(57)【要約】 【課題】エネルギ吸収特性が高く、構造材料として使用する場合には高変形速度では弾性係数および強度が低く破断ひずみが大きく、通常の使用状態である低変形速度では高い強弾性係数および強度の樹脂材料を提供すること。【解決手段】特徴的なガラス転移を有する樹脂材料を使用する。ガラス転移が急激に起こらず緩慢に生じる材料、あるいは２つもしくは3つ以上の複数のガラス転移を有する材料を使用する。高速変形により材料内部の局所的な高ひずみが発生し、それにより熱弾性効果により熱発生させて内部摩擦を生じさせ，さらに大きな熱発生させることで高温側のガラス転移を誘起させて、材料全体を軟化させ、高いエネルギ吸収性能を得る。したがって局所ひずみの発生しない状態、すなわち通常の変形状態である低ひずみ速度状態では樹脂材料には軟化現象は生じず、高弾性係数および高強度を維持することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常の使用状態である低変形速度では高い弾性係数、高強度を有し、高速変形時において軟化して低い弾性係数、低強度特性を示し高いエネルギ吸収特性を得る樹脂材料。
【請求項２】
室温に対して数十度程度高い温度から緩やかにガラス転移を示し、衝撃により発生する局所ひずみ領域により生じる熱弾性効果および内部摩擦により熱発生し、その熱により温度上昇を促進して樹脂材料全体を軟化させる請求項１の樹脂材料。
【請求項３】
室温から数十度程度高い温度ガラス転移温度とそれより高い温度においてガラス転移を示す複数の相から構成され、衝撃により発生する局所ひずみ領域により生じる熱弾性効果および内部摩擦により熱発生し、その熱により温度上昇を促進して樹脂材料全体を軟化させる請求項１の樹脂材料。
【請求項４】
10倍以上の分子量の異なるコポリマーを重合させた請求項２の樹脂材料。
【請求項５】
ガラス転移温度の異なる樹脂相を混合した請求項３の樹脂材料。
【請求項６】
緩やかなガラス転移を示す樹脂材料のガラス転移開始温度は50 ℃から80 ℃付近である請求項２の樹脂材料。
【請求項７】
複数のガラス転移温度をする樹脂材料の最も低いガラス転移温度は50 ℃から80 ℃付近である請求項３の樹脂材料。
【請求項８】
軟化する時の樹脂材料の弾性係数が室温付近の弾性係数に比較して10分の1から1000分の1となる請求項１の樹脂材料。
【請求項９】
軟化する時の樹脂材料の破断伸びが室温付近の場合に比較して30 %以上となる請求項１の樹脂材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動車の車内の内装材料および車体表面材料、バンパー材料などのエネルギ吸収用のための樹脂材料である。また自動車以外の輸送機器の衝撃エネルギ、衝撃緩衝用の材料にも適用でき、さらに安全保護具の樹脂材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る従来技術として次のようなものがある。
従来ではエネルギ吸収材料はもともと軟質であり、剛性および強度が低い状態である(例えば特許文献１、特許文献２など)。構造材料として使用する場合、剛性および強度が低いために必ずしも適切な特性を有しているものとは言えない。このため軟質相あるいは高い減衰特性を有するフィラーを分散させた複合材料が提案されており使用されている(特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、非特許文献１)。あるいは発泡材料として空孔を多数有する樹脂が用いられている(例えば特許文献８、特許文献９、特許文献１０) 。しかし軟質あるいは高減衰を有する相が分散されているために必ずしも十分な剛性、強度を有しているとは言えない。また、それらの相を分散させるために特別な製造方法を必要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９８８９８号公報
【特許文献２】特許第３３３９４８７号
【特許文献３】特開２００９−９６８２０号公報
【特許文献４】特開２００６−６８９０５号公報
【特許文献５】特開平７−２６０８２号公報
【特許文献６】特開２００７−２５４５６７号公報
【特許文献７】特開２００７−２５４５６９号公報
【特許文献８】特開平１１−２８７２７７号公報
【特許文献９】特開２００３−１７１７０４号公報
