(57)【要約】本発明の課題としての衝撃ビーム（１００）はポリマー素地と、金属コード（１８）を含む金属補強構造体を備える。衝撃ビーム（１００）は衝撃抵抗を改善し、衝撃中および衝撃後の完全性を改善する。
2005519252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー素地と金属補強構造体を備える衝撃ビームにおいて、前記金属補強構造体は金属コードを備えることを特徴とする衝撃ビーム。
【請求項２】
前記金属コードは１００μｍと等しいかまたはそれよりも大きい直径を有する金属要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の衝撃ビーム。
【請求項３】
前記金属コードは２００μｍよりも大きい光学直径を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃ビーム。
【請求項４】
前記ポリマー素地は熱可塑性ポリマー材料を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載の衝撃ビーム。
【請求項５】
前記ポリマー素地は熱可塑性エラストマ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物の混合物からなる群から選択されるポリマー材料を含むことを特徴とする請求項１ないし4のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項６】
前記ポリマー材料はポリアミド基またはポリオレフィン基熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項５に記載の衝撃ビーム。
【請求項７】
前記ポリマー素地は熱硬化性ポリマー材料を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載の衝撃ビーム。
【請求項８】
前記ポリマー素地は不飽和ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、およびフェノール樹脂からなる群から選択されるポリマー材料を含むことを特徴とする請求項7に記載の衝撃ビーム。
【請求項９】
前記金属コードは鋼コードであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１０】
前記金属コードは本質的に互いに平行であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１１】
前記金属コードは１つ以上の面に配置され、前記面は本質的に互いに平行であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１２】
前記ポリマー素地は少なくとも２つの層を備え、第1層は前記金属コードの表面の周囲に存在し、第２層は前記第１層の周囲に存在することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１３】
前記第1層は熱可塑性エラストマ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物の混合物からなる群から選択されるポリマー材料から作成される特徴とする請求項１２に記載の衝撃ビーム。
【請求項１４】
前記第２層は熱可塑性エラストマ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物の混合物からなる群から選択されるポリマー材料から作成されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１５】
前記金属コードは前記ポリマー素地との機械的結合部を有することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１６】
前記金属コードは前記ポリマー素地との化学的結合部を有することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか1つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１７】
前記ポリマー素地はガラス繊維または炭素繊維、ポリマー繊維、および／または鉱物充填材をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の衝撃ビーム。
【請求項１８】
衝撃ビームを得る方法において、
ポリマー素地を供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
ポリマー素地シートを加熱するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを一緒にし、金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを型に供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを成形し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記ポリマー素地はガラス繊維を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
