(57)【要約】【課題】車体を軽量化することができ、かつ衝撃吸収機能を有する車両用外板部材を提供すること。【解決手段】車両の外板部材を、気泡の平均発泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチックとすることにより、車体の強度を維持しつつ軽量化をはかり、かつ衝突等の衝撃を受けた際には、プラスチック部材の微細発泡体がつぶれることによる衝撃吸収機能も備える。微細発泡体からなるプラスチックとガラスまたは炭素繊維層からなる繊維層とを、近接する繊維層が交差するように、交互に積層することにより、さらに、引っ張り強度が強く、衝撃吸収力の高い車両用外板部材と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】
平均気泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチックからなるシート部材を備えることを特徴とする車両用外板部材。
【請求項２】
前記シート部材を、金属板または繊維強化プラスチック板に積層したことを特徴とする請求項１に記載の車両用外板部材。
【請求項３】
前記シート部材と、カーボンその他の繊維部材からなる繊維層とを交互に積層して接着したことを特徴とする請求項１に記載の車両用外板部材。
【請求項４】
前記シート部材に金属または繊維強化プラスチック板製の補強用リブを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用外板部材。
【請求項５】
前記補強用リブに、所定の人体損傷衝撃力以上の力を受けたときに予め定められた所定の位置で変形しまたは予め定められた所定の位置で折れる脆弱部が備わっている、請求項４に記載の車両用外板部材。
【請求項６】
前記シート部材に所望の顔料が添加されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用外板部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両等の各種車両に使用可能な車両用外板部材に関し、特に軽量化及び衝撃吸収性に優れた車両用外板部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車等の車両の外板部材として、鋼板やアルミ等からなる薄板や、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が使用されている。これらの車両用外板部材、特に自動車の外板部材においては、衝突時における安全性を高めることが求められており、衝突等の衝撃的な外力が加わった際に、事故に巻き込まれた歩行者や乗員等の安全を確保するために、高い衝撃吸収機能が求められている。これらの要求を満たすため、鋼板やアルミ等の薄板を外板部材として使用している場合には、衝突した際の衝撃を車体変形、すなわち外板部材の変形によって吸収し、衝撃による人体へのダメージを緩和するようにしている。自動車のボンネットのように、車両先端部は、車両の進行方向からの大きな衝撃を吸収して、歩行者や乗務員を保護する必要があるために、特に高い衝撃吸収特性が求められている。
【０００３】
このような車両外板部材に加わる衝撃を吸収する手段として、上述のような外板の変形による衝撃吸収機能に加えて、外板部材の内側に衝撃吸収部材と吸音部材を重ね合わせて貼り合わせた衝撃吸収吸音部材が提案されている（特許文献１参照）。また、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる車両外装部材の衝撃吸収部材も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３１５４４３号公報
【特許文献２】特開２００２−０９６７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の衝撃吸収吸音材は、外板部材の内側に吸音材とハニカム状の衝撃吸収材を積層するという２種類の機能部材の重ね合わせた構造とであるため、衝撃吸収力等は優れているが、製造及び加工が煩雑である。さらに、厚みが衝撃吸収部材の厚みだけでも１５ｍｍ〜２５ｍｍと相当厚みのあるもので、車体の内部空間の専有面積が大きくなってしまうのみならず、重量も増えてしまう。また、特許文献２に記載の衝撃吸収部材も基本的には外装部材の内側に貼り付けるものである。
【０００５】
このように従来技術による衝撃吸収材は、発泡体を基本的に衝撃の吸収を目的として外板部材の内面側に貼り付けて使用するものであり、車両用外板部材の外側に積層するものではなかった。また、車両用外板部材そのものが衝撃吸収機能を有するものではなかったため、外板部材と衝撃吸収部材は、外板部材とは別個のものとして外板部材の内側に接着して使用されていた。
