸させる方法、あるいは、ダイで^ の周りに付着した溶融樹脂を押し広げて繊維束に含浸させる方法等が採用できる。ここで、繊維束と樹脂とをよくなじませる、すなわち濡れ性を向上するために、內周に凹凸部が設けられたダイの内部に、張力が加えられた ,束を通して引き抜くことで、溶融樹脂を繊維束に含浸させた後、さらに、この繊維束を加圧ローラでプレスする工程が組み込まれた引抜成形法も採用できる。なお、ガラス繊維と溶融樹脂とが互いによくなじむ、濡れ性のよいものであれば、溶融樹脂がガラス繊維に容易に含浸され、ペレットの製造が容易となるので、前述の収束剤で繊維を収束する工程は、省略できる場合がある。ここで、互いによくなじませる方法としては、樹脂に極性を付与したり、ガラス繊維の表面にカツプリング剤と反応する官能基をグラフトしたりする方法が有効である。

以上のような方法で樹脂が含浸された長尺繊維束（ストランド等）を、 ,の長手方向に沿って切断していけば、ペレツトの全長と同じ長さの長を含んだ繊維強化樹脂ペレットを得ることができる。この際、樹脂べレットとしては、繊維束がストランドにされ、その断面形状が略円形となつた樹脂含有長尺繊維束を切断したものに限らず、繊維を平たく配列することにより、シート状、テープ状またはパンド状になった樹脂含有長尺繊維束を所定の長さに切断したものでもよい。

さらに、本願発明の衝撃緩衝部材の製造方法に好ましく用いられる繊維含有熱可塑性樹脂成形材料としては、前記したように溶融樹脂含浸引き抜き成形により製造された、全長が 3〜1 0 0 mm、好ましくは 5〜 5 0™ であり、この全長と等しい長さを有し、互いに平行に配列された状態にある繊維を 1 0〜 9 0重量％含有する繊維強化熱可塑性樹脂ペレツトまたは前記べレットと他のぺレットとの混合物で前記 miが全体の 1 0〜 6 0重量％とされた樹脂成形材料であることが好ましい。

繊維が互いに平行に配列された状態となって全体の 1 0〜9 0重量％含有された繊維強化熱可塑性樹脂ペレツトを用いれば、ガラス繊維は溶融樹脂によって含浸、被覆されているので、射出成形機のスクリューで可塑化、溶融、混練を行っても、繊維の破断が起こり難いともに、また分散性も良好となる。これにより、成形金型キヤビティに射出された後の繊維含有溶融熱可塑性樹脂のスプリングバック現象が良好になるとともに、最終成形品中に残存する繊維長が長くなり、物性の向上、表面外観が向上する。ここで、他のペレットとの混合物を用いれば、高濃度のガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの使用量が少なくて、経済的であるとともに、成形品中の繊維含有量の調整、溶融粘度の調整などができるメリットがある。

つぎに、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用い、繊維としてガラス繊維を用いる場合を例として、具体的に説明する。ポリプロピレン系樹脂の Ml (メ/レトインデックス）としては、特に制限はなく、全体としての MI 〔J I S K7210に準拠し、温度 230 、荷重 2. 16 k gで測定〕が、 5〜1， O O O gZl O分、好ましくは 10〜600 g /10分である。通常、ガラス繊維含有ポリプロピレン系樹脂マスターぺレツト、特に前記のガラス繊維強化ポリプロピレン系樹脂ペレツトとポリプロピレン系樹脂ペレツトとの混合物からなる樹脂成形材料が用いられる。したがって、ガラス繊維含有ポリプロピレン系樹脂マスターペレツト中の，ポリプロピレン系樹脂とガラス繊維希釈用のポリプロピレン系樹脂べレットは、自ずから異なる Mlのペレットを用いることが自由であり、自動車のサイズ、用途など衝撃緩衝部材の曲げ強度、曲げ剛性、衝撃強度、耐熱性、耐熱寸法安定性などの特性、成形性を考慮して適宜決定できる。

しかしながら、本発明の衝撃緩衝部材は、比較的成形時の金型キヤビティの厚みが薄く、かつ比較的繊維長の長いガラス繊維を含有するものであり、成形性すなわち、溶融流動性が良好であることが求められる。したがつて、希釈用のポリプロピレン系樹脂の M Iを 30〜 1， 000 _g l 0 分、好ましくは 40〜800 gノ 10分と比較的大きい Mlのポリプロピレン系樹脂を適宜選択することもできる。通常の射出成形において、溶融樹脂の流動性を考慮して、一般にこのような大きい M Iのポリプロピレン系樹脂を用いた場合衝撃強度が著しく低下し、実用的でなくなるため、 M Iの上限にはおのずと制限があった。