衝撃ビームを得る方法において、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
ポリマー材料を押出し、押出されたポリマー材料を前記金属コードおよび／または金属コードテープに供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを成形し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
衝撃ビームを得る方法において、
繊維ストランドおよび／または強化布地を供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
前記繊維ストランドおよび／または前記強化布地と前記金属コードおよび/または金属コードテープを未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料の浴内に通すことによって、未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を前記繊維ストランドおよび／または前記補強布地と前記金属コードおよび／または金属コードテープに設けるステップと、
前記繊維ストランドおよび／または前記補強布地、前記金属コードおよび／または金属コードテープ、および前記未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を加熱された引抜成形金型内を通して引き抜くことによって、前記繊維ストランドおよび／または前記補強布地、前記金属コードおよび／または金属コードテープ、および前記未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を硬化させ、引抜成形物品を得るステップと、
引抜成形物品を各長さに切断し、衝撃ビームを得るステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
衝撃ビームを得る方法において、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを押出成形型に供給し、金属コードおよび／または金属コードテープを型内に配置するステップと、
ポリマー材料を押出成形型内に供給し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
ガラス繊維を供給し、ガラス繊維を前記押出成形型内に配置するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱可塑性材料はガラス繊維をさらに含むことを特徴とする請求項２０ないし２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記金属コードは金属コードテープとして供給され、前記金属コードテープは金属コードと前記金属コードの周囲に配置されたポリマー素地を備えることを特徴とする請求項１８ないし２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記方法は金属コードまたは金属コードテープを加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８ないし２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
車両のバンパを支持し、または車両の車体の衝撃抵抗を改善するための請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の衝撃ビームの使用。
【請求項２８】
車両のバンパを支持し、または車両の車体の衝撃抵抗を改善するための請求項１８ないし２６のいずれか１つに記載の衝撃ビームの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃ビームと補強材およびそのような衝撃ビームを得る方法に関する。本発明はさらに車両のバンパを支持するかまたは車両の部品を衝撃補強するための衝撃ビームの用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在知られている複合衝撃ビームはガラス繊維または他のポリマー繊維によって補強されたポリマー素地を備えている。
衝撃ビームはまた、通常は衝撃中に圧縮荷重を受ける場所に、金属部を備えていてもよい。米国特許第５，２９０，０７９号明細書はこのような衝撃ビームの一例を提示している。米国特許第５，２９０，０７９号明細書において、衝撃ビームは衝撃ビームの延性と可撓性を改良するために、織物金網を備えている。
【０００３】
