JPH0487855A

JPH0487855A - バンパービームおよびその製造法

Info

Publication number: JPH0487855A
Application number: JP2201684A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Takano; 高野　菊雄; Toshiaki Nakamura; 俊明中村; Yukihisa Kumagai; 幸久熊谷
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2938528B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、主として繊維で強化された熱可塑性樹脂から
なるバンパービーム（ハンクアｙ　７’ビーム、バンパ
ーレインフォースメント等の呼称もある）およびその製
造法に関する。

〔従来の技術とその課題〕

従来、自動車用のバンパービームとしては、主として金
属製のものが用いられていた。しかしながら、近年は、
自動車の燃費改善、走行性能向上環を目的として、各種
自動車部品の軽量化が求められる傾向にあり、バンパー
ビームにおいても、金属製のものではこの要求に応える
ことは難しい。また、金属製バンパービームは、加工工
程が煩雑であり、しかも錆の発生を防止するための表面
加工が必要である等、生産性の面で劣るという欠点も有
する。また、バンパーの空力抵抗、デザインの観点から
、バンパービームに課せられる種々の制約、例えば形状
の複雑化等に対し、金属製バンパービームでは対応する
のが困難な状況になりつつある。

これに対し、特開昭６２−２４０５１４号には、スタン
パブルシートを用いスタンピング成形してなる繊維強化
樹脂製バンパービームが提案されている。これは、一方
向に引き揃えた補強用繊維と長繊維マットとの積層体に
熱可塑性樹脂を含浸させてなるスタンパブルシートをバ
ンパービームに必要なサイズに切取って金型に設置し、
これを加熱して溶融または軟化させて圧縮成形するもの
である。しかしながら、スタンパブルシートを用いたス
タンピング成形によるバンパービームでは、軽量化、耐
腐食性等の改善は可能となるものの、成形サイクルが長
く、また、パリが生じるため後加工が必要である等、生
産性、製造コストの面でなお不充分である。また、本来
シート状のものを用いるため、複雑な形状あるいは取付
は孔等を有するバンパービームに加工するのが困難であ
り、また、補強用のリブあるいはボス等を有するバンパ
ービームにおいては、リブあるいはボスの部分に繊維が
充填しにくいため、リブとしての補強効果あるいはボス
としての機能が充分に発揮されない等の欠点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上記の如き従来技術の課題に鑑み、軽量か
つ高剛性で耐腐食性等にも優れたバンパービームを提供
するこ七、及びその量産性に優れた製造法を提供するこ
とを目的として鋭意検討を重ねた結果、特定の繊維強化
構造を有する長尺構造物を樹脂製バンパービーム内に存
在させることが有効であり、かかるバンパービームを量
産性に優れた射出成形、射出溶融圧縮成形または押出溶
融圧縮成形により容易に得ることができることを見出し
、本発明に到達した。

即ち、本発明は合成樹脂と１０〜８０重量％の補強用繊
維とを含有してなる繊維強化長尺構造物（Ａ）ヲ、バン
パービーム成形金型内に部分的に配置したのち、射出成
形、射出溶融圧縮成形または押出溶融圧縮成形により熱
可塑性樹脂と補強用繊維０〜８０重量％とからなる樹脂
組成物（Ｂ）の溶融物を前記金型内に充填し、前記繊維
強化長尺構造物（Ａ）が実質的に内在し一体化したノλ
ンパービームに成形することを特徴とする２０〜８０重
量％の補強用繊維を含有するバンパービームの製造法、
およびかかる製造法によって得られる一バンパービーム
に関するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

第１図はバンパービームの１例を示す斜視略示図、第２
図は第１図の１−１線における断面略示図であり、バン
パービームの多くは概ねこれに類似し、必要に応じて補
強用リブ、ボス、支持具、取付用孔等が設けられた構造
を有する。

勿論、本発明によって得られるバンパービームはこれら
の形状に限定されるものではなく、本発明の特徴の１つ
である優れた成形加工性とも相まって、更に複雑な形状
のバンパービームでも製造可能である。

