合成樹脂製板状部材の強化方法
【課題】軽量でありながら強度も担保されており、車両用ドアの外板としても使用可能な合成樹脂製板状部材の強化方法を提供する。
【解決手段】合成樹脂製の板状部材１１の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シート２０をインサート成形により配している。当該補強シートは、二枚のシート状繊維織物２０ａ・２０ａの間に多数本の繊維体２０ｂが架設された状態の３次元構造となっている。
【解決手段】合成樹脂製の板状部材１１の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シート２０をインサート成形により配している。当該補強シートは、二枚のシート状繊維織物２０ａ・２０ａの間に多数本の繊維体２０ｂが架設された状態の３次元構造となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ドアの外板としても使用可能な合成樹脂製板状部材の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、自動車のドア１００の内部には、当該ドア１００の強度を高めて側突時に車内空間をできるだけ保護するため、外板１０１とインナーパネル１０２との間の空間に、一般的にサイドビームと称される棒状や板状の金属製の補強部材１１０が配されている。このような技術として、例えば下記特許文献１や特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６７６３２号公報
【特許文献２】特開平６−１８３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車においては燃費の向上や排気ガス低減等のために、従来から軽量化が求められている。これに対し特許文献１や特許文献２では、サイドビームを設けることで側突時の衝撃に対する強度は向上するが、その分ドアの重量延いては車両の重量が増大してしまう。また、サイドビームを設置する手間も要する。しかも、ドアのインナーパネルは樹脂製であることが多いが、外板は金属製なので、サイドビームを廃したとしてもドアの絶対的な重量を軽減することはできない。
【０００５】
これを解決するには、単純には車両用ドアを合成樹脂製とすることが考えられる。しかし、合成樹脂製の板状部材は金属板に比べて剛性が劣るため、そのままでは自動車など衝撃に対する一定の強度が要求されるような外板としては使用することができない。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、軽量でありながら強度も担保されており、車両用ドアの外板としても使用可能な合成樹脂製板状部材の強化方法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】
【０００７】
そのための手段として、本発明の合成樹脂製板状部材の強化方法は、合成樹脂製の板状部材の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シートをインサート成形により配している。当該補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された状態の３次元構造となっている。このような合成樹脂製板状部材は、車両用ドアの外板としても好適に使用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属板と比べて剛性が劣る合成樹脂製の板状部材の内部に、補強材として補強シートを配しているので、剛性を高めることができる。補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された３次元構造となっている。これにより、板状部材の剛性は二枚の繊維織物によって向上される。そのうえで、当該二枚の繊維織物の間に多数本の繊維体が架設されているので、衝撃が加わった際に各繊維体がステーとして働くので、衝撃に対する強度も担保することができる。しかも、大きな衝撃が加われば各繊維体が座屈することで、衝撃吸収機能も兼ね備える。また、当該補強シートは板状部材にインサート成形されているので、従来のサイドビームのように別途組み付ける等の手間を要さず製造も容易である。このような板状部材を車両用ドアに適用すれば、ドア全体の絶対的な重量を軽減することができ、延いては車両全体の重量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ドアの正面図である。
【図２】ドアの概略断面図である。
【図３】外板の拡大断面図である。
【図４】従来のドアの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の合成樹脂製板状部材は、種々の分野において得に制限無く使用可能であるが、優れた剛性を有することから、従来では使用不可能であった分野に適用することが好ましい。例えば、衝突に対する一定の強度が求められる車両用ドアの外板としても、好適に使用できる。
【００１１】
車両用ドアとしては、典型的には自動車のドアが挙げられるが、他にも農業用車両や工業用車両などの特殊車両に適用することもできる。ドアとしては、車両の側面に配される一般的なサイドドアの他、車両の後面に配されるリアドアでもよい。サイドドアとして適用した場合は、車両側突に対して対応する。リアドアとして適用した場合は、車両後突に対して対応する。以下には、自動車のサイドドアに本発明のを適用した例を挙げて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図２に示すように、ドア１０は、車両外面側に配される外板１１と、車室側に配されるインナーパネル１２と、外板１１の内部に配された補強シート２０とを有する。外板１１とインナーパネル１２とは、ボルト留めやクリップ留め等により固定される。