【０００６】
さらに、社会的要請として、原油の高騰や地球環境の保護の観点から、エネルギー消費量の低減することも強く求められている。車両の外板部材の重量は、燃費に直接影響を及ぼすことから、車両の安全性は確保しつつ車両用外板部材を軽量化することが求められる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、所定の強度を維持しつつ、衝撃吸収力を備えかつ軽量な車両用外板部材を提供することを目的とする。
【０００８】
尚、本明細書において、車両用外板部材とは、自動車等の車両のボンネット、ドア等の外装部品を構成するための薄板部材のみならず、該薄板部材を各種材料の層（シート）を複数積層して形成する場合には、これらの各層を形成する積層部材をも含む概念として使用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用外板部材は、平均気泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチックからなるシート部材を備えることを特徴とする。  
【００１０】
ここで、「平均気泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチック」とは、発泡体の断面観察から大多数の気泡の平均的な直径が１０μｍ以下であるような発泡体を指す。
【００１１】
請求項１に記載の車両用外板部材では、平均気泡径が１０μｍ以下の気泡を有する微細発泡プラスチックにより外板部材が構成されるので、外表面の平滑性が良く、外板部材の強度を維持しつつ軽量化することが可能となる。また、微細発泡プラスチックは多くの気泡を有しているので、衝撃吸収機能も備えている。
【００１２】
請求項２に記載の車両用外板部材は、前記シート部材を、金属または繊維強化プラスチックの表面に積層したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、従来の外板部材に微細発泡プラスチックを積層することにより、基本となる外装部材を薄くすることができるため、軽量化が可能となる他、強度を増やすこと、衝撃吸収機能を付加することが可能となる。
請求項３に記載車両用外板部材は、前記シート部材と、カーボンその他の繊維部材からなる繊維層とを交互に積層して接着したことを特徴とする。これにより、内部に微細発泡プラスチックを有する繊維強化プラスチック構造となり、強度が増す他、衝撃吸収機能を付与することが可能となり、また、軽量化することも可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の車両用外板部材は、前記シート部材に金属または繊維強化プラスチック製の補強用リブを備えることを特徴する。これにより、車両用外板部材の強度を補完しつつ、衝撃吸収機能を維持することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の車両用外板部材は、前記補強用リブに、所定の人体損傷衝撃力以上の力を受けたときに予め定められた所定の位置で変形しまたは予め定められた所定の位置で折れる脆弱部が備わっていることを特徴とする。これにより、補強用リブの選択の自由度を増加させつつ、人体の安全をより確実に確保することが可能となる。また、衝撃を受けたときの変形部位を指定することが可能となり、衝撃吸収機能の制御や、変形形状を規定することが可能となるため、変形による搭乗者等へ危険を回避する等の設計が容易となる。
【００１６】
請求項６に記載の車両用外板部材は、前記微細発泡プラスチックのプラスチック材料に所望の顔料が添加されていることを特徴とする。微細発泡プラスチックは、外表面が平滑で反射率が高いため、外表面の塗装が不要となり、塗装コストの削減を図ることや、軽量化、環境保全等に資することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両の外側を形成する車両外板部材を微細発泡プラスチック（ＭＳＰ：微細発泡プラスチック）からなるプラスチック材料で形成することにより、車体の軽量化を可能とし、かつ、衝突時における衝撃吸収機能を付与した。また、プラスチックに所望の顔料を添加することにより、塗装を不要とすることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。ここでは一例として、図５に概念図を示すような自動車のボンネットを想定して説明する。
【００１９】
なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付すこととする。尚、以下の説明では、代表的な例として自動車の外板部材について説明するが、本発明の車両用外板部材は、鉄道等のその他の車両にも使用可能である。その場合には、求められる強度に応じて、厚みや補強部材等を適宜変形して使用することができる。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明にかかる車両用外板部材の第１の実施形態は、図１に示すように、気泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチックからなるシート部材（以下、「ＭＣＰシート部材」称する）１０を備えている。ここで、本明細書、及び請求の範囲において使用する「平均気泡径が１０μｍ以下の微細発泡プラスチック」とは、含まれる気泡の殆どが気泡径１０μｍ以下である。
図１（ａ）は、本発明にかかる車両用外板部材を一枚のシート部材として示している。また、図１（ｂ）に、そのシートの一部断面を拡大して模式的に示している。図中、Ｔはシート部材の厚さを示している。
【００２１】
ＭＣＰシート部材１０は、内部に微細な独立気泡を多数有するプラスチック発泡体で、その密度は、求められる特性に応じて発泡倍率でコントロールする。発泡倍率としては、１．０１倍から１０倍程度が好ましい。更に好ましくは、１．１倍から５倍、更には１．２倍から４倍が好ましい。特に強度をより重視する場合は発泡倍率を低く、軽量化を重視する場合には発泡倍率を高くとることが好ましい。発泡倍率が１０倍以上では、強度が弱くなるため好ましくない。また、発泡倍率が１．０１倍より低いと軽量効果が小さくなる。発泡倍率とは、発泡前の樹脂の密度ρβと発泡体の密度ρＳの比（ρβ／ρＳ）であらわされる。よって、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂をベースとして微細発泡させた場合、ＰＥＴ樹脂の密度は１．３４ｇ／ｃｍ３程度であるため、４倍発泡させた微細発泡体の密度は０．３３５ｇ／ｃｍ３程度となる。  
ＭＣＰシート部材１０は、気泡を有するため、材料本来の強度を維持しつつ軽量化することが可能となる。また、多数の気泡を有しており、衝撃力を受けた際に気泡が座屈することにより衝撃を吸収するため、人に衝突した場合などの衝撃吸収力に優れている。
【００２２】
本発明では、車両用外板部材として、気泡１１の気泡径ｒ（図１（ｂ）参照）が１０μｍ以下のものを使用することを特徴とする。このように細かい気泡の微細発泡プラスチックを用いることにより、表面平滑性を得ることができ光反射率が高くなるので、外板部材の表面としても使用することが可能となる。さらに微細発泡プラスチックを外板部材の表面に露出する構成とする場合、プラスチック材料に顔料を添加することで、塗装がなくともメタリック調に仕上げることが可能となる。このように塗装が不要となることにより、塗装コストが不要となる他、環境保全にも資することができる。
【００２３】
平均気泡径が１０μｍ以下でないと、十分な強度を実現させにくくなる。強度が不十分であると、強度確保のためにシート部材が厚くなり過ぎて望ましくない。
【００２４】
また、ＭＣＰシート部材１０に用いる樹脂としては、コストや信頼性からＰＥＴ樹脂やポリカーボネード（ＰＣ）樹脂が好適である。その他、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の各種樹脂も適用でき、車の外装に使われることを勘案して材料は選定できる。
【００２５】
図１（ａ）には、車両用外板部材１０を補強するための補強リブ１５を例示している。補強リブ１５は、ボンネットその他の広い平面が連続する部分等のように一定の形状を保つために補強が必要な位置に適宜設けることができる。補強リブ１５は金属またはその他の強度の高い材料により構成することができる。しかし、補強リブ１５も、人体安全の観点から、人体を損傷する衝撃より小さい衝撃力により、変形または折れるような材料で構成されることが好ましい。従って、図１（ａ）に示すように、人体を損傷する衝撃より小さい衝撃力により折れ曲がりまたは破損するような脆弱部１６を複数設けることが好ましい。
【００２６】
マイクロ発泡プラスチックは、全反射率、拡散反射率ともに９５％以上の反射率を備えている。反射率についてさらに詳細に説明するために、図２（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ全反射率と拡散反射率を、本願発明で使用する平均気泡径１０μｍ以下の微細発泡プラスチックと金属を比較したグラフを示す。グラフ中、「α」は本発明の車両用外板部材に使用する微細発泡プラスチック（車両用ＭＣＰと称する）の反射率を示し、「β」は、金属鏡面反射板の反射率を示している。
【００２７】