さて、本発明はかかる如きバンパービームを樹脂を用い
て製造するにあたり、量産性に優れた射出成形、射出溶
融圧縮成形または押出溶融圧縮成形を利用したところに
特徴がある。しかしながら単に射出成形、射出溶融圧縮
成形または押出溶融圧縮成形を利用し、従来から知られ
た熱可塑性樹脂または繊維強化熱可塑性樹脂を成形した
だけでは、軽量化と高強度の両方を満足するバンパービ
ームは得られない。

そこで、本発明のもう一つの大きな特徴は、合成樹脂と
１０〜８０重量％の補強用繊維とを含有してなる繊維強
化長尺構造物（Ａ）をバンパービーム内に存在させるこ
とにより、軽量化の目的を実質上積なうことなく補強し
強度を向上させたところにある。

かかる繊維強化長尺構造物（Ａ）は、例えば引き抜き成
形等の方法によって製造することができ、ロービング等
の連続繊維を引きながら樹脂を含浸させれば一方向に引
き揃えられた補強用繊維を含有するものが得られ、更に
これを樹脂が溶融又は軟化状態にあるときにクロスさせ
ながら引き取ることにより補強用繊維が網状に配置され
たものとなる。又、ロービングクロス等の織物状のもの
或いはランダムマットに樹脂を含浸させることにより補
強用繊維が織物状或いはランダム状に配置されたものが
得られる。又、これらを積層することも可能である。こ
れらの繊維強化長尺構造物（Ａ）の内、特に好ましいの
は一方向に引き揃えられた補強用繊維を含有するもので
ある。

ここで用いられる合成樹脂としては特に制約はなく、熱
可塑性樹脂および熱硬化性樹脂（プレポリマー）の何れ
も使用できるが、加工性あるいは取扱いの容易さ等を考
慮すると熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、その具体
例としては、オレフィン系重合体（ポリエチレン、ポリ
プロピレン等）、ポリスチレン、Ａｓ　Ｗｉ　脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、アクリレート系あるいはメタクリレート系重合
体（ポリメチルメタクリレート等）、ポリアミド、ポリ
エステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート等）、ポリアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド等の公
知の熱可塑性樹脂およびこれらの樹脂の変性体から選ば
れた１種または２種以上がいずれも使用できる。軽量化
、低コスト化、加工性、強度、剛性、耐腐食性等、バン
パービームに要求される緒特性を総合して考えると、ボ
（ノプロピレン、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またはポリアミドを主体としたも
の、もしくはこれと他の熱可塑性樹脂とのアロイまたは
ブレンド物が好ましく、特に好ましいのはポリプロピレ
ンを主体としたものである。

また、配合される補強用繊維も特に限定されるものでは
ないが、−ｉ的にはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊
維等が用いられ、特に好ましくはコスト的にも有利なガ
ラス繊維である。

かかる補強用繊維は公知の収束剤または表面処理剤で処
理されたものであってもよい。本発明において用いられ
る繊維強化長尺構造物（Ａ）において、かかる補強用繊
維の配合量は１０〜８０重量％（長尺構造物（Ａ）中）
である。補強用繊維の配合量が１０重量％未満では、繊
維強化長尺構造物（＾）によるバンパービームの十分な
補強効果は期待できず、軽量化と強度、剛性等の両方を
満足するバンパービームの製造は困難になる。

また、補強用繊維の配合量が８０重量％を越えると繊維
強化長尺構造物（＾）自身の製造が困難になり、繊維も
剥離、飛散し易くなる。補強用繊維の配合量としては２
０〜７５重量％が好ましく、特に好ましくは３０〜７０
重量％である。

また、繊維強化長尺構造物（Ａ）には、一般に合成樹脂
に配合される公知の物質、例えば酸化防止剤や紫外線吸
収剤等の安定剤、難燃剤、可塑剤、結晶化促進剤、結晶
核剤、帯電防止剤、着色剤、板状あるいは粉粒状の充填
材等も目的に応じ適宜添加することも可能である。

上記の如くして得られ、本発明において用いられる繊維
強化長尺構造物（Ａ）の形状としては、バンパービーム
成形金型内に配置可能なものであれば特に制約はないが
、−船釣にはストランド状、棒状、リボン状、テープ状
またはシート状のものが使用される。