【００１３】
外板１１は合成樹脂製であり、射出成形、圧縮成形、又は射出・圧縮成形等適当な成形法によって所定形状に成形される。合成樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体，テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体，ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート共重合体（ＡＳＡ）、及びこれらのブレンド樹脂などを挙げることができる。
【００１４】
インナーパネル１２も、合成樹脂から成る成形品である。インナーパネル１２を構成する合成樹脂としては、外板１１と同じ熱可塑性樹脂を挙げることができるが、従来からある一般的な自動車のインナーパネルと同様であればよい。なお、インナーパネル１２は強化繊維を含有する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）とすることが好ましい。これにより、インナーパネル１２の剛性も向上するからである。強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化と剛性向上の観点からは、炭素繊維又はガラス繊維が好ましい。環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。強化繊維は繊維長１０μｍ〜５０ｍｍ程度の短〜中繊維とすることが好ましい。長繊維では成形を円滑に行えないからである。
【００１５】
補強シート２０は所定の厚みを有するシート状部材であって、二枚のシート状繊維織物２０ａの間に多数本の繊維体２０ｂが架設された３次元構造となっている。具体的には、両繊維織物２０ａの繊維状骨格部分に、若干湾曲した繊維体２０ｂが直立した状態で織成されている。これにより、補強シート２０は厚み方向に一定の弾性も有している。
【００１６】
補強シート２０を構成する繊維としては、織成できる程度の柔軟性を有する繊維であれば特に限定されず、金属繊維、合成樹脂繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化を図る観点からは、合成樹脂繊維や天然繊維が好ましい。さらに環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。合成樹脂繊維を使用する場合は、外板１１を構成する合成樹脂よりも融点の高い樹脂を使用する。後述のように補強シート２０はインサート成形により配されているので、インサート成形時における溶融を避けるためである。なお、合成樹脂繊維を使用する場合は、各繊維体２０ｂを両繊維織物２０ａへ溶着により架設することもできる。
【００１７】
補強シート２０は、図１に示すように、外板１１のほぼ全体に亘って配される程度の外形寸法（面積）を有していることが好ましい。これにより、外板１１延いてはドア１０の剛性を全体的に向上できるからである。しかも、各繊維体２０ｂはドア１０の厚み方向に架設されているので、衝撃方向とほぼ並行になっている。これにより、衝突時には各繊維体２０ｂがステーとして働くので、衝撃に対する強度を担保することができる。しかも、大きな衝撃が加われば各繊維体２０ｂが座屈することで衝撃が吸収され、車内空間の保護効果が高まる。補強シート２０の上下寸法は少なくとも外板１１の１／２程度以上あればよいが、補強シート２０の左右幅寸法は外板１１の左右両端部に至る寸法とする。
【００１８】
補強シート２０は、外板１１を成形する際に、インサート成形により外板１１の内部へ一体的に配される。具体的には、外板１１を成形する際に、金型内へ予め補強シート２０を配しておく。そのうえで、溶融樹脂を金型のキャビティ内へ注入し固化させることで、補強シート２０がインサートされた外板１１を得ることができる。
【００１９】
なお、成形時に立体的な３次元構造の型崩れを確実に防止するため、両繊維織物２０ａ間にエアーや不活性ガス等の気体を注入しながら成形することもできる。この場合、両繊維織物２０ａ間には外板１１用の溶融樹脂が浸入せず中空状態となるが、溶融樹脂は毛細管現象等により両繊維織物２０ａを介して各繊維体２０ｂへ伝うように浸透するので、各繊維体２０ｂの強度は担保される。
【００２０】
而して、本発明のドア構造によれば、軽量でありながら強度も担保されており、且つ製造の容易な車両用のドアとすることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０ ドア
１１ 外板
１２ インナーパネル
２０ 補強シート
２０ａ 繊維織物
２０ｂ 繊維体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ドアの外板としても使用可能な合成樹脂製板状部材の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、自動車のドア１００の内部には、当該ドア１００の強度を高めて側突時に車内空間をできるだけ保護するため、外板１０１とインナーパネル１０２との間の空間に、一般的にサイドビームと称される棒状や板状の金属製の補強部材１１０が配されている。このような技術として、例えば下記特許文献１や特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６７６３２号公報