【特許文献１０】特許第２８８０８３４号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Sato D, Kadowaki Y, Ishibashi J, Kobayashi S, Inoue T: Non-viscoelasticAlloy by Reactive Blending of Nylon with Poly(ethylene-co-glycidylmethacrylate), e-Journal of Soft Materials, Vol. 3, (2007), pp.9-13.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変形速度が大きい場合、弾性係数および強度が高く、かつ破断ひずみが小さく、逆に低ひずみ速度では低弾性係数が低く破断ひずみが大きいことが樹脂材料の一般的な特性である。これに対して本発明は、エネルギ吸収特性が高く、構造材料として使用する場合には高変形速度では弾性係数および強度が低く破断ひずみが大きく、通常の使用状態である低変形速度では高い強弾性係数および強度の樹脂材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は次のような効果を有する。
(1) 衝撃に対するエネルギ吸収材料であり、かつ高弾性係数、高強度を有する構造材料として使用できる。(2) なだらかなガラス転移を示す樹脂材料、あるいは図1のような２つ以上の複数のガラス転移を有する樹脂材料であることを要件として、特別な樹脂の内部構造を必要としない。(3) 樹脂材料は、重合反応により作製された分子量の異なるコポリマーか、あるいはガラス転移温度の異なる樹脂相が混合された樹脂材料である。(4) 重合反応されるコポリマーの割合、あるいはガラス転移温度の異なる樹脂相の混合割合によりエネルギ吸収する変形速度およびエネルギ吸収量を選択することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者らは鋭意検討した結果、ガラス転移が急激に起こらず緩慢に生じる材料、あるいは２つもしくは3つ以上の複数のガラス転移を有する材料を使用することにより、高速変形により材料内部の局所的な高ひずみが発生し、それにより熱弾性効果により熱発生させて内部摩擦を生じさせ、さらに大きな熱発生させることで高温側のガラス転移を誘起させて、材料全体を軟化させ、高いエネルギ吸収性能を得ることを見出した。すなわち通常の使用状態である低変形速度では高い弾性係数、高強度を有し、高速変形時において軟化して低い弾性係数、低強度特性を示し高いエネルギ吸収特性を持つ樹脂材料を得た。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は、 ２つのガラス転移を有する樹脂材料の粘弾性特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図1のように特徴的なガラス転移を有する樹脂材料を使用する。ひとつはガラス転移が急激に起こらず緩慢に生じる材料である。あるいは２つもしくは3つ以上の複数のガラス転移を有する材料を使用する。高速変形により材料内部の局所的な高ひずみが発生し、それにより熱弾性効果により熱発生させて内部摩擦を生じさせ、さらに大きな熱発生させることで高温側のガラス転移を誘起させて、材料全体を軟化させ、高いエネルギ吸収性能を得る。したがって局所ひずみの発生しない状態、すなわち通常の変形状態である低ひずみ速度状態では樹脂材料には軟化現象は生じず、高弾性係数および高強度を維持することが可能となる。
【実施例】
【００１０】
（実施例１）
分子量が数万のコポリマーと分子量が数百のコポリマーを反応させて作製した樹脂材料は50 ℃付近と120 ℃付近の２つのガラス転移温度を有しており、室温ではきわめて脆性的な特性を示した。1 m程度の高さから質量1 kgの軟鋼製の錘を落下させ樹脂材料に衝撃を加えたところ0.001 mm／秒の速度で圧縮変形を加えたときに比較して数十倍以上のエネルギ吸収性能を得た。
【００１１】
（実施例２）
ガラス転移温度が60 ℃付近とガラス転移温度が100 ℃付近の樹脂を混合して作製された樹脂に1 m程度の高さから質量1 kgの軟鋼製の錘を落下させた。0.001 mm／秒の圧縮試験時に比較して落下衝撃のときの弾性係数は数分の1程度に減少し、吸収エネルギ量は2倍以上となった。
【図１】
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