本発明の衝撃緩衝部材にあっては、ポリプロピレン系樹脂の M lが、従来の一般的な射出成形法における M lよりも、比較的大きく、すなわち、分子量を大幅に低く成形性の向上を図ることができる。しかも、ガラス繊維の含有、ガラス繊維の絡み合い、ガラス繊維のランダム分布、表面緻密層の形成、繊維と樹脂による空隙の形成などにより、軽量でありながら、本発明の衝撃緩衝部材としての特性を十分満足する強度、耐熱性などの特性を得ることが可能になるとともに、ヒケ、反りのない外観にすぐれたものとなる。

本発明に用いる、例えばポリプロピレン系樹脂の場合には、ホモポリプロピレン樹脂あるいは、耐衝撃性のために、プロピレンと他のォレフィンとのブロック共重合体、プロピレンと数重量⁰ /o以下の他のォレフインとのランダム共重合体が好ましい。更に衝撃性を向上するために、熱可塑性樹脂ェラストマ一や非晶質ないし低結晶性のポリプロピレン系樹脂などを適宜含有させることも可能である。

ここで熱可塑性エラストマ一としては、たとえば、エチレン 'プロピレン共重合体エラストマ一（E P R) 、エチレン ·ブテン一 1共重合体エラストマー、エチレン .オタテン一 1共重合体エラストマ一、エチレン - プ口ピレン ·ブテン一 1共重合体エラストマ一、エチレン ·プロピレン ·ジェン共重合体エラストマ— （E P DM) 、エチレン ' プロピレン 'ェチリデンノルボルネン共重合体エラストマ一、軟質ポリプロピレン、軟質ポリプロピレン系共重合体などのォレフィン系エラストマ一がある。これらの内エチレン系エラストマ一の場合のエチレン含有量は通常 4 0〜9 0重量 %程度である。これらのエラストマ一としては、ム一ニー粘度（ML ₁₊₄ 100 ) が通常 5〜1 0 0、好ましくは 1 0〜6 0であるものが用いられる。

また、スチレン系エラストマ一としては、たとえば、スチレン ·ブタジェン共重合体エラストマ一、スチレン ·ィソプレン共重合体エラストマ一、スチレン ·ブタジエン ·ィソプレン共重合体エラストマ一、あるいはこれら共重合体の完全あるいは部分水添してなるスチレン ·エチレン ·ブチレン ·スチレン共重合体エラストマ一（SEBS) 、スチレン 'エチレン- プロピレン 'スチレン共重合体（SEPS) などを例示できる。これらのエラストマ一としては、メノレトインデックス（MI) [J I S K 721 0に準拠し、 200¾、荷重 5 k gで測定〕が、 0. 1〜1 20 g/10 分、好ましくは 8〜100 gZl 0分であるものが用いられる。

次に、ガラス i ^としては、各種繊維長のものが用いられ、本発明の衝撃緩衝部材としての成形品中の、重量平均ガラス Hi長が 1〜2 Omm、特に 2〜1 5mm程度の範囲となるものである。したがって、成形品中のガラス^ ϋの重量平均繊維長が上記範囲を確保されれば、成形材料としては特に制限はない。しかしながら、成形品中のガラス繊維長をあるレベル以上に保っため、一般的には、前記したところの、全長が 3〜1 O Omm、好ましくは 5〜5 Ommであり、この全長と等しい長さのガラス^ |が互いに平行に配列された状態にあり、ガラス繊維の含有率が 10〜90重量 %であるガラス ¾Μ強化熱可塑性樹脂べレットを用いることが好ましいことは前記の通りである。

本発明の衝撃緩衝部材の製造に用いられる繊維（ガラス）含有熱可塑性樹脂成形材料は、溶融時に含有する繊維（ガラス）の絡み合いの回復による膨張現象により、板状部の平均空隙率が 5〜 90 %の衝撃緩衝部材が成形できるものである。なお、本発明の衝撃緩衝部材は、板状部以外の格子状リブ部においても、空隙を含有してもよい。したがって、本発明の衝撃緩衝部材は、本質的には繊維（ガラス）の成形時の弾性回復（スプリングバック）による膨張現象によって達成されるものである。しかしながら、膨張の補助として、少量の発泡剤を用いることができる。ここで、発泡剤としては、特に限定されるものではなく、それぞれの樹脂原料の溶融温度における熱による分解などによってガスを発生するァゾジカルボンアミド (AD C A) 、ベンゼンス^^ホヒドラジド、 N， N—ジニトロペンタメチレンテトラミン、テレフタルアジドなどの化学発泡剤やペンタン、ブタンなどの物理発泡剤がある。

