車両のエネルギー吸収システム
本発明は、コア材料およびアップリケ材料を含んで成るエネルギー吸収組成物に関する。エネルギー吸収組成物は、ハニカム状のアルミニウム又は発砲ポリプロピレン(EPP等のコア材料を含んで成ってよい。エネルギー吸収材料は、コア材料に塗布してエネルギー吸収材料の耐久性を高め、コア材料のエネルギー吸収特性を増やす保護材料を更に含んで成ってよい。保護材料は外部にポリウレタン、ポリ尿素、又は他の適当なスキン形成材料を含んで成ってよく、保護材料は噴霧又は塗装を含む実行可能な技術を用いてコア材料に塗布されてよい。本発明のエネルギー吸収材料は、エネルギー吸収の質を顕著に低下させることなく多くの衝撃に耐えることができる。エネルギー吸収システムは、FMVSS302の可燃性規格を満たす又は超える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、米国陸軍TACOMLCMCにより与えられた認可番号W56HZV−08−C−0047の下政府支援で作られた。政府は、本発明に関していくつかの権利を有している。
【0002】
本発明は、エネルギー吸収材料システムの分野に一般的に関する。より具体的には、本発明は、外部を保護するエラストマー・コーティングとコアエネルギー吸収基板とを含んで成るエネルギー吸収材料複合体および戦闘用車両の使用材料に関する。
【背景技術】
【0003】
戦闘用車両は衝突、横転および自己爆破又は簡易爆弾装置の二次衝撃にさらされる。それ故、戦闘用車両には、しばしば車両の外部と内部の両方に重装が施される。
【0004】
エネルギーを吸収するために使用される材料は、身体損傷、頭部外傷から席乗員を十分に保護するためにいくつかの特徴を有する必要がある。その材料は席乗員同士又エネルギー吸収パネル同士の衝突による損傷が生じることを避けるため、幾分柔軟性を有していることを要する。許容可能なポイントを超えて全車両重量および燃料要求が増えることを避けるため、その材料は軽量である必要がある。又、許容可能なレベルを超えてコストがかからないようにするために、十分な量の材料を容易に製造する必要がある。又、その材料は、頻繁な取替えを要することを回避するために耐久性がある必要がある。又、その材料は、席乗員による多重衝突の衝撃から生じるエネルギーを吸収することができることを要する。
【0005】
最近、戦闘用車両のボディーパネルの装甲レベルが益々重要となっており、この重要性はかなり硬い材料を使用することで達成される。しかしながら、硬い材料は衝突の間兵士へのけがが増える要因となり、柔軟で圧縮可能な衝撃エネルギー吸収材料がより望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許公報2007/0114812号(2007年5月24日)
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】ラルストン・ダンのa5mphのバンパーを設けることを要しない熱可塑性バンパーエネルギー吸収体の利点(要約)/2009年4月のSAE世界大会&展示会における文書番号2009−01−0963
【非特許文献2】マイケルカーリーのバンパーシステムにおける発砲ポリプロピレン発泡剤によるエネルギー管理の向上/2004年3月のSAE世界大会&展示会における文書番号2004−01−1700
【非特許文献3】ポリマーとプラスチックのコーティング(マテリアルエンジニアリング21)/1章、5章、ローズAリントズ(編集)、フィリップVヤネフ(編集)、2003年2月4日
【非特許文献4】2006年12月の固体および構造の国際ジャーナル43:25−26,pp7644−7658のバヘイ−El−ディン、エヒアらによるポリ尿素内層を有する爆破耐性サンドイッチプレートのデザイン
【非特許文献5】シンタクチックフォームであるエココアのエネルギー吸収性能(要旨)/2007年4月23日〜4月26日の第48回AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCの構造、構造力学および材料会議
【非特許文献6】1989年3月3日にアップデートされた米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順:内部衝撃からの席乗員の保護,TP−201−02
【非特許文献7】1991年10月18日にアップデートされた米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順:内部材料の可燃性,TP−302−03
【発明の概要】
【0008】
本発明は、上面にエネルギー吸収エラストマー・コーティング材を有したコア材料を含んで成るエネルギー吸収複合材料システムに関する。エネルギー吸収材料は、ハニカム状のアルミニウム、ポリウレタン発泡体又は膨張(又は発泡又は拡張;expanded)ポリプロピレン等のコア材料を含んでよい。エネルギー吸収材料は、エネルギー吸収材料の耐久性とエネルギー吸収特性を増やすためにコア材料に用いられる保護材料を更に含んで成ってよい。保護材料は、ポリウレタン、ポリ尿素又は他の適当なスキン発泡材料を含んで成ってよく、保護材料は噴霧、圧延、塗装等の実行可能な技術を用いてコア材料に塗布されてよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】図1は、本発明のエネルギー吸収パネルを示す。
【図2】図2は、本発明のエネルギー吸収材料に適合した席乗員通用ドア、上部ドア、Bピラーを示す。
【図3】図3は、本発明のエネルギー吸収材料と適合した砲塔を示す。
【図4】図4は、本発明のドアの後方側にあるBピラーおよび砲塔のエネルギー吸収材料の考えられる配置を示す。エネルギー吸収材料の配置は、爆撃、衝突、車両横転事故による席乗員の動きにより決定されてよい。
【図5】図5は、本発明の戦闘用車両のドアの後方部にあるエネルギー吸収材料の寸法値を示す。
【図6】図6は、本発明のエネルギー吸収材料の5層から成る分解図を示す。
【図7】図7は、本発明のエネルギー吸収材料の結合させた5つの層を示す。
【図8a】図8aは、本発明のテストFH9354での変位に対してプロットされる力を示す。
【図8b】図8bは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる力を示す。
【図9a】図9aは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図9b】図9bは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図10a】図10aは、ピーク速度23.9kphにおける本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図10b】図10bは、ピーク変位47.7mmにおける本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図11】図11は、本発明のテストFH9354での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図12a】図12aは、本発明のテストFH9355での変位に対してプロットされる力を示す。
【図12b】図12bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる力を示す。
【図13a】図13aは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図13b】図13bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図14a】図14aは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図14b】図14bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図15】図15は、本発明のテストFH9355での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図16a】図16aは、本発明のテストFH9356での変位に対してプロットされる力を示す。
【図16b】図16bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる力を示す。
【図17a】図17aは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図17b】図17bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図18a】図18aは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図18b】図18bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図19】図19は、本発明のテストFH9356での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図20a】図20aは、本発明のテストFH9357での変位に対してプロットされる力を示す。
【図20b】図20bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる力を示す。
