(57)【要約】【課題】  特に、歩行者保護機能を高めうる自動車バンパー用芯材、或いは側突用衝撃エネルギー吸収材に好適に適用する事ができる、従来エネルギー吸収材に用いられてきた熱可塑性発泡合成樹脂を用いる事で耐熱性、耐薬品性、耐久性を維持しつつ、容易な構成であっても発泡ポリウレタン並みの優れたエネルギー吸収特性、特に衝撃ストローク初期の反力の立ち上がりを早くし、かつ衝撃ストローク後半の反力の立ち上がりを抑制する事を可能とし、短衝撃ストロークであってもエネルギー吸収効率の高いエネルギー吸収材を提供すること。【解決手段】  ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成され、かつ、各々が５以下の箇所で接した構造を有していることを特徴とする衝突エネルギー吸収材。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成され、かつ、各々が５以下の箇所で接した構造で有していることを特徴とする衝突エネルギー吸収材。
【請求項２】
ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が、複数の円によって構成され、かつ、端部を構成する円を除いて２以上５以下の箇所で接した構造を有する請求項１記載の衝突エネルギー吸収材。
【請求項３】
前記断面形状を構成する複数の円の肉厚が一定であることを特徴とする請求項１または２記載の衝突エネルギー吸収材。
【請求項４】
圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%に対する圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%が０．５以上１.６以下であることを特徴とする請求項１〜３何れか一項に記載の衝突エネルギー吸収材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収性に優れた自動車用衝突エネルギー吸収材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に用いられる部材には走行距離に対する燃費の向上を目的に、軽量化が求められている。例えば、当初、自動車バンパーは金属製のため、非常に重いものであったが、現在では、軽量な樹脂製のバンパーが主流であり、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレンなどの発泡性熱可塑性樹脂が使用されている。
【０００３】
中でも、発泡ポリウレタンは、衝撃を受けて変形する歪み量が大きくなっても反力の上昇が少ないという優れた衝撃吸収特性を有し、歩行者保護或いは乗員保護の観点からは、非常に優れた衝撃吸収特性を有する素材ではある。しかしながら、他の発泡性樹脂素材と比較すると同一密度での強度が低いため、同一強度とするためには密度を高くする必要がある、加水分解しやすく耐久性の点で問題がある、コストが割高になるといった欠点がある。
【０００４】
そこで発泡ポリウレタンのような衝撃吸収特性を有した衝突エネルギー吸収材の開発が行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、アクリロニトリル・スチレン樹脂を発泡させたハニカム構造或いはスリット構造を有する自動車バンパー用芯材が開示されている。しかしながら、本文献の実施例において、圧縮ひずみ５％〜５０％では圧縮応力がほぼ一定である事が示されているが、それ以降の圧縮ひずみにおいては、圧縮応力は上昇しており、圧縮応力一定の期間があまり長くないという問題がある。本文献の実施例のグラフから圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%は約６３００Ｎ、圧縮歪６５％時の圧縮反力Ｆ65%は約２２０００Ｎであり、Ｆ65%／Ｆ30%は、約３．５である事がわかる。
【０００６】
このように、発泡ポリウレタンのような衝撃吸収特性を有し、且つ、耐熱性、耐薬品性、耐久性を有している衝突エネルギー吸収材に充分に満足の得られるものは得られていないというのが実情である。
【特許文献１】特開２００３−２６７１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に、歩行者保護機能を高めうる自動車バンパー用芯材、或いは側突用衝撃エネルギー吸収材に好適に適用する事ができる、従来エネルギー吸収材に用いられてきた熱可塑性発泡合成樹脂を用いる事で耐熱性、耐薬品性、耐久性を維持しつつ、容易な構成であっても発泡ポリウレタン並みの優れたエネルギー吸収特性、特に衝撃ストローク初期の反力の立ち上がりを早くし、かつ衝撃ストローク後半の反力の立ち上がりを抑制する事を可能とし、短衝撃ストロークであってもエネルギー吸収効率の高いエネルギー吸収材を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような課題に鑑み、鋭意研究した結果、素材として、ポリオレフィン系樹脂発泡体を採用し、形状として、衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成され、かつ、各々が５以下の箇所、好ましくは、端部を構成する円を除いて２以上５以下の箇所で接する構造を有する衝突エネルギー吸収材が、耐熱性、耐薬品性、耐久性を備え、且つ、発泡ポリウレタン並みの優れたエネルギー吸収特性を有することを見出し、本発明の完成に至った。
【０００９】