これらの発泡剤は、通常、発泡剤と熱可塑性樹脂とのマスターバッチとして加えることができる。発泡剤は、前記のガラス強化熱可塑性樹脂ペレツトと希釈用の熱可塑性樹脂ペレツトとの合計 1 0 0重量部に対して、通常 0 . 0 1〜1重量部、好ましくは、 0 . 0 5〜0. 5重量部の範囲である。この発泡剤の添加量は、金型キヤビティ容積の初期の拡大時における膨張性の確保など、あくまでも補助的な使用であり、ガラスによる膨張性を考慮して、適宜決定できる。ここで発泡剤の含有量が一般の発泡成形の場合のように多いと、ガスが成形品表面に漏洩し、シルバーの発生など外観不良が発生しゃすくなる。

つぎに、本発明の衝撃緩衝部材の製造方法を図面に基づいて説明する。図 5は、衝撃緩衝部材を成形するための、金型の要部の概念図を示し、繊維含有溶融樹脂の射出充填時を示す。図 6は金型キヤビティの拡張による膨張工程終了時を示す。

図 5、図 6において、 2 1は固定金型、 2 2は可動金型、 2 3はスぺーサ一、 2 4はスプリング、 2 5は射出ノズル、 2 6はホットランナー、 2 7はゲート、 2 8は成形金型キヤビティ、 2 9は板状部、 3 0は格子状リプ、 3 1はガス注入管、 3 2はガス排気管、 3 3は衝撃緩衝部材をそれぞれ示す。本発明の衝撃緩衝部材を成形するためには、図 5から明らかなように、成形金型キヤビティ 2 8の容積を変化できることが必要である。通常は、金型開閉方向のキヤビティ厚みを変化できるものである。すなわち、可動金型 2 2を進退させる機能を有する射出成形装置が用いられる。この射出成形機としては、一般に射出圧縮成形が可能な成形機、あるいは、一般の射出成形機に可動金型移動装置が装備された射出成形装置が用いられる。本発明の衝撃緩衝部材の製造は、図 5のように、固定金型 2 1に対して、可動金型 2 2が前進することにより、型締が行われる。この型締によりスぺ一サ一 2 3はスプリング 2 4を押圧して金型キヤビティ 2 8の金型面を構成する。ついで、図示しない繊維含有成形材料がスクリューにより溶融混練 ·可塑化計量され、射出ノズル 2 5、ホットランナー 2 6、ゲート 2 7を通り、成形金型キヤビティ 2 8中に、射出、充填される。この場合に、初期の型締により、成形金型キヤビティの容積を大きくし、射出樹脂量を成形金型キヤビティ容積の、 2 Z 3以下程度とし、射出、充填開始後に、可動金型 2 2を再度前進させて、溶融樹脂を圧縮し、金型キヤビティ全体に充填する、射出圧縮とすることもできる。

この射出圧縮によれば、射出樹脂圧力は低く、また樹脂、繊維の配向は少ないか実質的に起こらない。また、射出圧縮の採用により、成形金型キャビティの間隔の薄い場合にも容易に充填できる。いずれにしても、射出充填、射出圧縮充填により、成形品の表面部は金型により冷却が開始されるとともに、金型表面は、微小な凹凸までも完全に転写される。

表面がある程度冷却されスキン層が形成された後、図 6に示すように、可動金型 2 2は、成形体板状部の厚みである成形金型キヤビティ間隔の位置まで後退することにより膨張させる。この際、スぺ一サー 2 3はスプリング 2 4により、固定金型に押圧されたままである。すなわち、図示の例では、成形品の外周壁は、射出充填、賦形されたままであり、可動金型の後退による影響を受けない。次いで、冷却することにより、衝撃緩衝部材が成形され、可動金型 2 2を開放することにより、衝撃緩衝部材が取り出される。なお、射出圧縮成形工程での、圧縮は、成形金型キヤビティ間隔を位置制御する場合の他、圧縮力により制御することもできる。

本発明の衝撃緩衝部材の製造方法は、基本的には前記方法であるが、可動金型 2 2の後退開始後に、ガス注入管 3 1より、窒素ガスなどを注入することができる。このガスの注入はガラス繊維による膨張を補助するとともに、膨張後において成形品を金型表面に押圧して、さらなる金型転写性、外観の向上に寄与する。