【図21a】図21aは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図21b】図21bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図22a】図22aは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図22b】図22bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図23】図23は、本発明のテストFH9357での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図24a】図24aは、本発明のテストFH9358での変位に対してプロットされる力を示す。
【図24b】図24bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる力を示す。
【図25a】図25aは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図25b】図25bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図26a】図26aは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図26b】図26bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図27】図27は、本発明のテストFH9358での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図28a】図28aは、サンプルMA8853−Eの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図28b】図28bは、サンプルMA8853−Eの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図29a】図29aは、サンプルMA8853−Fの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図29b】図29bは、サンプルMA8853−Fの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図30a】図30aは、サンプルMA8853−Gの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図30b】図30bは、サンプルMA8853−Gの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図31a】図31aは、サンプルMA8853−Hの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図31b】図31bは、サンプルMA8853−Hの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図32a】図32aは、サンプルMA8853−Iの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図32b】図32bは、サンプルMA8853−Iの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図33】図33は、テストFMVSS201でのおおよそのフリーモーションヘッドフォーム(FMH)の衝撃方向を示す。ヘッドフォームは、衝撃面に当たる際自由に回転され得る。
【図34】図34は、本発明のポリ尿素で上面コーティングされたハニカム状のTRI EAの時間に対してプロットされる加速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、戦闘用車両又は他の車両で使用されてよいエネルギー吸収材料に関する。本発明のある態様では、エネルギー吸収材料は上面にエラストマー・コーティング材を有したコア材料を含んで成ってよい。
【0011】
ある態様では、本発明は、コア材料、好ましくはハニカム状のアルミニウム、ポリウレタン発泡体又は膨張ポリプロピレンを含むエネルギー吸収材料を含んで成ってよい。この態様では、コア材料はエネルギー吸収材料のエネルギー吸収機能を主として果たす。エネルギー吸収複合材料は、エネルギー吸収材料の耐久性を高めるためコア材料に用いられる保護材料を更に含んで成ってよい。保護材料は、噴霧又は塗装等の実行可能な技術を使用してコア材料に塗布されてよく、ポリウレタン、ポリ尿素又は他の耐久性のある適当なスキン発泡材料を含んで成ってよい。本発明のある態様では、保護材料は、ジェファーミン(;Jeffamine)D−2000、DETDAおよびユニリンク(;Unilink)4200を含んで成る第1混合物、およびモンドゥール(;Mondur)ML、PTMEG2000および炭酸プロピレン(;propylene carbonate)を含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。本発明のある態様では、保護材料は、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、および約45.5重量%〜約55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。本発明のある態様では、保護材料は、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、および50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。
【0012】
ある態様では、エネルギー吸収材料は、車両外壁からの弾道スパル、破片、シャード、砕片を除去又は低減でき、又、激突、爆発又は重砲の炎による車両の席乗員を衝突保護するスポールライナーに組み入れられてよい。複合エネルギー吸収剤は、繊維材料、ナイロン材料、ポリエチレン繊維、パラ−アラミド繊維、ポリウレタンから成るポリ尿素又は軍事用ゲードキャンバス等の材料で覆われてもよい。
【0013】
別の態様では、エネルギー吸収材料は接着促進剤でコーティングされたコア材料を含んで成ってよい。接着促進剤は、コア材料が別の物質に接着し、又はコア材料が別の物質へより接着し易くする任意の化合物であってよい。エネルギー吸収材料は、保護材料、好ましくはポリ尿素を更に含んで成ってよい。エネルギー吸収材料は、接着剤、好ましくはフィルム接着剤を含んで成ってよい。好ましい態様では、接着促進剤は、コア材料が保護材料と接着剤へ接着する能力を高める。フィルム接着剤は、エネルギー吸収材料を戦闘用車両の内面等の表面へ貼り付けることを目的とする。ある態様では、接着促進剤は液体状のコーティング結合化合物であってよい。
【0014】
別の態様では、エネルギー吸収材料はコア材料を所望の大きさにすることで生成されてよい。コア材料は、ハニカム状のアルミニウム又は膨張ポリプロピレンであってよい。この時、保護材料をコア材料に塗布してもよい。保護材料はポリウレタン又はポリ尿素であってよい。
【0015】
保護材料は適当な塗布技術を使用して塗布されてよい。好ましくは、保護材料はコア材料に噴霧又は散布される。
【0016】
本発明のエネルギー吸収材料は、車両中の席乗員を保護するために使用される。エネルギー吸収材料は、戦闘用車両の爆発耐性シートで使用されてよい。又、エネルギー吸収材料は、船舶、航空機、自家用車に使用され、又は個人の体に用いられてもよい。又、エネルギー吸収材料は、高エネルギーの爆発事故、減速による衝撃、衝突および車両横転から保護する。
【0017】
本発明のエネルギー吸収材料は、柔軟性があり、車両内面に適合しエネルギーを吸収することができる。好ましい態様では、エネルギー吸収材料はダッシュボード、砲塔、内天井、ドア、AおよびB支柱又は任意の車両内面に使用されてよい。
【0018】
本明細書で使用する用語である頭部傷害基準(HIC)スコアは、生命に危険な脳損傷の状態の定量測定値を指す。
【0019】
本明細書で使用する用語HICスコアは、テスト用のダミーのヘッドフォーム(又は頭型;headform)と比べた人間の頭の挙動を反映するFMHシミュレーション試験データから調整したものを指す。
【実施例】
【0020】
<実施例1>
(JSPインターナショナル、マディソンハイツ、MI)の1.3〜2.2パウンド/立法フィート(pcf)の密度を有する膨張ポリプロピレン(EPP)コアエネルギー吸収材料を得た。EPPコアエネルギー材料を板状にして特定の形状と厚さに切断し、又は特定の形状に成形した。
【0021】
(株)ボンドプロ社から購入した4298接着促進剤(3MTM)をEPPパネルの上面に塗布した。接着促進剤をブラッシュし又は噴霧してよい。接着促進剤を少なくとも1時間乾燥させた。
【0022】
ガスマー社製のHV−20/25又は同等物等の均等噴霧ユニットを用いて、0.030〜0.250インチの厚さでポリ尿素エラストマー・コーティングをEPPパネルの上面に行った。余分なポリ尿素を切り取った。4298接着促進剤(3MTM)をEPPパネルの背面に施し、1時間乾燥させた。
【0023】
5356フィルム接着剤(3MTM)をEPPパネルの背面に施した。
【0024】
<実施例2>
約1インチの厚さを有する12〜15psiのハニカム状のアルミニウムのパネルを軍事用戦闘車両のBピラーの表面に合う大きさにした。スクリーン層又はスクリム布層をハニカム状のアルミニウム表面に設け、次いでポリ尿素で噴霧して、約1.1インチの全パネル厚さを得た。ポリ尿素を硬化させ、ハニカム状の複合アルミニウムパネルを車両の内側に設けた。
【0025】
<実施例3>
約1.9インチの厚さを有する膨張ポリプロピレンのパネルは、軍事用戦闘用車両の支柱Aに合う大きさである。上面を接着促進剤で噴霧し、次いで、ポリ尿素で噴霧し約2.0インチの全パネル厚さを得た。ポリ尿素を硬化させ、複合膨張ポリプロピレンのパネルを車両に設けた。