現在知られている複合衝撃ビームは一般的に、それらが破断される、すなわち、衝撃箇所で２つに分断されるかまたは衝撃ビームの周辺にある対象物に向かって飛び散るいくつかの小片に破砕される傾向にあるという欠点を有している。その結果、これらの対象物にさらに損傷をもたらすこともある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は高い衝撃抵抗を有する改良された衝撃ビームを提供することにある。また、本発明の目的は高エネルギー吸収性を有する衝撃ビームを提供することにある。本発明の他の目的は衝撃中および衝撃後の改善された完全性を有する衝撃ビームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題としての衝撃ビームはポリマー素地と金属補強構造体を備える。本発明によれば、金属補強構造体は１つ以上の金属コードを備えるとよい。
【０００６】
好ましくは、金属補強構造体は２つ以上の金属コードを含み、金属コードは好ましくは本質的に互いに平行であるとよい。
【０００７】
「本質的に平行」という用語は、金属コードの各対に対して、前記各対のコードは隣り合わせに位置し、これらの金属コード対の第１金属コードの軸線上の各点に対して、第２金属コードの軸線上において関連する点が定まり、この第２金属コードの軸線上の点は第1金属コードの軸線上の前記の点において第1金属コードの軸線の方向と直交する面が第２金属コードの軸線と交差する点であるという意味に理解されるべきである。各対の点において、金属コードの軸線の方向の差は２５°よりも小さく、例えば、１５°よりも小さく、または１０°よりも小さく、例えば、５°よりも小さい。
【０００８】
衝撃ビームは衝撃力が衝撃ビームに作用すると予期される方向によって特徴付けられる。以後、この方向を「衝撃方向」と呼ぶ。衝撃ビームは衝撃の方向と直交する面である衝撃面によって特徴付けられる。この面の１つの寸法は通常比較的大きく、以後、この寸法を衝撃ビームの長さと呼ぶ。この衝撃面における衝撃ビームの第２寸法は、通常、長さよりもかなり小さい。以後、この方向を衝撃ビームの高さと呼ぶ。衝撃面と直交する衝撃ビームの寸法を衝撃ビームの厚みと呼ぶ。
【０００９】
本発明の課題としての衝撃ビームの金属コードは衝撃ビームの長さと本質的に平行の方向に設けられるとよい。
【００１０】
しかし、最も好ましくは、金属コードは本発明の課題としての衝撃ビームの成形中に得られる湾曲した形状を備えているとよい。湾曲部は長さと高さによって定義される面と直交し、かつ衝撃ビームの長さと平行の面内において曲げ半径を有しているとよい。好ましくは、湾曲は衝撃ビームの衝撃力が作用すると予期される側に延長するとよい。
【００１１】
好ましくは、本発明の課題としての衝撃ビームに用いられた金属コードは比較的高い衝撃エネルギーを吸収できる型式であるとよいが、他の金属コードが用いられてもよい。
【００１２】
ここで、例として：
ｍ×ｎ型式の多重ストランド金属コード、すなわち、ｍ本のストランドであって各ストランドがｎ本のワイヤを含む金属コード、例えば、４×７×０．１０または３×３×０．１８（最後の数字はｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
１×ｎ型式のコンパクトコード、すなわち、ｎ本（ｎは８よりも大きい数字）の金属ワイヤを単一のステップで一方向のみに撚ることによってコンパクトな断面が得られる金属コード、例えば、１×９×０．１８または１×１２×０．１８（最後の数字はｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
ｌ＋ｍ（＋ｎ）型式の層状金属コード、すなわち、ｌ本のワイヤのコアがｍ本のワイヤの層で包囲され、可能であればｎ本のワイヤの他の層によってさらに包囲される金属コード、例えば、２＋４×０．１８（最後の数字はｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
１×ｍ型式の単一のストランド金属コード、すなわち、ｍ本（ｍは２から６の範囲内の数字）の金属ワイヤが単一ステップで撚られる金属コード、例えば、１×４×０．２５（最後の数字はｍｍ単位で表される各ワイヤの直径ｍｍ）の金属コード、
ｍ＋ｎ型式のオープン金属コード、すなわち、米国特許第４，４０８，４４４号明細書に開示されているようなｍ本の金属ワイヤがｎ本の金属ワイヤによって包囲される金属コード、例えば、２＋２×０．２５（最後の数字はｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード
を挙げることができる。
【００１３】
前述されたような全てのコードは、ポリマー素地内へのコードの機械的な結合を増大させるために、および／またはコードがｎ本の波形状が付されているかまたは波形状が付されていずに塑性変形された平行に配置される単一ワイヤを用いている場合、このような平行ワイヤを束ねるために、１つ以上の螺旋状に巻かれたワイヤを備えることができる。
【００１４】
しかし、好ましくは、本発明の説明に用いられる金属コードは破断時の高い伸び率、すなわち、４％を超える伸び率、例えば、５％と１０％の間の伸び率を有する金属コードであるとよい。高延伸金属コードはエネルギーを吸収するより大きな能力を有する。
【００１５】
このような金属コードの例として：