さらに、注入ガスの圧力を必要によりある程度のレベルに制御しながら、ガス排気管 3 2より排気し、成形品内にガスを流通させることにより、板状部の冷却を促進することができる。このことは、空隙の形成により断熱状態となつた成形品を金型により冷却しなければならなレ、不都合に変えて、成形品の内部からの冷却を可能にするものであり、成形サイクルの改善に大きく寄与する。なお、注入ガスとしては、特に、制限はないが、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスが好ましく用いられる。また、ガス圧力は、 0 . 0 1〜2 O M P aの範囲、好ましくは、 0 . l〜5 M P aの範囲で選定される。

また、前記ガスとしては、通常は室温のガスであるが、温度が 1 5 以下、好ましくは、以下の冷却用ガスを採用することもできる。この際に、揮発性の水などの液体を同伴させると、より冷却効率が向上する。さらに、前記ガスは、前記溶融樹脂を可塑化して射出する射出装置のノズルの内部に設けられたガスノズル、または、前記金型の内部に設けられたスプル、ランナおよびキヤビティのいずれかに開口されるガスノズル、ガスピンから、繊維含有溶融樹脂の内部へ注入することができる。これらのなかでも、金型に設けられたガスピンから注入するのが好ましい。

なお、可動金型としては、衝撃緩衝部材の板状部の主要面全体を後退膨張する場合の他、適宜後退しない箇所を設けた金型、多段で後退する金型を用いることもできる。この場合に、板状部において、射出充填時の厚みを部分的に変えておくことにより、各部分の膨張後の空隙率を変化させることができる。また取り付け部には、取り付け用の金属部材をインサート成形することもできる。また、自動車用ドアトリムなどにあっては、部分的に軟質樹脂、熱可塑性エラストマ一、人工皮革、織布、不織布などの表皮材を、金型の必要箇所に配置する表皮一体成形を行うこともできる。また、前記成形例では、格子状リブは、可動金型に設けた。このため、樹脂のキヤビティへの射出を意匠面を避けるために、ゲートを端部に設け、したがって、ホットランナータイプの金型を用いた。しかし、可動金型移動装置を固定金型側に設けることもできる。この場合、貫通口を有する可動金型移動装置を用いれば、意匠面を反固定金型側にでき、裏面からダイレクトランナーで成形することが可能となる。

本発明の衝撃緩衝部材は、その使用形態に制限はない。すなわち、板状部と格子状リブが一体化され、板状部の強度、剛性などを生かした利用が考えられる。しかしながら、自動車内装部材、特に自動車用ドアトリムなどの良外観が要求される用途に好ましく用いられる。自動車用内装材としては、ドアトリムの他、アームレスト、ピラー、サイドガーニッシュ、ダッシュボード、コンソールボックスなどを例示できる。

次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

[実施例 1 ]

ガラス繊維（径： 1 3 /z m) が平行に配列し、その含有量が 3 0重量％、長さが 1 6 mmであるガラス繊維強化ポリプロピレン系樹脂ペレット（無水マレイン酸変性ポリプロピレンを 3重量⁰ /₀含有： M l = 3 0 g Z l 0分 ) を樹脂成形材料とした。射出成形機は、型締カ： 1 0 0 0 t、ガラス繊維の破断を極力少なくするために圧縮比： 1 . 8のスクリューを用いた。成形金型キヤビティの容積を変更できるように、可動金型を進退させるための I P Mユニット（出光石油化学株式会社製）を装備した金型構造を有する射出成形装置である。なお、金型には、キヤビティ内への窒素ガスの注入、排気設備を設けた。

成形金型は、 1 0 0 0 mm X 7 0 0 mm X厚み可変、格子状リブとして、高さ： 5 O mm、肉厚： 2 mm、リブ間： 5 O mmのものを用いた。

成形材料を溶融混練 ·可塑化計量した後、成形金型キヤビティの板状部厚みが 3 mmになるように型締された金型キヤビティに溶融樹脂（樹脂温度： 240 ) を射出した。射出終了と同時に可動型を前進させて溶融榭脂を 3秒間圧縮（800 し、完全充填した。このときの金型キヤビティ間隔は、約 lmmであった。圧縮終了後直ちに、可動金型を金型キヤビティの間隔が 3 mmになるように後退させ膨張させた。可動金型後退開始後、ガス注入ピンより、 3MP aの窒素ガスを 10秒間注入した。成形品の冷却を待って、可動金型を開放し、衝撃緩衝部材を取り出した。成形品中のガラス繊維の重量平均繊維長は、 4. lmmであった。