次に、上記の如き繊維強化長尺構造物（Ａ）をバンパー
ビーム成形金型内に配置する。この時、繊維強化長尺構
造物（Ａ）として一方向に引き揃えられた補強用繊維を
含有するものを用いる場合においては、引き揃えられた
補強用繊維がノλンパービームの長手方向とほぼ平行と
なるように、金型内に配置するのが好ましい。また、繊
維強化長尺構造物（Ａ）がバンパービームの長手方向と
ほぼ同一長さのものであることが特に好ましい。かかる
繊維強化長尺構造物（Ａ）は、バンパービーム成形金型
内に部分的に配置される。

ここで「部分的に」とは、次の工程で射出成形、射出溶
融圧縮成形または押出溶融圧縮成形によって充填される
樹脂が充分に流動できるだけの空間がおいている状態を
意味し、配置の状態にもよるが、バンパービーム（金型
）容量の概ね５０％以下である。繊維強化長尺構造物（
Ａ）を配置し補強するバンパービームの部位としては特
に制約はなく、−船釣にはバンパービーム全体に渡って
均一に補強されるように配置してもよいが、より補強効
果を高めるためには、バンパービームの中央部に荷重を
かけた時に変形が大きくなる部位、例えば第２図あるい
は第４図の如く断面形状が概ねＵ字状のバンパービーム
にあってはＵ字の先端（例えば第２図のＡ、第４図のＢ
）付近に、バンパービームの長手方向に沿って重点的に
配置し、補強するのが好ましい。

又、繊維強化長尺構造物（Ａ）を金型内に配置するにあ
たっては、金型の開閉あるいは次工程で射出成形等によ
り充填される樹脂の圧力と対応して作動するピンを設け
、これによって金型面から少し浮かせた状態で繊維強化
長尺構造物（Ａ）を保持するのがよい。

次に、繊維強化長尺構造物（Ａ）が配置された金型内に
、射出成形、射出溶融圧縮成形または押出溶融圧縮成形
により、熱可塑性樹脂と補強用繊維０〜８０重量％とか
らなる樹脂組成物（Ｂ）の溶融物を充填することにより
、前記繊維強化長尺構造物（Ａ）が実質的に内在し一体
化したバンパービームが得られる。

ここで用いられる樹脂組成物（Ｂ）において、構成成分
である熱可塑性樹脂としては、繊維強化長尺構造物（Ａ
）の構成成分として前述した如き公知の熱可塑性樹脂お
よびその変性体が何れも使用できる。軽量化、低コスキ
化、加工性、強度、剛性、耐腐食性等の面から、好まし
くはポリプロピレン、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またはポリアミドを主体とし
たもの、もしくはこれと他の熱可塑性樹脂とのアロイま
たはブレンド物であり、より好ましくはポリプロピレン
を主体としたものである。

また、樹脂組成物（Ｂ）において、補強用繊維の存在は
必須ではないが、バンパービームの重量増加を極力抑え
ながら強度を高めるためには、一般には２０〜８０重量
％の補強用繊維を含有するものが好ましく、中でも樹脂
組成物（Ｂ）がペレント状であり、ペレットと実質的に
同一長さでペレットの長さ方向にほぼ平行に配列した２
０〜８０重量％の補強用繊維を含有する長さ３〜１００
ｍ１ＲＩのものが好ましい。かかる特定構造のペレット
状樹脂組成物（Ｂ）は、例えば引き抜き成形等の方法に
よって得ることができる。配合される補強用繊維として
は特に限定はないが、−船釣にはガラス繊維、炭素繊維
、アラミド繊維等が用いられ、特に好ましいのはガラス
繊維である。

また、上記の如き樹脂組成物（Ｂ）には、一般に熱可塑
性樹脂に配合される公知の物質、例えば酸化防止剤や紫
外線吸収剤等の安定剤、難燃剤、可塑剤、結晶化促進剤
、結晶核剤、帯電防止剤、着色剤、板状あるいは粉粒状
の充填材等も目的に応じ適宜添加することも可能である
。

かかる樹脂組成物（Ｂ）を用い、その溶融物を繊維強化
長尺構造物（Ａ）が配置された金型内に充填しバンパー
ビームを成形するにあたっては、前述した如く射出成形
、射出溶融圧縮成形または押出溶融圧縮成形が用いられ
る。ここで、射出成形については特に説明を要しないで
あろう。