高延伸または延伸金属コード（ＨＥコード）、すなわち、必要な程度の弾力性を有する弾性コードを得るための大きな撚りを有する多重ストランドまたは単一ストランド金属コード、（多重ストランド金属コードの場合、ストランドの撚りの方向はコードのストランドの撚りの方向と等しい：ＳＳまたはＺＺ、これは所謂ラング撚りである）、例えば、ＳＳ方向に４．５ｍｍおよび８ｍｍの撚り長さで撚られる３×７×０．２２の高延伸金属コード、
欧州特許出願公開第０７９０３４９Ａ１号明細書に開示されているような応力除去処理が施された金属コード、例えば、２×０．３３＋６×０．３３のＳＳコード、
高延伸金属コードの代わりにまたはそれに付け加えて、波状に弾性変形された１つ以上のワイヤを含む金属コード（この波状の性質によって、伸びが付加的に増加する。波状パターンの一例は国際公開第９９／２８５４７Ａ１号パンフレットに開示されているような螺旋または空間的波形である）
を挙げることができる。
【００１６】
本発明の課題としての衝撃ビームの必要とされる特性に応じて、衝撃ビームを得るためのすべての金属コードは同一であってもよいし、あるいは衝撃ビームを得るのに異なる金属コードが用いられてもよい。
【００１７】
これらの金属コードを得るのに用いられる金属要素は、金属の半径方向断面において、１２５μｍ、例えば、１５０μｍよりも大きい、または１７５μｍよりもさらに大きい直径を有しているとよい。金属コードの全ての金属要素は同一の直径を有するか、または金属要素の直径は互いに異なっていてもよい。
【００１８】
好ましくは、金属コードの光学直径は２００μｍよりも大きく、または２５０μｍよりも大きく、例えば、３００μｍよりも大きいとよい。金属コードの光学直径は金属コードの半径方向の断面を包絡する最小の仮想円の直径として理解されるべきである。
【００１９】
最も好ましくは、本発明の課題としての衝撃ビームを得るのに、鋼コードが用いられるとよい。鋼コードを得るのに、現在知られている鋼合金が用いられるとよい。好ましくは、例えば、製造中の鋼コードの速度に適合する長さを有する高周波または中周波誘導コイル内に鋼コードを通すことによって、鋼コードに応力除去熱処理が施されるとよい。ある期間４００℃よりも高い温度に上昇させることによって、鋼コードの張力が（略１０％）減少し、同時にコードの破断前塑性伸びが６％よりも大きい値に増大することが観察されている。以後、このような鋼コードを応力除去鋼コードと呼ぶ。
【００２０】
本発明の課題としての衝撃ビームはエラストマ、熱硬化性、または熱可塑性ポリマー素地を含む。
【００２１】
ポリマー素地はポリマー材料、例えば、熱可塑ポリマー材料または熱可塑性エラストマポリマ材料であるとよい。さらに好ましくは、ポリマー材料はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびこれらの材料の混合物、または熱可塑性エラストマ、例えば、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステルアミド、ポリカーボネートーエステルアミドのようなポリアミド基またはポリオレフィン基熱可塑性エラストマであるとよい。
【００２２】
あるいは、ポリマー材料は、好ましくは、不飽和ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、およびフェノール樹脂からなる群から選択される熱硬化性ポリマー材料であるとよい。
【００２３】
ポリマー素地はポリマー素地を補強するためのガラス繊維または炭素繊維、ポリマー繊維および／または鉱物充填剤をさらに備えているとよい。繊維はランダムまたは一方向の織繊維、刺繍繊維、細断繊維、またはそれらの組合せのいずれかであるとよい。
【００２４】
ポリマー素地は２つの層を有しているとよい。
【００２５】
以後「埋設層」と呼ぶ第1層は金属コードの表面と接触している。このような埋設層は金属コードの周囲に押し出されるか、またはいくつかの金属コードが束ねられ、埋設層の皮膜がそれらに施されるとよい。あるいは、いくつかの金属コードがポリマー材料からなる２つの箔の間に一面となるように積層され、テープ状構造体が得られてもよい。以後、このテープ状構造体を概括的に「金属コードテープ」と呼び、鋼コードを用いて金属コードテープが設けられた場合、「鋼コードテープ」と呼ぶ。
【００２６】
この金属コードの埋設層の周りに、以後、容積層と呼ばれる第２層が、例えば、押出または型による成形プロセスによって設けられるとよい。
【００２７】
好ましくは、埋設層のポリマー材料は熱可塑性エラストマ材料または熱可塑性材料、好ましくは、熱可塑性ポリマー材料、さらに好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびこれらの材料の混合物からなる群から選択される熱可塑性ポリマー材料、または熱可塑性エラストマ、例えば、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステルアミド、ポリカーボネートーエステルアミド、またはポリエーテルブロックアミドなどのポリアミド基またはポリオレフィン基熱可塑性エラストマのような熱可塑性エラストマであるとよい。あるいは、ポリマー材料は熱硬化性ポリマー材料、好ましくは、不飽和ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、およびフェノール樹脂からなる群から選択される熱硬化性ポリマー材料であるとよい。