【0026】
<実施例4>
衝撃保護の研究はFMVSS201試験検査手順に基づき行われた。FMVSS201手順は、参照のため本明細書に組み入れられている、内部衝撃からの席乗員の保護に関する米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順にて説明されている。
【0027】
衝撃保護の研究はACHを被った標準ダミーフリーモーション・ヘッドフォーム(FMH)のインパクターを使用して実施された。加速度計をセンサーとして使用し、2つの加速度計を一軸方向にダミーFMHの前面内側に設けた。力と変位データとの関係をFMVSS201の手順に従い導いた。
【0028】
検査中、本発明の態様であるエネルギー吸収材料を作業面に対して垂直に固定した。(FMVSS201Uを通じて)ACHを被ったFMHのインパクターを水平線から17.5°下向きの角度に固定して、FMHFを額部と最初に接触させた。インパクター推進システム、FMHF、ACHおよび全接続デバイスの全移動質量は7.1123kgであった。その図を図33に示す。
【0029】
FMH検査システムは(FMVSS201Uを通じて)24kphの速度でターゲットを予備衝突させた。
【0030】
<実施例5>
表1aおよび1bに、数サンプルの衝撃保護検査結果を示す。検体1〜3は、本発明の態様のエネルギー吸収材料を用いて行った。その一方で、検体4〜5はサンプル無し、すなわち、ACHを被ったFMHをむき出しのスチールに衝突させたものである。
【0031】
表1a:本発明のエネルギー吸収材料のテスト結果
(備考:顧客の要望により、テストNo9357〜9358はサンプル無し(すなわち、FMHをむき出しのスチールに衝突させた)で行い、EA材料と比較する基準として使用した。)
【0032】
表1b:本発明のエネルギー吸収材料のテスト結果
【0033】
<実施例6>
テストFH9354をSA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.3PCFの密度を有するEPPで行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。
【0034】
図8aはピーク力7496.2Nの下、テストFH9354での変位に対してプロットされる力を示す。図8bはピーク力7496.2Nの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる力を示す。
【0035】
図9aおよび図9bはテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図9a)は107.5Gの最高加速度を示し、その一方で加速度計2(図9b)は105.0Gの最高加速度を示した。
【0036】
図10aはピーク速度23.9kphの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる速度を示す。図10bは、ピーク変位47.7mmの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0037】
図11はピークエネルギー153Jの下、テストFH9354での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0038】
表1aおよび表1bは、FH9354のテスト(テストNo.1)において、23.9kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは615.2を計測し、HIC(d)スコアは630.5を計測した。
【0039】
<実施例7>
テストFH9355を、SA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.8PCFの密度を有するEPPで行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。
【0040】
図12aはピーク力9882.8Nの下、テストFH9355での変位に対してプロットされる力を示す。図12bはピーク力9882.8Nの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる力を示す。
【0041】
図13aおよび図13bはテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図13a)はピーク加速度141.7Gを示し、その一方で、加速度計2(図13b)はピーク加速度134.0Gを示した。
【0042】
図14aはピーク速度23.9kphの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる速度を示す。図14bはピーク変位38.4mmの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0043】
図15はピークエネルギー152.0Jの下、テストFH9355での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0044】
表1aおよび1bはFH9355のテスト(テストNo.2)において、23.9kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは735.4を計測し、HIC(d)スコアは721.3を計測した。
【0045】
<実施例8>
テストFH9356を、SA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.8PCFの密度を有するEPPを使用した実施例7で記載されている、既に衝突させたサンプルFH9355で行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。テストFH9356を、本発明のエネルギー吸収システムが多くの衝突事故で席乗員を保護することができることを実証するために行った。
【0046】
図16aはピーク力9335.0Nの下、テストFH9356での変位に対してプロットされる力を示す。図16bはピーク力9335.0Nの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる力を示す。
【0047】
図17aおよび図17bはテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図17a)はピーク加速度133.8Gを示し、その一方で、加速度計2(図17b)はピーク加速度131.2Gを示した。
【0048】
図18aはピーク速度22.7kphの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる速度を示す。図18bはピーク変位39.1mmの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0049】
図19はピークエネルギー137.8Jの下、テストFH9356での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0050】
表1aおよび1bは、FH9356のテスト(テストNo.3)において、22.7kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは724.2を計測し、HIC(d)スコアは712.8を計測した。これらHICスコアおよびHIC(d)スコアを、実施例7に記載されているサンプルの第1衝突から得られたHICおよびHIC(d)と比較した。
【0051】
<実施例9>
テストFH9357およびテストFH9358を任意のエネルギー吸収材料ターゲットを用いることなく行い、FMHはむき出しのスチール面に衝突した。これらのテストは、テストFH9354、FH9355およびFH9356でテストされたサンプルと比較するための標準ラインを供する。
【0052】
図20aはピーク力21655.0Nの下、テストFH9357での変位に対してプロットされる力を示す。図20bはピーク力21655.0Nの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる力を示す。
【0053】
図21aおよび図21bは、テストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図21a)は、ピーク加速度310.5Gを示し、その一方で、加速度計2(図21b)はピーク加速度303.7Gを示した。
【0054】
図22aは、ピーク速度23.2kphの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる速度を示す。図22bは、ピーク変位19.0mmの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0055】
表1aおよび表1bは、FH9357のテスト(テストNo.4)において、23.2kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは2394.0を計測し、HIC(d)スコアは1972.5を計測した。
【0056】
図23は、ピークエネルギー136.8Jの下、テストFH9357での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0057】
図24aは、ピーク力18528.3Nの下、テストFH9358での変位に対してプロットされる力を示す。図24bは、ピーク力18528.3Nの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる力を示す。