【特許文献２】特開平６−１８３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車においては燃費の向上や排気ガス低減等のために、従来から軽量化が求められている。これに対し特許文献１や特許文献２では、サイドビームを設けることで側突時の衝撃に対する強度は向上するが、その分ドアの重量延いては車両の重量が増大してしまう。また、サイドビームを設置する手間も要する。しかも、ドアのインナーパネルは樹脂製であることが多いが、外板は金属製なので、サイドビームを廃したとしてもドアの絶対的な重量を軽減することはできない。
【０００５】
これを解決するには、単純には車両用ドアを合成樹脂製とすることが考えられる。しかし、合成樹脂製の板状部材は金属板に比べて剛性が劣るため、そのままでは自動車など衝撃に対する一定の強度が要求されるような外板としては使用することができない。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、軽量でありながら強度も担保されており、車両用ドアの外板としても使用可能な合成樹脂製板状部材の強化方法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】
【０００７】
そのための手段として、本発明の合成樹脂製板状部材の強化方法は、合成樹脂製の板状部材の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シートをインサート成形により配している。当該補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された状態の３次元構造となっている。このような合成樹脂製板状部材は、車両用ドアの外板としても好適に使用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属板と比べて剛性が劣る合成樹脂製の板状部材の内部に、補強材として補強シートを配しているので、剛性を高めることができる。補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された３次元構造となっている。これにより、板状部材の剛性は二枚の繊維織物によって向上される。そのうえで、当該二枚の繊維織物の間に多数本の繊維体が架設されているので、衝撃が加わった際に各繊維体がステーとして働くので、衝撃に対する強度も担保することができる。しかも、大きな衝撃が加われば各繊維体が座屈することで、衝撃吸収機能も兼ね備える。また、当該補強シートは板状部材にインサート成形されているので、従来のサイドビームのように別途組み付ける等の手間を要さず製造も容易である。このような板状部材を車両用ドアに適用すれば、ドア全体の絶対的な重量を軽減することができ、延いては車両全体の重量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ドアの正面図である。
【図２】ドアの概略断面図である。
【図３】外板の拡大断面図である。
【図４】従来のドアの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の合成樹脂製板状部材は、種々の分野において得に制限無く使用可能であるが、優れた剛性を有することから、従来では使用不可能であった分野に適用することが好ましい。例えば、衝突に対する一定の強度が求められる車両用ドアの外板としても、好適に使用できる。
【００１１】
車両用ドアとしては、典型的には自動車のドアが挙げられるが、他にも農業用車両や工業用車両などの特殊車両に適用することもできる。ドアとしては、車両の側面に配される一般的なサイドドアの他、車両の後面に配されるリアドアでもよい。サイドドアとして適用した場合は、車両側突に対して対応する。リアドアとして適用した場合は、車両後突に対して対応する。以下には、自動車のサイドドアに本発明のを適用した例を挙げて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図２に示すように、ドア１０は、車両外面側に配される外板１１と、車室側に配されるインナーパネル１２と、外板１１の内部に配された補強シート２０とを有する。外板１１とインナーパネル１２とは、ボルト留めやクリップ留め等により固定される。
【００１３】
外板１１は合成樹脂製であり、射出成形、圧縮成形、又は射出・圧縮成形等適当な成形法によって所定形状に成形される。合成樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体，テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体，ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート共重合体（ＡＳＡ）、及びこれらのブレンド樹脂などを挙げることができる。
【００１４】