図２（ａ）からわかるように、金属鏡面反射板βは、最大でも全反射率９０パーセント以下である。これに対して、車両用ＭＣＰαは、波長４００ｎｍの青色から波長７００ｎｍの赤色まで、全反射率がほぼ１００％に近い。図２（ｂ）に示す拡散反射率についても、車両用ＭＦＰαは、９７％程度の拡散反射率であるが、金属鏡面反射板βは、５％程度である。従って、本願発明の微細発泡プラスチックを車両の外表面に使用することにより、塗装を施さなくともメタリック調に仕上げることも可能であり、拡散反射が主であるので、ギラギラ感がない。塗装が不要となることにより、塗装費用コストが不要となるほか、塗料が無くなるため、さらに軽量化が可能となり、また、塗装レスによる環境保全性、及びリサイクルによる再利用がし易くなるという利点も有する。尚、車体の色は、プラスチック材料に顔料を添加することにより、所望の色を得ることができる。
【００２８】
次に本発明にかかる微細発泡プラスチックの製造方法について、簡単に説明する。
本発明の微細発泡プラスチックの製造方法は、樹脂シートとセパレータとを重ねて巻くことによりロールを形成し、該ロールを加圧不活性ガス雰囲気中に保持して樹脂シートに不活性ガスを含有させる工程（以下第１工程という）と、不活性ガスを含有させた樹脂シートを常圧下で加熱して発泡させる工程（以下、第２工程という）とを具備したことを特徴とするものである。
【００２９】
以下、発明の方法をより詳細に説明する。本発明の第１工程ではまず、樹脂シートとセパレータとを重ね合わせて巻くことによりロールを形成する。
【００３０】
本発明において用いられる樹脂シートとしては、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリカーボネードからなるもの、またはこれらの樹脂をベースとして例えばポリカーボネードなどをブレンドした各種のポリマーアロイからなるものなどが挙げられる。本発明においては、樹脂シートに、樹脂本来の特性を損なわない範囲で、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、抗酸化剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、顔料、染料、滑剤などの各種添加剤を配合してもよい。
【００３１】
本発明の第１工程においては、以上のようにして形成されたロールを圧力容器に入れ加圧不活性ガス雰囲気中に保持して樹脂シートに不活性ガスを含有させる。
【００３２】
本発明において発泡剤として用いられる不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどが挙げられる。これらのうち、樹脂シートでの含有量が多くなる二酸化炭素が好ましい。不活性ガスの浸透条件は、圧力が３０ｋｇ／ｃｍ２以上、好ましくは５０ｋｇ／ｃｍ２以上である。
【００３３】
本発明の第２工程においては、第１工程において不活性ガスが含有された樹脂シートを常圧下でその樹脂の軟化温度以上に加熱することにより発泡させる。第2工程における加熱手段としては、熱風循環式発泡炉、オイルバス、溶融塩バスなどが挙げられる。
【００３４】
より具体的には、例えば圧力容器から取り出したロールを樹脂シートとセパレータとを分離させながら、樹脂シートだけを熱風循環式発泡炉中を通過させる方法が用いられる。その後、炉からでた発泡シートを直ちに成形ロールで平らに成形する。さらに、これを冷却することにより所望の発泡シートを得る。
【００３５】
以上のように本発明の方法では、微細な気泡を含有する発泡体を製造する方法として、例えばポリエチレンテレフタレートのシートに加圧下で不活性ガスを含有させ、そのシートに掛かっている圧力を開放してガスを過飽和状態にした後、ガラス転移点以上に加熱することにより気泡を成長させ、その後冷却することにより気泡を固定するものである。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の車両用外板部材の実施例を示す。
５５０ｍｍ幅×６０ｍ長さ×４ｍｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートのロール（ユニチカ（株）製）と、セパレータとして５５０ｍｍ幅×６０ｍ長さ×１６０μｍ厚、目付量５５ｇ／ｍ２のオレフィン系不織布のロール（ＦＴ３００グレード、日本バイリーン(株)製）とを用意した。両者を重ねて、ＰＥＴシートの表面同士が接触する部分がないように巻いて新たにロールを作製した。このロールを圧力容器内部にて６０ｋｇ／ｃｍ２の炭酸ガスを４０時間浸透させ、ロールを高圧容器から取出した。このとき、ＰＥＴシート中のガス含有量は６．３重量％であった。また、ガスを含有するＰＥＴシートの結晶化度を示差走査型熱量分析計（ＤＳＣ）による測定から求めたところ３３％であった。次に、圧力容器からロールを取り出し、オレフィン系不織布を取り除きながらＰＥＴシートだけを２４０℃に設定した熱風循環式発泡炉に発泡時間が１分になるように連続的に供給して発泡させた。