【0058】
図25aおよび図25bは、テストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図25a)はピーク加速度328.5Gを示し、その一方で、加速度計2(図25b)はピーク加速度328.5Gを示した。
【0059】
図26aは、ピーク速度25.2kphの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる速度を示す。図26bは、ピーク変位13.3mmの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0060】
図27は、ピークエネルギー130.0Jの下、テストFH9358での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0061】
表1aおよび1bは、FH9358のテスト(テストNo.5)において、25.2kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは3712.8を計測し、HIC(d)スコアは2967.6を計測した。
【0062】
<実施例10>
テストFHTRIEA1により、スクリム布の上面にTRIポリ尿素をコーティングして、12psiの圧縮強度を有するハニカム状のアルミニウムコア材料を得た。
【0063】
図34はテストFHTRIEA1での時間に対してプロットされる加速度を示す。HIC(d)の値は775である。
【0064】
<実施例11>
可燃性テストをFMVSS302試験検査手順に基づき行った。FMVSS302手順は、参照のため本明細書に組み入れられている内部材料の可燃性に関する米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS302の試験検査手順にて説明されている。
【0065】
<実施例12>
表2はいくつかのサンプルの可燃性試験結果を示す。
【0066】
表2:本発明のエネルギー吸収材料の可燃性試験結果
【0067】
<実施例13>
図28aはサンプルMA8853−Eの試験前の写真を示す。図28bはサンプルMA8853−Eの試験後の写真を示す。
【0068】
表2はサンプルMA8853−Eの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×9mmであった。燃焼距離は55mmであり、このサンプルの燃焼時間は300秒であり、燃焼率は10.4mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0069】
<実施例14>
図29aはサンプルMA8853−Fの試験前の写真を示す。図29bはサンプルMA8853−Fの試験後の写真を示す。
【0070】
表2はサンプルMA8853−Fの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×8mmであった。燃焼距離は100mmであり、このサンプルの燃焼時間は176秒であり、燃焼率は34.1mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0071】
<実施例15>
図30aはサンプルMA8853−Gの試験前の写真を示す。図30bはサンプルMA8853−Gの試験後の写真を示す。
【0072】
表2はサンプルMA8853−Gの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×10mmであった。サンプルMA8853−Gは自己消火性を有すると分かった。それ故、燃焼率を用いなかった。
【0073】
<実施例16>
図31aはサンプルMA8853−Hの試験前の写真を示す。図31bはサンプルMA8853−Hの試験後の写真を示す。
【0074】
表2はサンプルMA8853−Hの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×10mmであった。燃焼距離は100mmであり、このサンプルの燃焼時間は95秒であり、燃焼率は63.2mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0075】
<実施例17>
図32aはサンプルMA8853−Iの試験前の写真を示す。図32bはサンプルMA8853−Iの試験後の写真を示す。
【0076】
表2はサンプルMA8853−Iの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×6mmであった。サンプルMA8853−Iは自己消火性を有すると分かった。それ故、燃焼率を用いなかった。
【技術分野】
【0001】
本発明は、米国陸軍TACOMLCMCにより与えられた認可番号W56HZV−08−C−0047の下政府支援で作られた。政府は、本発明に関していくつかの権利を有している。
【0002】
本発明は、エネルギー吸収材料システムの分野に一般的に関する。より具体的には、本発明は、外部を保護するエラストマー・コーティングとコアエネルギー吸収基板とを含んで成るエネルギー吸収材料複合体および戦闘用車両の使用材料に関する。
【背景技術】
【0003】
戦闘用車両は衝突、横転および自己爆破又は簡易爆弾装置の二次衝撃にさらされる。それ故、戦闘用車両には、しばしば車両の外部と内部の両方に重装が施される。
【0004】
エネルギーを吸収するために使用される材料は、身体損傷、頭部外傷から席乗員を十分に保護するためにいくつかの特徴を有する必要がある。その材料は席乗員同士又エネルギー吸収パネル同士の衝突による損傷が生じることを避けるため、幾分柔軟性を有していることを要する。許容可能なポイントを超えて全車両重量および燃料要求が増えることを避けるため、その材料は軽量である必要がある。又、許容可能なレベルを超えてコストがかからないようにするために、十分な量の材料を容易に製造する必要がある。又、その材料は、頻繁な取替えを要することを回避するために耐久性がある必要がある。又、その材料は、席乗員による多重衝突の衝撃から生じるエネルギーを吸収することができることを要する。
【0005】
最近、戦闘用車両のボディーパネルの装甲レベルが益々重要となっており、この重要性はかなり硬い材料を使用することで達成される。しかしながら、硬い材料は衝突の間兵士へのけがが増える要因となり、柔軟で圧縮可能な衝撃エネルギー吸収材料がより望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許公報2007/0114812号(2007年5月24日)
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】ラルストン・ダンのa5mphのバンパーを設けることを要しない熱可塑性バンパーエネルギー吸収体の利点(要約)/2009年4月のSAE世界大会&展示会における文書番号2009−01−0963
【非特許文献2】マイケルカーリーのバンパーシステムにおける発砲ポリプロピレン発泡剤によるエネルギー管理の向上/2004年3月のSAE世界大会&展示会における文書番号2004−01−1700
【非特許文献3】ポリマーとプラスチックのコーティング(マテリアルエンジニアリング21)/1章、5章、ローズAリントズ(編集)、フィリップVヤネフ(編集)、2003年2月4日
【非特許文献4】2006年12月の固体および構造の国際ジャーナル43:25−26,pp7644−7658のバヘイ−El−ディン、エヒアらによるポリ尿素内層を有する爆破耐性サンドイッチプレートのデザイン
【非特許文献5】シンタクチックフォームであるエココアのエネルギー吸収性能(要旨)/2007年4月23日〜4月26日の第48回AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCの構造、構造力学および材料会議
【非特許文献6】1989年3月3日にアップデートされた米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順:内部衝撃からの席乗員の保護,TP−201−02
【非特許文献7】1991年10月18日にアップデートされた米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順:内部材料の可燃性,TP−302−03
【発明の概要】
【0008】
本発明は、上面にエネルギー吸収エラストマー・コーティング材を有したコア材料を含んで成るエネルギー吸収複合材料システムに関する。エネルギー吸収材料は、ハニカム状のアルミニウム、ポリウレタン発泡体又は膨張(又は発泡又は拡張;expanded)ポリプロピレン等のコア材料を含んでよい。エネルギー吸収材料は、エネルギー吸収材料の耐久性とエネルギー吸収特性を増やすためにコア材料に用いられる保護材料を更に含んで成ってよい。保護材料は、ポリウレタン、ポリ尿素又は他の適当なスキン発泡材料を含んで成ってよく、保護材料は噴霧、圧延、塗装等の実行可能な技術を用いてコア材料に塗布されてよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】図1は、本発明のエネルギー吸収パネルを示す。
【図2】図2は、本発明のエネルギー吸収材料に適合した席乗員通用ドア、上部ドア、Bピラーを示す。
【図3】図3は、本発明のエネルギー吸収材料と適合した砲塔を示す。
【図4】図4は、本発明のドアの後方側にあるBピラーおよび砲塔のエネルギー吸収材料の考えられる配置を示す。エネルギー吸収材料の配置は、爆撃、衝突、車両横転事故による席乗員の動きにより決定されてよい。