インナーパネル１２も、合成樹脂から成る成形品である。インナーパネル１２を構成する合成樹脂としては、外板１１と同じ熱可塑性樹脂を挙げることができるが、従来からある一般的な自動車のインナーパネルと同様であればよい。なお、インナーパネル１２は強化繊維を含有する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）とすることが好ましい。これにより、インナーパネル１２の剛性も向上するからである。強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化と剛性向上の観点からは、炭素繊維又はガラス繊維が好ましい。環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。強化繊維は繊維長１０μｍ〜５０ｍｍ程度の短〜中繊維とすることが好ましい。長繊維では成形を円滑に行えないからである。
【００１５】
補強シート２０は所定の厚みを有するシート状部材であって、二枚のシート状繊維織物２０ａの間に多数本の繊維体２０ｂが架設された３次元構造となっている。具体的には、両繊維織物２０ａの繊維状骨格部分に、若干湾曲した繊維体２０ｂが直立した状態で織成されている。これにより、補強シート２０は厚み方向に一定の弾性も有している。
【００１６】
補強シート２０を構成する繊維としては、織成できる程度の柔軟性を有する繊維であれば特に限定されず、金属繊維、合成樹脂繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化を図る観点からは、合成樹脂繊維や天然繊維が好ましい。さらに環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。合成樹脂繊維を使用する場合は、外板１１を構成する合成樹脂よりも融点の高い樹脂を使用する。後述のように補強シート２０はインサート成形により配されているので、インサート成形時における溶融を避けるためである。なお、合成樹脂繊維を使用する場合は、各繊維体２０ｂを両繊維織物２０ａへ溶着により架設することもできる。
【００１７】
補強シート２０は、図１に示すように、外板１１のほぼ全体に亘って配される程度の外形寸法（面積）を有していることが好ましい。これにより、外板１１延いてはドア１０の剛性を全体的に向上できるからである。しかも、各繊維体２０ｂはドア１０の厚み方向に架設されているので、衝撃方向とほぼ並行になっている。これにより、衝突時には各繊維体２０ｂがステーとして働くので、衝撃に対する強度を担保することができる。しかも、大きな衝撃が加われば各繊維体２０ｂが座屈することで衝撃が吸収され、車内空間の保護効果が高まる。補強シート２０の上下寸法は少なくとも外板１１の１／２程度以上あればよいが、補強シート２０の左右幅寸法は外板１１の左右両端部に至る寸法とする。
【００１８】
補強シート２０は、外板１１を成形する際に、インサート成形により外板１１の内部へ一体的に配される。具体的には、外板１１を成形する際に、金型内へ予め補強シート２０を配しておく。そのうえで、溶融樹脂を金型のキャビティ内へ注入し固化させることで、補強シート２０がインサートされた外板１１を得ることができる。
【００１９】
なお、成形時に立体的な３次元構造の型崩れを確実に防止するため、両繊維織物２０ａ間にエアーや不活性ガス等の気体を注入しながら成形することもできる。この場合、両繊維織物２０ａ間には外板１１用の溶融樹脂が浸入せず中空状態となるが、溶融樹脂は毛細管現象等により両繊維織物２０ａを介して各繊維体２０ｂへ伝うように浸透するので、各繊維体２０ｂの強度は担保される。
【００２０】
而して、本発明のドア構造によれば、軽量でありながら強度も担保されており、且つ製造の容易な車両用のドアとすることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０ ドア
１１ 外板
１２ インナーパネル
２０ 補強シート
２０ａ 繊維織物
２０ｂ 繊維体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製の板状部材の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シートをインサート成形により配し、
前記補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された状態の３次元構造となっている、合成樹脂製板状部材の強化方法。
【請求項２】
前記合成樹脂製板状部材は車両用ドアの外板である、請求項１に記載の合成樹脂製板状部材の強化方法。
【請求項１】
合成樹脂製の板状部材の内部に、繊維による３次元的な立体構造の補強シートをインサート成形により配し、
前記補強シートは、二枚のシート状繊維織物の間に多数本の繊維体が架設された状態の３次元構造となっている、合成樹脂製板状部材の強化方法。
【請求項２】
前記合成樹脂製板状部材は車両用ドアの外板である、請求項１に記載の合成樹脂製板状部材の強化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１４２０１（Ｐ２０１２−２１４２０１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０７４９（Ｐ２０１１−１５０７４９）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（３０８０３１１０８）内浜化成株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（３０８０３１１０８）内浜化成株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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