【００２８】
容積層のポリマー材料は熱可塑性エラストマ、熱硬化性または熱可塑性材料、好ましくは、熱可塑性材料、さらに好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、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、ポリカーボネート、ポリフェニレン酸化物、およびこれらの材料の混合物、または熱可塑性エラストマ、例えば、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステルアミド、ポリカーボネートーエステルアミド、またはポリエーテルブロックアミドのようなポリアミド基またはポリオレフィン基熱可塑性エラストマであるとよい。あるいは、ポリマー材料は熱硬化性ポリマー材料、好ましくは、不飽和ポリエステル、エポキシ、ビニルエステル、およびフェノール樹脂からなる群から選択される熱硬化性ポリマー材料であるとよい。
【００２９】
容積層は容積層を補強するためのガラス繊維またはＣ（炭素）繊維、ポリマー繊維、および／または鉱物充填剤をさらに含んでいるとよい。繊維はランダムまたは一方向の織繊維、刺繍繊維、細繊維断、またはその組合せのいずれかであるとよい。
【００３０】
金属コードとポリマー材料との間の良好な接着性を確保するために、接着促進剤が金属コードに塗布されるとよい。
【００３１】
可能であれば、接着促進剤はシラン複合物のような２官能性カップリング剤であるとよい。これらのカップリング剤の１つの官能基は金属または金属酸化物との結合を受持ち、他の官能基はポリマーと反応する。
【００３２】
これらのカップリング剤の詳細は国際公開第９９／２０６８２Ａ号パンフレットに記載されている。
【００３３】
衝撃抵抗を必要なレベルにまで改善するように、本発明の課題としての衝撃ビームの高さと厚みによって規定された方向における断面当たりの金属コードの量が選択されるとよい。
【００３４】
金属コードが互いに平行でかつ衝撃ビームの衝撃面に平行な１つ以上の面に配置されるときに、あるいは互いに平行な１つ以上の面に配置され、衝撃ビームの成形中に形成される湾曲形状を備えるときに、最良の結果が得られる。湾曲は好ましくは衝撃ビームの衝撃力が作用する側に延長されるとよい。
【００３５】
各面は互いに等しいかまたは互いに異なる埋設層を有する金属コードテープまたは鋼コードテープによって定められるとよい。各面は互いに等しいまたは互いに異なる金属コードまたは鋼コードから定められてもよい。
【００３６】
本発明の課題としての衝撃ビームは種々の製造技術を用いて製造されるとよい。
【００３７】
衝撃ビームを得る方法は、
ポリマー素地を供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
ポリマー素地シートを加熱するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを一緒にし、金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを型に供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを成形し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含む。
【００３８】
あるいは、衝撃ビームを得る方法は、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
ポリマー材料を押出し、押出されたポリマー材料を金属コードおよび／または金属コードテープに供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープとポリマー素地シートを成形し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含む。
【００３９】
他の変更形態として、衝撃ビームを得る方法は、
繊維ストランドおよび／または強化布地を供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
繊維ストランドおよび／または強化布地と金属コードおよび/または金属コードテープを未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料の浴内に通すことによって、未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を繊維ストランドおよび／または補強布地と金属コードおよび／または金属コードテープに設けるステップと、
繊維ストランドおよび／または補強布地、金属コードおよび／または金属コードテープ、および未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を加熱された引抜成形金型内を通して引き抜くことによって、繊維ストランドおよび／または補強布地、金属コードおよび／または金属コードテープ、および未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料を硬化させ、引抜成形物品を得るステップと、