【図5】図5は、本発明の戦闘用車両のドアの後方部にあるエネルギー吸収材料の寸法値を示す。
【図6】図6は、本発明のエネルギー吸収材料の5層から成る分解図を示す。
【図7】図7は、本発明のエネルギー吸収材料の結合させた5つの層を示す。
【図8a】図8aは、本発明のテストFH9354での変位に対してプロットされる力を示す。
【図8b】図8bは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる力を示す。
【図9a】図9aは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図9b】図9bは、本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図10a】図10aは、ピーク速度23.9kphにおける本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図10b】図10bは、ピーク変位47.7mmにおける本発明のテストFH9354での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図11】図11は、本発明のテストFH9354での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図12a】図12aは、本発明のテストFH9355での変位に対してプロットされる力を示す。
【図12b】図12bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる力を示す。
【図13a】図13aは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図13b】図13bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図14a】図14aは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図14b】図14bは、本発明のテストFH9355での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図15】図15は、本発明のテストFH9355での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図16a】図16aは、本発明のテストFH9356での変位に対してプロットされる力を示す。
【図16b】図16bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる力を示す。
【図17a】図17aは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図17b】図17bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図18a】図18aは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図18b】図18bは、本発明のテストFH9356での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図19】図19は、本発明のテストFH9356での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図20a】図20aは、本発明のテストFH9357での変位に対してプロットされる力を示す。
【図20b】図20bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる力を示す。
【図21a】図21aは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図21b】図21bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図22a】図22aは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図22b】図22bは、本発明のテストFH9357での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図23】図23は、本発明のテストFH9357での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図24a】図24aは、本発明のテストFH9358での変位に対してプロットされる力を示す。
【図24b】図24bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる力を示す。
【図25a】図25aは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図25b】図25bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。
【図26a】図26aは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる速度を示す。
【図26b】図26bは、本発明のテストFH9358での時間に対してプロットされる変位を示す。
【図27】図27は、本発明のテストFH9358での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【図28a】図28aは、サンプルMA8853−Eの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図28b】図28bは、サンプルMA8853−Eの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図29a】図29aは、サンプルMA8853−Fの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図29b】図29bは、サンプルMA8853−Fの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図30a】図30aは、サンプルMA8853−Gの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図30b】図30bは、サンプルMA8853−Gの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図31a】図31aは、サンプルMA8853−Hの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図31b】図31bは、サンプルMA8853−Hの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図32a】図32aは、サンプルMA8853−Iの燃焼テストFMVSS302前の写真を示す。
【図32b】図32bは、サンプルMA8853−Iの燃焼テストFMVSS302後の写真を示す。
【図33】図33は、テストFMVSS201でのおおよそのフリーモーションヘッドフォーム(FMH)の衝撃方向を示す。ヘッドフォームは、衝撃面に当たる際自由に回転され得る。
【図34】図34は、本発明のポリ尿素で上面コーティングされたハニカム状のTRI EAの時間に対してプロットされる加速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、戦闘用車両又は他の車両で使用されてよいエネルギー吸収材料に関する。本発明のある態様では、エネルギー吸収材料は上面にエラストマー・コーティング材を有したコア材料を含んで成ってよい。
【0011】
ある態様では、本発明は、コア材料、好ましくはハニカム状のアルミニウム、ポリウレタン発泡体又は膨張ポリプロピレンを含むエネルギー吸収材料を含んで成ってよい。この態様では、コア材料はエネルギー吸収材料のエネルギー吸収機能を主として果たす。エネルギー吸収複合材料は、エネルギー吸収材料の耐久性を高めるためコア材料に用いられる保護材料を更に含んで成ってよい。保護材料は、噴霧又は塗装等の実行可能な技術を使用してコア材料に塗布されてよく、ポリウレタン、ポリ尿素又は他の耐久性のある適当なスキン発泡材料を含んで成ってよい。本発明のある態様では、保護材料は、ジェファーミン(;Jeffamine)D−2000、DETDAおよびユニリンク(;Unilink)4200を含んで成る第1混合物、およびモンドゥール(;Mondur)ML、PTMEG2000および炭酸プロピレン(;propylene carbonate)を含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。本発明のある態様では、保護材料は、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、および約45.5重量%〜約55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。本発明のある態様では、保護材料は、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、および50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であってよい。
【0012】