即ち、本発明の第１は、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成され、かつ、各々が５以下の箇所で接した構造を有していることを特徴とする衝突エネルギー吸収材に関する。好ましい実施態様としては、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が、複数の円によって構成され、かつ、端部を構成する円を除いて２以上５以下の箇所で接した構造を有する前記記載の衝突エネルギー吸収材に関し、別の好ましい態様としては、前記断面形状を構成する複数の円の肉厚が一定であることを特徴とする前記記載の衝突エネルギー吸収材に関し、
別の好ましい態様としては、圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%に対する圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%が０．５以上１.６以下であることを特徴とする前記記載の衝突エネルギー吸収材に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の衝突エネルギー吸収材は、ポリオレフィン系樹脂を用いる事で、耐熱性、耐薬品性、耐久性を有し、且つ、衝撃ストローク初期の反力の立ち上がりを早くし、かつ衝撃ストローク後半の反力の立ち上がりを抑制する事を可能とし、短衝撃ストロークであってもエネルギー吸収効率が高いといった発泡ポリウレタン並みの優れたエネルギー吸収特性を有する。従って、とりわけ、歩行者保護機能を高めうる自動車バンパー用芯材、或いは、側突用衝撃エネルギー吸収材に好適に適用する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明に関し詳しく説明する。
【００１２】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる衝突エネルギー吸収材であって、その衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成され、かつ、各々が５以下の箇所で接した構造を有していることを特徴とする衝突エネルギー吸収材に関する。
【００１３】
本発明の衝突エネルギー吸収材は、衝突方向に対して略水平の断面形状が複数の円によって構成される。本発明で言う「円」とは、真円はもちろん、楕円、六角形以上の多角形をも含む概念である。
【００１４】
本発明においては、衝突方向に対して略水平の断面形状を構成する複数の円が５以下の箇所で接した構造を有する。好ましくは、端部を構成する円を除いて２以上５以下の箇所で接することが好ましく、更には、端部を構成する円を除いて２以上４以下の箇所で接することが好ましく、特には端部を構成する円を除いて２箇所で接することが好ましい。また、断面形状を構成する複数の円の肉厚は、略一定であることが好ましい。
【００１５】
他方、断面を構成する円は、必要とされる物性・形状に応じて複数の異なる大きさ組み合わせることも可能である。
【００１６】
具体的には、図１、３のように円が直線状に並んだ形状、図４のように円が千鳥状に並んだ形状、図５、６に示すように円形全てが２箇所で接するように配した形状、図７に示すように、円形を矩形に配した構造等が挙げられる。断面の円を構成する円周の肉厚（リブ形状の肉厚）は、所望とされる物性に応じて適宜採用する事ができる。
【００１７】
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン３元共重合体等のポリプロピレン系樹脂や、低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー等のポリエチレン系樹脂がそれぞれ単独であるいは混合して用いられる。また、これらのポリオレフィン系樹脂は無架橋のものが好適に使用されるが、架橋したものも使用できる。また、配合剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止材、顔料などの着色剤、可塑剤、滑剤、結晶化核剤、タルク、炭酸カルシウム等の無機充填剤を含んだものでもよい。前記合成樹脂を発泡させて、発泡成形品を得る。発泡成形品の製造方法は公知の方法でよい。
【００１８】
発泡成形品としては、予め所定倍率に予備発泡させた原料ビーズを金型内に充填し、加熱蒸気により発泡、融着させた、冷却固化した後に製品を取り出す方法によって得られた合成樹脂型内発泡成形品、熱可塑性樹脂に有機ガスあるいは無機ガスを圧入し、大気下に押出ながら発泡させることで得られる合成樹脂押出発泡成形品や、予め発泡させたボードを所定形状に切り出し、接着剤あるいは溶融接着により張り合わせた合成樹脂発泡積層品、これらの発泡成形品を切削加工した切削加工品等の発泡成形品が挙げられる。中でも型内発泡製品は設計自由度が高いために、複雑な形状な発泡成形品を一体的に製造することが出来る本発明において使用することが好ましい。発泡成形品の発泡倍率は２倍以上１００倍以下が好ましく、さらには３倍以上６０倍以下が好適である。
【００１９】
本発明の衝突エネルギー吸収材は、以上のような構成を採用することで、圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%に対する圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%が好ましくは０．５以上１.６以下であり、更に好ましくは、０．８以上１.３以下である。この衝撃吸収特性は、発泡ポリウレタンの衝撃吸収特性ときわめて酷似しており、圧縮歪が増大しても圧縮反力は略一定であることを意味している。従い、歩行者保護の観点から、きわめて優れた衝撃吸収特性を有しているといえる。
【００２０】