引抜成形物品を各長さに切断し、衝撃ビームを得るステップと
を含む。
【００４０】
さらに他の変更形態として、衝撃ビームを得る方法は、
金属コードおよび／または金属コードテープを供給するステップと、
金属コードおよび／または金属コードテープを押出成形型に供給し、金属コードおよび／または金属コードテープを型内に配置するステップと、
ポリマー材料を押出成形型内に供給し、衝撃ビームを得るステップと、
衝撃ビームを冷却するステップと
を含む。
【００４１】
好ましくは、ポリマー素地のシート、最も好ましくは、ガラスマット補強熱可塑性プレプリグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）が用いられるとよい。プレプリグはガラスまたは他の材料から得られるランダムまたは一方向の織繊維、刺繍繊維、または細断繊維、あるいはこれらの組合せのいずれかを含むことができる。同様に、細断ストランド状のガラスまたは他の材料から得られる繊維を含む長繊維熱可塑性複合物が用いられてもよい。
【００４２】
この熱可塑性プレプリグは、プレプリグ加熱工程中に、熱可塑性樹脂が溶融するまで、任意の種類の炉システムを用いて加熱される。長繊維熱可塑性複合物の場合、その長繊維熱可塑性複合物を溶融するのに、押出機が用いられるとよい。
【００４３】
ポリマー加熱ステップの後および可能であれば金属コードおよび／または金属コードテープ加熱ステップの後、通常、ポリマー材料、例えば、ガラスマット補強熱可塑性プレプリグを金属コードまたは金属コードテープの周囲に配置することによって、金属コードまたは金属コードテープとポリマー材料は一緒にされ、圧縮成形ツールに供給される。金属コードまたは金属コードテープとポリマー材料は一緒に成形ステップに供される。金属コードまたは金属コードテープは最大の性能が得られる断面の位置に配置される。型を閉じている間に、ポリマー材料は流動し、金属コードまたは金属コードテープを覆う。可能であれば、金属コードまたは金属コードテープは湾曲形状を有していてもよい。
【００４４】
型が閉じられた後、型と成形された材料は冷却ステップにおいて冷却される。型は再び開けられる。このようにして、本発明の課題としての衝撃ビームが得られる。
【００４５】
同じ成形プロセスは、炉の代わりに、充填熱可塑性プラスチックまたは長繊維熱可塑性複合物を金属コードまたは金属コードテープと共にツールまたは型内で処理することによって行なってもよい。成形の後、成形された材料は冷却される。
【００４６】
あるいは、本発明の課題としての衝撃ビームを得るために、ガラスおよび／または他の繊維ストランドと金属コードまたは金属コードテープは引抜成形プロセスに供されてもよい。最初に、繊維ストランドおよび／または補強布地と金属コードまたは金属コードテープが供給される。これらの繊維ストランドおよび／または補強布地と金属コードまたは金属コードテープを未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料の浴内を通すことによって、未硬化または十分に硬化されていないポリマー材料がそれらに付与される。次いで、繊維ストランドおよび／または補強布地、コード、およびポリマー材料は、熱硬化性材料の場合、加熱された引抜成形金型を通して引き抜かれ、熱可塑性材料の場合、冷却金型を通して引き抜かれる。このようにして、引抜成形された物品が得られる。この引抜成形された物品は各長さに切断される。各切断長さの物品が本発明の課題としての衝撃ビームになる。第２ステップにおいて、衝撃ビームは曲げられ、または所定の目的形状に成形されてもよい。
【００４７】
あるいは、本発明の課題としての衝撃ビームを得るために、ガラスおよび／または他の繊維ストランドと金属コードまたは金属コードテープは上乗せ押出成形プロセスに供されるとよい。金属コードまたは金属コードテープが供給され、押出成形型内に送られ、その型内に配置される。ポリマー材料、例えば、熱可塑性材料が押出などによって押出成形型内に供給される。冷却後の型内に、衝撃ビームが得られる。可能であれば、ポリマー材料は十分にまたは部分的に硬化された、または硬化されていないポリマー材料に隣接して配置されたガラス繊維を含んでいるとよい。
【００４８】
本発明の課題としての衝撃ビームは対象物への固定または取付けのための開口をさらに備えているとよい。これらの開口は穿孔、穴あけ、ＣＮＣ、レーザ切断、または同様の技術、あるいは型内穿孔によって衝撃ビームに形成されるとよい。
【００４９】
必ずしも必要ではないが、好ましくは、金属コードまたは金属コードテープは、金属コード加熱ステップにおいて、任意の種類の炉を用いるかまたは誘導加熱によって加熱されてもよい。
【００５０】
衝撃中の金属コードの伸びおよび／または撚戻しの自由度を抑制するように、金属コードを１層または多層のいずれかのポリマー素地に埋設させることによって、最良の衝撃抵抗が得られる。
金属コード構成の種類にもよるが、比較的大きな衝撃エネルギーが典型的にはその金属コード構成の衝撃吸収機構によって吸収されるとよい。
【００５１】