【００３７】
得られた発泡シートの気泡サイズは１０μｍ以下で均一に発泡しており、発泡倍率が３．５倍であり、表面光沢のある良好なものであった。この発泡プラスチックシートを真空式成型機により所望の形状（図５参照）し、車両用外板部材を得た。
【００３８】
（第２の実施形態）
図３に本発明にかかる車両用外板部材の第２の実施形態を示す。第２の実施形態では、鋼板、アルミ、またはＦＲＰ等からなる薄板部材３０の外側に、上記した微細発泡プラスチックシート部材２０（ＭＣＰシート部材２０）を積層接着した構造となっている。この場合、薄板部材３０の厚さを従来よりも薄くすることが可能となる。従来、外板部材として鋼板を使用する場合、０．８ｍｍ程度の厚さのものが使用されるが、図３のような構成とすることにより、０．４ｍｍ程度の鋼板を薄板部材３０とすることも可能となる。また、このように、薄板部材３０を積層する場合には、ＭＣＰシート部材２０の厚みも、実施形態１のような単体の場合よりも薄くすることができる。ＭＣＰシート部材２０の厚みをどの程度とするかは、求められる強度と、使用される薄板部材３０の材料や厚さ等に応じて決められる。
【００３９】
このように、薄板部材３０の外側にＭＣＰシート部材２０を接着して積層する構成の場合には、薄板部材３０とＭＣＰシート部材２０とを全面接着せずに部分的に接着して、または両者の接着強度を低くして、所定値以上の衝撃を受けたときに両者が部分的剥がれるようにして衝撃を吸収し易くする構成とすることも可能である。
【００４０】
さらに、図３に破線で示すように、薄板部材３０の内側に、従来技術による衝撃吸収部材や消音部材のような補助部材４０を接着することも可能である。この場合には、ＭＣＰシート部材２０、及び薄板部材３０の厚さをさらに薄くすることが可能となる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図４に本発明にかかる車両用外板部材の第３の実施形態を示す。図４（ａ）は、第３の実施形態にかかる車両用外板部材の部分拡大断面図であり、図４（ｂ）は、第３の実施形態にかかる車両用外板部材の分解斜視図である。
【００４２】
第３の実施形態は、いわゆるＦＲＰを構成するプラスチック層に代えて、１０μｍ以下の気泡径の微細発泡プラスチックシート層（ＭＣＰシート層）を積層した構造の車両用外板部材５０である。すなわち、ＭＣＰシート層２１ａ〜２１ｃの間に、ガラス繊維、カーボン繊維等の繊維により形成された薄い繊維層３１ａ、３１ｂが接着されている。
【００４３】
積層する各繊維層３１ａ、３１ｂは、それぞれ繊維の向きを一方向に揃えた状態で配置した薄層である。繊維層を積層する場合、上下の繊維層３１ａと３１ｂは、両者の間にＭＣＰシート層２１ｂを挟んだ状態で、繊維層３１ａと３１ｂの繊維の向きが交わるような方向（図４（ｂ）では直交する方向）に積層され、接着される。このように、繊維層３１ａ、３１ｂをクロスして積層し接着することにより、車両用外板部材５０の強度が各段に増す。また、各ＭＣＰシート層２１ａ乃至２１ｃは、気泡を多数有するので、衝撃吸収機能、消音機能、耐熱機能を備えている。図４においては、繊維層を２枚、ＭＣＰシート層を３枚積層する例を示したが、これより多い枚数積層しても、より少ない枚数積層しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる車両用外板部材の一部の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明にかかる車両用外板部材に使用するプラスチックの微細発泡体の内部構造をイメージとして示す断面図である。
【図２】プラスチック微細発泡体の光学特性を示すグラフである。（ａ）は、全反射特性を示し、（ｂ）は拡散反射特性を示す。
【図３】本発明にかかる車両用外板部材の第２の実施形態を示す分解斜視図である。
【図４】本発明にかかる車両用外板部材の第３の実施形態を示す部分拡大図及び分解斜視図である。
【図５】本発明の車両用外板部材をボンネットに適用した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  微細発泡プラスチックからなるシート部材（ＭＣＰシート部材）
１１  気泡
１５  補強リブ
１６  脆弱部
２０  第２の実施形態にかかる微細発泡プラスチックシート部材
２１ａ〜２１ｃ  微細発泡プラスチックシート層（ＭＣＰシート層）  
３０  薄板部材
３１ａ、３１ｂ  繊維層
４０  補助部材
５０  第３の実施形態にかかる車両用外板部材
Ｔ  シート部材の厚さ
ｒ  気泡径
【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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