本発明の衝突エネルギー吸収材は、特に、歩行者保護機能を高めうる自動車バンパー用芯材、或いは側突用衝撃エネルギー吸収材として好適に適用する事ができる。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示し、更に詳細に本発明を説明するが、これに限定されるものではない。
（試験方法）
以下に述べる各試験片を受け台に順次セットして、試験片の長さ方向の中央部に幅方向に沿ってφ７０ｍｍの丸棒からなる質量３８．７ｋｇの治具を落下高さ８１．６ｃｍから落下させ試験片衝突時に４．０ｍ／ｓの速度で衝突した時の反力を測定し、反力―歪線図を得た。
【００２２】
（実施例１）
ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、成形品倍率が１１倍（鐘淵化学工業製原料エペラン―ＰＰ仕様）になるように、成形したものを２５０×１１０×１１０ｍｍサイズにカットしたブロック体に衝突面の対面にφ８５深さ８０ｍｍの穴を９７．５ｍｍピッチで開け、衝突方向に立っている壁の肉厚１２．５ｍｍになるように削りだし、試験片を作成した。
歪量８．５％で反力１７００Ｎに達し、歪量９．１〜７６．４％の範囲では１７００〜３０００Ｎの反力が発生している。その後は、歪量とともに反力が上昇し、歪量９３．０％で８８４４Ｎ発生した。圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%は、２３９９Ｎ、圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%は２６８８Ｎであり、Ｆ70%／Ｆ30%は、１．１２であった。
【００２３】
（実施例２）
ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、成形品倍率が１１倍（鐘淵化学工業製原料エペラン―ＰＰ仕様）になるように、成形したものを２５０×１１０×１１０ｍｍサイズにカットしたブロック体に衝突面と対面にφ８０深さ８０ｍｍの穴を９５．０ｍｍピッチで開け、衝突方向に立っている壁の肉厚１５ｍｍになるように削りだし、試験片を作成した。
歪量１８．２％で反力２７００Ｎに達し、歪量１８．２〜７０．９％の範囲では２７００〜４８００Ｎの反力が発生した。圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%は、３８９０Ｎ、圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%は４７５６Ｎであり、Ｆ70%／Ｆ30%は、１．２２であった。
【００２４】
（比較例１）
ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、成形品倍率が１１倍（鐘淵化学工業製原料エペラン―ＰＰ仕様）になるように、成形したものを２５０×１１０×１１０ｍｍサイズにカットしたブロック体を作成した。
衝突初期から反力が上昇しつづけ、最大歪量付近の歪量４０．８％で８１２３Ｎ発生した。圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%は、６３９１Ｎ、圧縮歪４７％時の圧縮反力Ｆ47%は７７８６Ｎであった。Ｆ70%では更に圧縮応力が増大する事が予測される。
【００２５】
（比較例２）
ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、成形品倍率が１１倍（鐘淵化学工業製原料エペラン―ＰＰ仕様）になるように、成形したものを２５０×１１０×１１０ｍｍサイズにカットしたブロックから断面形状がコの字形状で厚みが１５ｍｍのもの削りだし試験片を作成した。
歪量９．１％で反力９１０Ｎに達し、変位量１８．２〜５４．５％の範囲では９１０〜１２７５Ｎの反力が発生し、その後は反力が急激に上昇し、最大歪量８６．５％で反力１９０００Ｎ発生した。圧縮歪３０％時の圧縮反力Ｆ30%は、９７７Ｎ、圧縮歪７０％時の圧縮反力Ｆ70%は５１５７Ｎであり、Ｆ70%／Ｆ30%は、５．２８であった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、円形を直線状に配した例である。
【図２】図１の形状を有する自動車バンパー用芯材の斜視図である。
【図３】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、大きさの異なる円形を直線状に配した例である。
【図４】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、円形を千鳥状に配した一例である。
【図５】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、円形全てが２箇所で接するように配した一例である。
【図６】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、円形全て２箇所で接するように配した一例である。
【図７】本発明の実施の態様を示した図である。衝撃方向に対して水平方向の断面形状が、円形を矩形に配した一例である。円形の接点は２〜４箇所である。
【図８】本発明の実施例１の圧縮歪と圧縮反力を示したグラフである。
【図９】本発明の実施例２の圧縮歪と圧縮反力を示したグラフである。
【図１０】ブロック体の圧縮歪と圧縮反力を示したグラフである。
【図１１】特開２００３−２６７１６６号公報記載のスリット構造の圧縮歪と圧縮反力を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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