射出溶融圧縮成形とは、射出成形機内で溶融した樹脂を
、成形品（本発明の場合はバンパービーム）を成形する
に必要な量だけ金型に送り込んだのち圧縮成形するもの
であり、押出溶融圧縮成形とは、押出機で溶融させた樹
脂を、成形品を成形するに必要な量だけ金型に送り込ん
だのち圧縮成形するものである。かかる成形法の内、本
発明において用いられるのが特に好ましいのは射出成形
および射出溶融圧縮成形である。

これらの成形法は生産性、成形加工性に優れ、得られた
バンパービームの表面状態及び物性の均−性等も良好で
あるという特徴を有する。

かかる如く成形して得られた本発明のバンパービームに
おいて、補強用繊維の総含有量は２０〜８０重量％（バ
ンパービーム中）とする必要があり、繊維強化長尺構造
物（Ａ）及び樹脂組成物（Ｂ）に含有される補強用繊維
の割合、及び（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合比率をコン
トロールし、上記の条件を満足させる必要がある。補強
用繊維の総含有量が２０重量％未満では軽量化と強度、
剛性等の両方を満足するバンパービームを得ることがで
きない。即ち、軽量化を図れば強度、剛性等が不足し、
逆に、必要な強度、剛性等を得ようとすると厚肉となり
軽量化が不可能になる。また、補強用繊維の総含有量が
８０重量％を越えるとバンパービームの成形加工性、外
観等が著しく劣るものとなる。補強用繊維の総含有量と
しては３０〜７０重量％が好ましく、特に好ましくは３
５〜６５重量％である。

本発明において、樹脂組成物（Ｂ）　として補強用繊維
を含有するものを用いた場合、上記の如く成形して得ら
れたバンパービームにおいて、樹脂組成物（Ｂ）からの
補強用繊維は１〜３０ｍｍの重量平均繊維長で分散して
いるのが好ましい。

かかる繊維長での分散は、樹脂組成物（Ｂ）としてペレ
ットと実質的に同一長さでペレットの長さ方向にほぼ平
行に配列した補強用繊維を含有するペレット状のものを
用いた時、より容易に得られる。

また、本発明においては、強度、剛性等を維持しつつバ
ンパービームを更に薄肉軽量化するため、バンパービー
ムの背面に補強用のリブを設けたり、バンパービーム重
量の大幅な増大をもたらさない範囲で、所望の部位に金
属等の長尺物をインサート成形により埋設することも有
効である。また、バンパービーム取付けのための支持具
を一体的に成形したり、取付用孔を設けることも可能で
ある。本発明においては、バンパービームの成形に用い
る材料に特徴があり、成形加工性に優れているため、上
記の如き点を含め、かなり自由な形状設計に対応するこ
とが可能である。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１〜２引き抜き成形によって得られ、ポリプロピレンと一方向
に引き揃えられたガラス繊維６０重量％からなる輻１０
ｍｍ、厚さ３ｍのリボン状長尺構造物を、第４図に示し
た位置で、且つバンパービームの長手方向のほぼ全長に
わたって内在させるよう、金型内に配置した。次に引き
抜き成形によって得られたガラス繊維４０重量％を含有
する１２ｍｍのベレット状ポリプロピレン樹脂組成物（
ガラス繊維の繊維長も実質的に１２ａ＋＋で、ペレント
の長さ方向に配列）を用い、射出溶融圧縮成形により第
３図及び第４図の如き形状のバンパービームを成形した
（実施例１）。

又、長尺構造物として実施例１と同しものを用い、これ
を同様に金型内に配置したのち、チョツプドガラス繊維
３０重量％とポリプロピレンを押出機で溶融混練してな
るペレット状組成物を用い、射出成形することにより同
様のバンパービームを成形した（実施例２）。

尚、実施例１、実施例２のバンパービームにおいて分散
したガラス繊維の平均繊維長（長尺構造物に含まれる繊
維以外のもの）は各々３．２閣、０．４　ｍｍであった
。

得られたバンパービームの重量及び、第３図の如く２点
（スパン間距離１０００＋＋＋ｏ＋）を支持し、静的曲
げ試験を行った時の破壊荷重を測定し、結果を第１表に
示す。