ある態様では、エネルギー吸収材料は、車両外壁からの弾道スパル、破片、シャード、砕片を除去又は低減でき、又、激突、爆発又は重砲の炎による車両の席乗員を衝突保護するスポールライナーに組み入れられてよい。複合エネルギー吸収剤は、繊維材料、ナイロン材料、ポリエチレン繊維、パラ−アラミド繊維、ポリウレタンから成るポリ尿素又は軍事用ゲードキャンバス等の材料で覆われてもよい。
【0013】
別の態様では、エネルギー吸収材料は接着促進剤でコーティングされたコア材料を含んで成ってよい。接着促進剤は、コア材料が別の物質に接着し、又はコア材料が別の物質へより接着し易くする任意の化合物であってよい。エネルギー吸収材料は、保護材料、好ましくはポリ尿素を更に含んで成ってよい。エネルギー吸収材料は、接着剤、好ましくはフィルム接着剤を含んで成ってよい。好ましい態様では、接着促進剤は、コア材料が保護材料と接着剤へ接着する能力を高める。フィルム接着剤は、エネルギー吸収材料を戦闘用車両の内面等の表面へ貼り付けることを目的とする。ある態様では、接着促進剤は液体状のコーティング結合化合物であってよい。
【0014】
別の態様では、エネルギー吸収材料はコア材料を所望の大きさにすることで生成されてよい。コア材料は、ハニカム状のアルミニウム又は膨張ポリプロピレンであってよい。この時、保護材料をコア材料に塗布してもよい。保護材料はポリウレタン又はポリ尿素であってよい。
【0015】
保護材料は適当な塗布技術を使用して塗布されてよい。好ましくは、保護材料はコア材料に噴霧又は散布される。
【0016】
本発明のエネルギー吸収材料は、車両中の席乗員を保護するために使用される。エネルギー吸収材料は、戦闘用車両の爆発耐性シートで使用されてよい。又、エネルギー吸収材料は、船舶、航空機、自家用車に使用され、又は個人の体に用いられてもよい。又、エネルギー吸収材料は、高エネルギーの爆発事故、減速による衝撃、衝突および車両横転から保護する。
【0017】
本発明のエネルギー吸収材料は、柔軟性があり、車両内面に適合しエネルギーを吸収することができる。好ましい態様では、エネルギー吸収材料はダッシュボード、砲塔、内天井、ドア、AおよびB支柱又は任意の車両内面に使用されてよい。
【0018】
本明細書で使用する用語である頭部傷害基準(HIC)スコアは、生命に危険な脳損傷の状態の定量測定値を指す。
【0019】
本明細書で使用する用語HICスコアは、テスト用のダミーのヘッドフォーム(又は頭型;headform)と比べた人間の頭の挙動を反映するFMHシミュレーション試験データから調整したものを指す。
【実施例】
【0020】
<実施例1>
(JSPインターナショナル、マディソンハイツ、MI)の1.3〜2.2パウンド/立法フィート(pcf)の密度を有する膨張ポリプロピレン(EPP)コアエネルギー吸収材料を得た。EPPコアエネルギー材料を板状にして特定の形状と厚さに切断し、又は特定の形状に成形した。
【0021】
(株)ボンドプロ社から購入した4298接着促進剤(3MTM)をEPPパネルの上面に塗布した。接着促進剤をブラッシュし又は噴霧してよい。接着促進剤を少なくとも1時間乾燥させた。
【0022】
ガスマー社製のHV−20/25又は同等物等の均等噴霧ユニットを用いて、0.030〜0.250インチの厚さでポリ尿素エラストマー・コーティングをEPPパネルの上面に行った。余分なポリ尿素を切り取った。4298接着促進剤(3MTM)をEPPパネルの背面に施し、1時間乾燥させた。
【0023】
5356フィルム接着剤(3MTM)をEPPパネルの背面に施した。
【0024】
<実施例2>
約1インチの厚さを有する12〜15psiのハニカム状のアルミニウムのパネルを軍事用戦闘車両のBピラーの表面に合う大きさにした。スクリーン層又はスクリム布層をハニカム状のアルミニウム表面に設け、次いでポリ尿素で噴霧して、約1.1インチの全パネル厚さを得た。ポリ尿素を硬化させ、ハニカム状の複合アルミニウムパネルを車両の内側に設けた。
【0025】
<実施例3>
約1.9インチの厚さを有する膨張ポリプロピレンのパネルは、軍事用戦闘用車両の支柱Aに合う大きさである。上面を接着促進剤で噴霧し、次いで、ポリ尿素で噴霧し約2.0インチの全パネル厚さを得た。ポリ尿素を硬化させ、複合膨張ポリプロピレンのパネルを車両に設けた。
【0026】
<実施例4>
衝撃保護の研究はFMVSS201試験検査手順に基づき行われた。FMVSS201手順は、参照のため本明細書に組み入れられている、内部衝撃からの席乗員の保護に関する米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS201の試験検査手順にて説明されている。
【0027】
衝撃保護の研究はACHを被った標準ダミーフリーモーション・ヘッドフォーム(FMH)のインパクターを使用して実施された。加速度計をセンサーとして使用し、2つの加速度計を一軸方向にダミーFMHの前面内側に設けた。力と変位データとの関係をFMVSS201の手順に従い導いた。
【0028】
検査中、本発明の態様であるエネルギー吸収材料を作業面に対して垂直に固定した。(FMVSS201Uを通じて)ACHを被ったFMHのインパクターを水平線から17.5°下向きの角度に固定して、FMHFを額部と最初に接触させた。インパクター推進システム、FMHF、ACHおよび全接続デバイスの全移動質量は7.1123kgであった。その図を図33に示す。
【0029】
FMH検査システムは(FMVSS201Uを通じて)24kphの速度でターゲットを予備衝突させた。
【0030】
<実施例5>
表1aおよび1bに、数サンプルの衝撃保護検査結果を示す。検体1〜3は、本発明の態様のエネルギー吸収材料を用いて行った。その一方で、検体4〜5はサンプル無し、すなわち、ACHを被ったFMHをむき出しのスチールに衝突させたものである。
【0031】
表1a:本発明のエネルギー吸収材料のテスト結果
(備考:顧客の要望により、テストNo9357〜9358はサンプル無し(すなわち、FMHをむき出しのスチールに衝突させた)で行い、EA材料と比較する基準として使用した。)
【0032】
表1b:本発明のエネルギー吸収材料のテスト結果
【0033】
<実施例6>
テストFH9354をSA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.3PCFの密度を有するEPPで行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。
【0034】
図8aはピーク力7496.2Nの下、テストFH9354での変位に対してプロットされる力を示す。図8bはピーク力7496.2Nの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる力を示す。
【0035】
図9aおよび図9bはテストFH9354での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図9a)は107.5Gの最高加速度を示し、その一方で加速度計2(図9b)は105.0Gの最高加速度を示した。
【0036】
図10aはピーク速度23.9kphの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる速度を示す。図10bは、ピーク変位47.7mmの下、テストFH9354での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0037】
図11はピークエネルギー153Jの下、テストFH9354での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0038】
表1aおよび表1bは、FH9354のテスト(テストNo.1)において、23.9kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは615.2を計測し、HIC(d)スコアは630.5を計測した。
【0039】
<実施例7>
テストFH9355を、SA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.8PCFの密度を有するEPPで行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。
【0040】
図12aはピーク力9882.8Nの下、テストFH9355での変位に対してプロットされる力を示す。図12bはピーク力9882.8Nの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる力を示す。
【0041】
図13aおよび図13bはテストFH9355での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図13a)はピーク加速度141.7Gを示し、その一方で、加速度計2(図13b)はピーク加速度134.0Gを示した。
【0042】
図14aはピーク速度23.9kphの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる速度を示す。図14bはピーク変位38.4mmの下、テストFH9355での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0043】
図15はピークエネルギー152.0Jの下、テストFH9355での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0044】
表1aおよび1bはFH9355のテスト(テストNo.2)において、23.9kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは735.4を計測し、HIC(d)スコアは721.3を計測した。
【0045】
<実施例8>