高延伸（ＨＥ）コードはそのコード内におけるストランドの相互の動きによるコードの構造的な変形によって衝撃エネルギーを吸収することができる。金属コードが構造的に変形させたフィラメントを用いて得られる場合、金属コードが延びている最中にフィラメントの構造的な変形を解放させることによって、衝撃エネルギーの吸収が生じる。金属コードが応力除去鋼コードの場合には、フィラメントの塑性変形によっても衝撃エネルギーの吸収が生じる。
【００５２】
ポリマー素地は好ましくは機械的結合によって金属コードに接合されるとよい。ポリマー素地は化学結合によって金属コードに接合されてもよいし、または接合されなくてもよい。局所的な衝撃中に、ポリマー素地、すなわち、埋設層と容積層におけるポリマー素地が局所的な力をコード長さの全体にわたって分配させる。これによって、コードのエネルギー吸収能力を十分に活用し、ビームの外側の他の部品に吸収されるエネルギーを減少させ、またポリマー素地の局所的な破断を遅らせることができる。コードのエネルギー吸収は撚戻しのようなコードの捩れ変形によるコード自身の塑性伸びまたはコード対素地の相対的移動がなされる時の摩擦によるコードとポリマー層間の界面へのエネルギーの分散のいずれかによる。
【００５３】
ポリマー素地内の局所的応力がその破断強さを超えるような衝撃力が加わった場合、ポリマー素地は粉砕されるが、粉砕片はまだ金属コードに付着している。この粉砕はわずかな量の衝撃エネルギーを吸収するが、この粉砕の後、金属コードは大きく延伸し、その金属コードが破断するまで、エネルギーの全てを大きく吸収することができる。
【００５４】
あるいは、ポリマー素地が埋設層と容積層として設けられているとき、好ましくは、この容積層がまず衝撃によって粉砕される。これらの粉砕片は埋設層に付着し、埋設層と金属コードはある量だけ延伸することができる。次いで、埋設層が粉砕するが、おそらく、粉砕片は金属コードに付着する。その後、これらの金属コードは延伸し、まだ残っている衝撃エネルギーを吸収する。
【００５５】
いくつかの互いに平行な金属コードテープが衝撃ビームに用いられるとき、２つの金属コードテープ間の結合が破断されることがある。この破断の後、衝撃エネルギーはこれらの金属コードテープの相対的な移動によって生じる摩擦によって吸収される。
【００５６】
本発明の課題としての衝撃ビームは自動車、バス、またはトラックのような車両の柔らかいバンパを支持するに用いられるとよい。また、衝撃ビームは衝撃力に対する車両の車体の他の要素の衝撃抵抗を改善するのに用いられるとよい。本発明の課題としての衝撃ビームは、例えば、ドア、フレーム、ボンネット、またはフードおよびまたはクロスビームの衝撃抵抗をより一層改善するのに用いられるとよい。当業者であれば、本発明の課題としての衝撃ビームの断面形状および衝撃ビームの外形は衝撃ビームの使用に合わせて調整されるとよいことが理解されるだろう。
【００５７】
本発明の課題としての衝撃ビームは衝撃エネルギーを吸収し、車両の他の要素が損傷するのを保護する。また、本発明の課題としての衝撃ビームは、衝撃後の衝撃ビームの完全性を確保することができるので、ポリマー素地の小片が車両の周辺要素を損傷するのを防ぐ。
【００５８】
以下、本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
本発明の課題としての衝撃ビームは図１ａおよび図１ｂに概略的に示されている。
【００６０】
衝撃ビーム１００は長さ１１を有し、この長さは衝撃ビーム１００の高さ１２および厚み１３よりも実質的大きい。図１に示される実施例は１対の脚１４と主容積部１５によって定まる厚みを有している。脚１４は衝撃ビームが取付けられる対象物の他の部分に衝撃ビームを固定するために用いられとよい。一方、（厚み１６を有する）主容積部１５は矢印１９によって示される方向における衝撃による殆どの衝撃エネルギーを吸収する。
【００６１】
主容積部１５と脚４はポリマー素地を備えている。主容積部１５において、金属コード１８は衝撃ビーム１００の長さ１１に本質的に平行の方向に存在する。好ましくは、全ての金属コードは１つ以上の面１０に存在するとよい。
【００６２】
金属コードテープを得るのに用いられる金属コード１８は７×７コードであり、０．１９ｍｍが撚られている。このコアストランドの周囲に、６本のストランドが撚られ、各ストランドは０．１９ｍｍのコアフィラメントと、その周囲に撚られる６本の０．１７５ｍｍのフィラメントを備えている。
【００６３】
この素地はガラス繊維充填ポリプロピレンである。
【００６４】
変更例が図２、図３、および図４に示されている。
【００６５】
図２は本発明の課題としての衝撃ビームを示している。この衝撃ビームは金属コード１８の周囲に配置されるポリマー素地による埋設層２１と、ポリマー材料による所謂、第２容積層２１を備えている。
【００６６】
金属コードは衝撃方向１９と本質的に直交する面に配置される金属コードテープ２３の形態で設けられている。金属コードテープを得るのに用いられる金属コードは７×７コードであり、０．２１ｍｍのフィラメントの周囲に６本の０．１９ｍｍのフィラメントが撚られたコアストランドを有している。このコアストランドの周囲に、６本のストランドが撚られ、各ストランドは０．１９ｍｍのコアフィラメントとその周囲に撚られた６本の０．ｌ７５ｍｍのフィラメントを備えている。