成形品の板状部は、比較例 1の場合と同じ、 lmm肉厚相当の溶融樹脂を用いたのみであつたが、約 3 mm肉厚に膨張して、重量は実質変わらなかった。しかし、成形品の意匠面には、ヒケはなく、全体的なソリの発生もなく、外観にすぐれたものであった。また、成形品のリブの末端部にも樹脂は完全に充填され、全体的に剛性もあり、格子リブが衝撃を緩衝するものであった。

得られた衝撃緩衝部材を平板面を上にして、鉄板上に載置し、 200m ιηφの銷球を衝突速度（7tnZs) で、衝突させ衝撃緩衝性を評価した。その結果、最大荷重は 3 t o n以上であった。また変形量は 45 mmであり、格子部は完全には破壌されず、充分に衝撃に耐えることができるものであった。

[実施例 2 ]

実施例 1において、成形金型の格子リブの寸法を、高さ： 50mm、肉厚： 1. 5mm、リブ間隔： 25 mmとした以外は、実施例 1に準じて、衝撃緩衝部材を成形した。なお、成形品中のガラス繊維の重量平均繊維長は、 3. 8mmであった。衝撃緩衝部材は、実施例 1と同様にヒケ、反りのないすぐれたものであった。実施例 1に準じて衝撃緩衝性を評価した。その結果、最大荷重は 2 t o n以上であった。また変形量は 3 Ommであり、格子部は完全には破壌されず、充分に衝撃に耐えることができるものであった。

[比較例 1 ]

実施例 1において、溶融樹脂の圧縮後の、可動金型の後退による膨張ェ程を行わないで、衝撃緩衝部材を成形した。衝撃緩衝部材の意匠面は、リブ部にヒケが見られるとともに、全体的に反り変形が見られた。

[比較例 2 ]

成形材料として、タルク（平均粒子径： 3 . 2 μ ιη) を 2 0重量％含有するポリプロピレン樹脂（M l = 3 0 g Z l 0分： 2 3 0 、 2 . 1 6 k g荷重）を用い、板状部の成形金型キヤビティ間隔が 2 mmになるように成形金型を型締して、成形した以外は、比較例 1に準じて、衝撃緩衝部材を成形した。衝撃緩衝部材の意匠面は、板状部の肉厚を 2 mmにしたにも関わらず、大きくヒケが発生した。製品の反り変形は見られなかったが、重量が増加した。

[比較例 3 ]

比較例 2において、板状部の金型キヤビティ間隔を l mmに固定した以外は、比較例 2に準じて衝撃緩衝部材を成形した。衝撃緩衝部材の意匠面にヒケ、反り変形が発生するとともに、リブ末端まで樹脂の充填ができな力つた。産業上の利用分野

本発明の衝撃緩衝部材は、意匠面のヒケ、板状部の反りなどがなく外観、寸法安定性にすぐれる。しかも、板状面の重量を増加させないで、強度、剛性を確保でき、格子状リブによる衝撃緩衝効果と相まって、自動車用内装部材、特に、ドアトリムなどに応用展開できる。また、従来のドアトリムと衝撃緩衝部材を別途製造した後、組み立て、結合する場合に比較して、一体射出成形で成形でき生産性、経済性にすぐれる。しかも、衝撃緩衝部材として、求められる。

Claims

請求の範囲

1 . 板状部と板状部の裏面の格子状リブからなり、繊維含有熱可塑性樹脂で形成される一体成形体であって、板状部の平均空隙率が 5〜9 0 %である衝撃緩衝部材。

2 . 繊維含有率が 1 0〜 6 0重量％、重量平均繊維長が 1〜 2 0 mmである請求項 1記載の衝撃緩衝部材。

3 . 格子状リブの肉厚が 0 . 5〜3 mm、格子間隔が 1 0〜8 O mm、高さが 5〜1 0 0 mmである請求項 1または 2記載の衝撃緩衝部材。

4 . 繊維がガラス繊維、熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である請求項 1〜 3のいずれかに記載の衝撃緩衝部材。

5 . 全長が 3〜1 0 O mmであり、この全長と等しい長さを有し、互いに平行に配列された状態にある 1 0〜9 0重量％の繊維を含有する繊維強化熱可塑性樹脂ぺレットを含む樹脂成形材料を射出成形したものである請求項 1〜 4のいずれかに記載の衝撃緩衝部材。

6 . 請求項 1〜 5のいずれかに記載の衝撃緩衝部材からなる自動車用内装部材。

7 . 請求項 1〜 5のいずれかに記載の衝撃緩衝部材からなる自動車用ドアトリム。