テストFH9356を、SA67ポリ尿素で上面コーティングされた1.8PCFの密度を有するEPPを使用した実施例7で記載されている、既に衝突させたサンプルFH9355で行った。SA67ポリ尿素の上面コーティングを、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、約17.99重量%のDETDAおよび約12重量%のユニリンク4200を含んで成る第1混合物、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る第2混合物から形成した。テストFH9356を、本発明のエネルギー吸収システムが多くの衝突事故で席乗員を保護することができることを実証するために行った。
【0046】
図16aはピーク力9335.0Nの下、テストFH9356での変位に対してプロットされる力を示す。図16bはピーク力9335.0Nの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる力を示す。
【0047】
図17aおよび図17bはテストFH9356での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図17a)はピーク加速度133.8Gを示し、その一方で、加速度計2(図17b)はピーク加速度131.2Gを示した。
【0048】
図18aはピーク速度22.7kphの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる速度を示す。図18bはピーク変位39.1mmの下、テストFH9356での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0049】
図19はピークエネルギー137.8Jの下、テストFH9356での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0050】
表1aおよび1bは、FH9356のテスト(テストNo.3)において、22.7kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは724.2を計測し、HIC(d)スコアは712.8を計測した。これらHICスコアおよびHIC(d)スコアを、実施例7に記載されているサンプルの第1衝突から得られたHICおよびHIC(d)と比較した。
【0051】
<実施例9>
テストFH9357およびテストFH9358を任意のエネルギー吸収材料ターゲットを用いることなく行い、FMHはむき出しのスチール面に衝突した。これらのテストは、テストFH9354、FH9355およびFH9356でテストされたサンプルと比較するための標準ラインを供する。
【0052】
図20aはピーク力21655.0Nの下、テストFH9357での変位に対してプロットされる力を示す。図20bはピーク力21655.0Nの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる力を示す。
【0053】
図21aおよび図21bは、テストFH9357での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図21a)は、ピーク加速度310.5Gを示し、その一方で、加速度計2(図21b)はピーク加速度303.7Gを示した。
【0054】
図22aは、ピーク速度23.2kphの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる速度を示す。図22bは、ピーク変位19.0mmの下、テストFH9357での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0055】
表1aおよび表1bは、FH9357のテスト(テストNo.4)において、23.2kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは2394.0を計測し、HIC(d)スコアは1972.5を計測した。
【0056】
図23は、ピークエネルギー136.8Jの下、テストFH9357での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0057】
図24aは、ピーク力18528.3Nの下、テストFH9358での変位に対してプロットされる力を示す。図24bは、ピーク力18528.3Nの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる力を示す。
【0058】
図25aおよび図25bは、テストFH9358での時間に対してプロットされる加速度を示す。加速度計1(図25a)はピーク加速度328.5Gを示し、その一方で、加速度計2(図25b)はピーク加速度328.5Gを示した。
【0059】
図26aは、ピーク速度25.2kphの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる速度を示す。図26bは、ピーク変位13.3mmの下、テストFH9358での時間に対してプロットされる変位を示す。
【0060】
図27は、ピークエネルギー130.0Jの下、テストFH9358での変位に対してプロットされるエネルギーを示す。
【0061】
表1aおよび1bは、FH9358のテスト(テストNo.5)において、25.2kphのピーク速度に到達したことを示している。HICスコアは3712.8を計測し、HIC(d)スコアは2967.6を計測した。
【0062】
<実施例10>
テストFHTRIEA1により、スクリム布の上面にTRIポリ尿素をコーティングして、12psiの圧縮強度を有するハニカム状のアルミニウムコア材料を得た。
【0063】
図34はテストFHTRIEA1での時間に対してプロットされる加速度を示す。HIC(d)の値は775である。
【0064】
<実施例11>
可燃性テストをFMVSS302試験検査手順に基づき行った。FMVSS302手順は、参照のため本明細書に組み入れられている内部材料の可燃性に関する米国運輸省の国家道路交通安全局のFMVSS302の試験検査手順にて説明されている。
【0065】
<実施例12>
表2はいくつかのサンプルの可燃性試験結果を示す。
【0066】
表2:本発明のエネルギー吸収材料の可燃性試験結果
【0067】
<実施例13>
図28aはサンプルMA8853−Eの試験前の写真を示す。図28bはサンプルMA8853−Eの試験後の写真を示す。
【0068】
表2はサンプルMA8853−Eの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×9mmであった。燃焼距離は55mmであり、このサンプルの燃焼時間は300秒であり、燃焼率は10.4mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0069】
<実施例14>
図29aはサンプルMA8853−Fの試験前の写真を示す。図29bはサンプルMA8853−Fの試験後の写真を示す。
【0070】
表2はサンプルMA8853−Fの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×8mmであった。燃焼距離は100mmであり、このサンプルの燃焼時間は176秒であり、燃焼率は34.1mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0071】
<実施例15>
図30aはサンプルMA8853−Gの試験前の写真を示す。図30bはサンプルMA8853−Gの試験後の写真を示す。
【0072】
表2はサンプルMA8853−Gの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×10mmであった。サンプルMA8853−Gは自己消火性を有すると分かった。それ故、燃焼率を用いなかった。
【0073】
<実施例16>
図31aはサンプルMA8853−Hの試験前の写真を示す。図31bはサンプルMA8853−Hの試験後の写真を示す。
【0074】
表2はサンプルMA8853−Hの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×10mmであった。燃焼距離は100mmであり、このサンプルの燃焼時間は95秒であり、燃焼率は63.2mm/分であった。この燃焼率はFMVSS302の条件を満たす。
【0075】
<実施例17>
図32aはサンプルMA8853−Iの試験前の写真を示す。図32bはサンプルMA8853−Iの試験後の写真を示す。
【0076】
表2はサンプルMA8853−Iの可燃性試験の詳細を示す。サンプルの大きさは230mm×100mm×6mmであった。サンプルMA8853−Iは自己消火性を有すると分かった。それ故、燃焼率を用いなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギー吸収組成物であって、
a)膨張ポリプロピレン、
b)保護エラストマー・コーティング材、
c)接着促進剤、および
d)フィルム接着剤
を含んで成る、エネルギー吸収組成物。
【請求項2】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されたポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、約45.5重量%〜55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項3】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されたポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項4】