【００６７】
埋設層２０のポリマー材料の種類はポリオレフィン基熱可塑性エラストマである。
【００６８】
容積層２１のポリマー材料の種類はガラス繊維充填ポリプロピレンである。
【００６９】
図３は本発明の課題としての衝撃ビームの他の変更例を示している。金属コード１８は互いに平行でかつ衝撃方向１９に対して本質的に平行の２つの金属コードテープ３１および３２の形態で設けられている。
【００７０】
図４ａは本発明の課題としての改善された衝撃ビームを示している。この衝撃ビームにおいて、脚４１と主容積部４２は互いに接続されている。主容積部４２と遷移ゾーン４３の両方に衝撃抵抗を与えるために、個別の金属コード４５が用いられるとよい。
【００７１】
図４ｂは本発明の課題としての他の変更例による衝撃ビームを示している。主容積部４２と脚４１の両方に衝撃抵抗を与えるために、いくつかの金属コードテープ４４と可能であれば個々の金属コード４５が用いられるとよい。
【００７２】
以下、本発明の課題としての衝撃ビームを得るための方法について説明する。この方法は図５に概略的に示されている。
【００７３】
最初に、ポリマー素地５０１と可能であればガラス繊維マット５０２を備えるガラスマット補強熱可塑性プレプリグ５００が供給される（ステップ５０）。また、金属コード５０３が供給される。好ましくは、金属コード５０３はその表面の周囲に接着層５０４を有しているとよい。最も好ましくは、金属コードと接着層が金属コードテープ５０５として供給されるとよい（ステップ５１）。
【００７４】
図５のステップ５２に示されるように、ガラスマット補強熱可塑性プレプリグ５００は、ポリマー材料５０１を軟化させるために、炉５０６を用いて加熱される。ガラスマット補強熱可塑性プレプリグは移送手段、例えば、ベルト５０７を用いて支持され、炉内に移送されるとよい。加熱された後、高温のガラスマット補強熱可塑性プレプリグは矢印５０８によって示されるように移送手段から取り出され、金属コードテープに付加されるためにステップ５４に供給される。
【００７５】
図５のステップ５３に示されるように、金属コードテープ５０５は、ポリマー材料５０４を軟化させるために、炉５０９を用いて加熱される。金属コードテープは移送手段、例えば、ベルト５１０を用いて支持され、炉内に移送されるとよい。可能であれば、加熱された後、金属コードテープは矢印５０８によって示されるように移送手段から取り出され、金属コードテープに付加されるためにステップ５４に供給される。当業者であれば、金属コードまたは金属コードテープが加熱されない場合、ステップ５３の処理を省き、それらがステップ５４に供給されてもよいことが理解されるであろう。
【００７６】
ステップ５４において、金属コードまたは金属コードテープ５０５と高温ガラスマット補強熱可塑性プレプリグ５００は、例えば、それらの異なる層を互いに重ねることによって、すなわち、積層することによって、一緒にされる。
【００７７】
ガラスマット補強熱可塑性プレプリグ５００と金属コードまたは金属コードテープ５０５を備える積層体５１１が２つの部分、すなわち、雌型５１２と雄型５１３を備える型に供給される（ステップ５５ａ）。型５１２および型５１３が閉じられ（ステップ５５ｂ）、積層体５１１は曲げられ、閉じられた型の内側のオープン領域に成形される。
【００７８】
この成形（ステップ５５ａおよび５５ｂ）の後、型および成形された衝撃ビームはポリマー材料５０１が固化する温度に冷却される（冷却ステップ５６）。次いで、衝撃ビームは型から取り出され、品質制御または付加的な開口の付与のようなさらに他の処理が施される状態で待機する。
【００７９】
本発明の課題としての衝撃ビームはこのようにして得られ、得られた衝撃ビームは、図６に示されるように、車両の柔らかいバンパを支持するのに用いられるとよい。
【００８０】
衝撃ビーム６１は車両の車体の周辺要素６２に接続される。この衝撃ビーム６１を覆うように、柔らかいバンパ要素６３が設けられるとよい。車両が物体と衝突すると、方向６４の衝撃力が図６に示されるように作用する。
【００８１】
衝撃ビーム６１内に存在する金属コードは衝撃エネルギーを大きく吸収し、衝撃ビームのポリマー材料は金属コードに強く接着されている。これによって、ポリマー材料の小片が衝撃ビームの背後に配置されている車両の部分に向かってさらに飛び散るのを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１ａ】本発明の課題としての衝撃ビームの概略断面図である。
【図１ｂ】本発明の課題としての衝撃ビームの概略正面図である。
【図２】本発明の課題としての衝撃ビームの変更例の概略断面図である。
【図３】本発明の課題としての衝撃ビームの変更例の概略断面図である。
【図４ａ−４ｂ】本発明の課題としての衝撃ビームの変更例の概略断面図である。
【図５】本発明の課題としての衝撃ビームを得るための方法の概要を示す図である。
【図６】本発明の課題としての衝撃ビームの車両のバンパを支持する用途を示す概略図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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