このように、本発明によるバンパービームは軽量であり
、かつ、充分な強度、剛性、耐腐食性、表面状態等を有
するものであった。また、成形法も簡便で、生産性に優
れたものであった。

〔発明の効果〕

以上の説明並びに実施例により明らかな如く、特定の繊
維強化長尺構造物を内在させ一体化してなる本発明の樹
脂製バンパービームは、軽量で、かつ、実用に耐え得る
剛性、耐腐食性等を有するものである。しかも、成形加
工性に優れ、射出成形、射出溶融圧縮成形等の簡便な成
形法により製造可能であるため、形状設計の自由度が高
く、生産性に優れ、コスト的にも有利であり、極めて実
用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はバンパービームの一例を示す斜視略示図、第２
図は第１図のＩＩ線における断面略示図である。また、
第３図は実施例において成形したバンパービームと、そ
の静的曲げ試験方法を示す正面略示図、第４図は、第３
図のバンパービームの■−■線における断面略示図であ
る。３８１図第２図１　バンパービーム２　ペンデュラム３　支持点４　繊維強化長尺構造物出願人代理人　古　　谷　　　馨（外３名）

Claims

【特許請求の範囲】１　合成樹脂と１０〜８０重量％の補強用繊維とを含有
してなる繊維強化長尺構造物（Ａ）を、バンパービーム
成形金型内に部分的に配置したのち、射出成形、射出溶
融圧縮成形または押出溶融圧縮成形により熱可塑性樹脂
と補強用繊維０〜８０重量％とからなる樹脂組成物（Ｂ
）の溶融物を前記金型内に充填し、前記繊維強化長尺構
造物（Ａ）が実質的に内在し一体化したバンパービーム
に成形することを特徴とする２０〜８０重量％の補強用
繊維を含有するバンパービームの製造法。２　繊維強化長尺構造物（Ａ）が、一方向に引き揃えら
れた補強用繊維を含有するものである請求項１記載のバ
ンパービームの製造法。３　引き揃えられた補強用繊維がバンパービームの長手
方向とほぼ平行となるように、繊維強化長尺構造物（Ａ
）をバンパービーム成形金型内に配置する請求項２記載
のバンパービームの製造法。４　繊維強化長尺構造物（Ａ）が、織物状、網状又はラ
ンダム状に配置された補強用繊維を含有するものである
請求項１記載のバンパービームの製造法。５　繊維強化長尺構造物（Ａ）が、バンパービームの長
手方向とほぼ同一長さを有するものである請求項１記載
のバンパービームの製造法。６　繊維強化長尺構造物（Ａ）が、ストランド状、棒状
、リボン状、テープ状またはシート状のものである請求
項１〜５の何れか１項記載のバンパービームの製造法。７　繊維強化長尺構造物（Ａ）の構成成分である合成樹
脂が熱可塑性樹脂である請求項１〜６の何れか１項記載
のバンパービームの製造法。８　繊維強化長尺構造物（Ａ）の構成成分である合成樹
脂がポリプロピレン、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またはポリアミドを主体とす
るもの、もしくはこれと他の熱可塑性樹脂とのアロイま
たはブレンド物である請求項７記載のバンパービームの
製造法。９　樹脂組成物（Ｂ）がペレット状であり、ペレットと
実質的に同一長さでペレットの長さ方向にほぼ平行に配
列した２０〜８０重量％の補強用繊維を含有する長さ３
〜１００ｍｍのものである請求項１〜８の何れか１項記
載のバンパービームの製造法。１０　樹脂組成物（Ｂ）の構成成分である熱可塑性樹脂
がポリプロピレン、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またはポリアミドを主体とする
もの、もしくはこれと他の熱可塑性樹脂とのアロイまた
はブレンド物である請求項１〜９の何れか１項記載のバ
ンパービームの製造法。１１　繊維強化長尺構造物（Ａ）および樹脂組成物（Ｂ
）に含有される補強用繊維が何れもガラス繊維である請
求項１〜１０の何れか１項記載のバンパービームの製造
法。１２　請求項１〜１１の何れか１項記載の製造法により
得られるバンパービーム。