接着促進剤が液体状のコーティング結合化合物である、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項5】
エネルギー吸収組成物が固定面に取付けられている際、エネルギー吸収組成物が、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項6】
ヘッドフォームが1つ又はそれよりも多い急な衝撃を受けた後、エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる急激な減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項4に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項7】
エネルギー吸収組成物が、テストFMVSS302を通じて4インチ/分よりも速い速度で固定面を横切って正面にある火を通さない、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項8】
エネルギー吸収組成物が、戦地で使用することによる衝撃、磨耗、温度、自動車流体との接触、クリーニング流体との接触、銃、ツール又は装置との接触、席乗員の進入および退出、オイル、化学的又は生物学的除染処理で活用される化合物により劣化されない、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項9】
膨張ポリプロピレンコアが1.3〜2.2パウンド/立法フィートの密度を有する、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項10】
損傷から席乗員を保護する方法であって、
車両の内部にエネルギー吸収組成物を取付けることを含み、
エネルギー吸収材料が膨張ポリプロピレン、保護エラストマー・コーティング材、接着促進剤およびフィルム接着剤を含んで成る、方法。
【請求項11】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
接着促進剤が液体状の接着コーティング結合化合物である、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームの減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
ヘッドフォームが1つ又はそれよりも多い急な衝撃を受けた後、エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項10に記載の方法。
【請求項15】
エネルギー吸収組成物が、テストFMVSS302を通じて4インチ/分よりも速い速度で固定面を横切って正面の火を通さない、請求項10に記載の方法。
【請求項16】
エネルギー吸収組成物が、戦地で使用することによる衝撃、磨耗、温度、自動車流体との接触、クリーニング流体との接触、銃、ツール又は装置との接触、席乗員の進入および退出、オイル、化学的又は生物学的除染処理で活用される化合物により劣化されない、請求項10に記載の方法。
【請求項17】
膨張ポリプロピレンコアが、1.3〜3.2パウンド/立法フィートの密度を有する、請求項10に記載の方法。
【請求項18】
エネルギー吸収組成物であって、
a)ハニカム状のアルミニウムコア材料、
b)保護エラストマー・コーティング材、
c)接着促進剤、および
d)フィルム接着剤
を含んで成る、エネルギー吸収組成物。
【請求項19】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、約45.5重量%〜55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項18に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項20】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項18に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項1】
エネルギー吸収組成物であって、
a)膨張ポリプロピレン、
b)保護エラストマー・コーティング材、
c)接着促進剤、および
d)フィルム接着剤
を含んで成る、エネルギー吸収組成物。
【請求項2】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されたポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、約45.5重量%〜55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項3】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されたポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項4】
接着促進剤が液体状のコーティング結合化合物である、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項5】
エネルギー吸収組成物が固定面に取付けられている際、エネルギー吸収組成物が、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項6】
ヘッドフォームが1つ又はそれよりも多い急な衝撃を受けた後、エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる急激な減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項4に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項7】
エネルギー吸収組成物が、テストFMVSS302を通じて4インチ/分よりも速い速度で固定面を横切って正面にある火を通さない、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項8】
エネルギー吸収組成物が、戦地で使用することによる衝撃、磨耗、温度、自動車流体との接触、クリーニング流体との接触、銃、ツール又は装置との接触、席乗員の進入および退出、オイル、化学的又は生物学的除染処理で活用される化合物により劣化されない、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項9】
膨張ポリプロピレンコアが1.3〜2.2パウンド/立法フィートの密度を有する、請求項1に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項10】
損傷から席乗員を保護する方法であって、
車両の内部にエネルギー吸収組成物を取付けることを含み、
エネルギー吸収材料が膨張ポリプロピレン、保護エラストマー・コーティング材、接着促進剤およびフィルム接着剤を含んで成る、方法。
【請求項11】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
接着促進剤が液体状の接着コーティング結合化合物である、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームの減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
ヘッドフォームが1つ又はそれよりも多い急な衝撃を受けた後、エネルギー吸収組成物が、固定面に取付けられている際、15マイル/時の速度で移動する15パウンド、6.5インチ径のヘッドフォームによる減速により、3ミリ秒よりも長い間連続的に80Gを超えないようにすることを可能とする、請求項10に記載の方法。
【請求項15】
エネルギー吸収組成物が、テストFMVSS302を通じて4インチ/分よりも速い速度で固定面を横切って正面の火を通さない、請求項10に記載の方法。
【請求項16】
エネルギー吸収組成物が、戦地で使用することによる衝撃、磨耗、温度、自動車流体との接触、クリーニング流体との接触、銃、ツール又は装置との接触、席乗員の進入および退出、オイル、化学的又は生物学的除染処理で活用される化合物により劣化されない、請求項10に記載の方法。
【請求項17】
膨張ポリプロピレンコアが、1.3〜3.2パウンド/立法フィートの密度を有する、請求項10に記載の方法。
【請求項18】
エネルギー吸収組成物であって、
a)ハニカム状のアルミニウムコア材料、
b)保護エラストマー・コーティング材、
c)接着促進剤、および
d)フィルム接着剤
を含んで成る、エネルギー吸収組成物。
【請求項19】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約65重量%〜約85重量%のジェファーミンD−2000、約13重量%〜約23重量%のDETDAおよび約7重量%〜約17重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、約45.5重量%〜55.5重量%のモンドゥールML、41.5重量%〜51.5重量%のPTMEG2000および1重量%未満〜8重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項18に記載のエネルギー吸収組成物。
【請求項20】
保護エラストマー・コーティング材が第1混合物および第2混合物から形成されるポリ尿素化合物であり、
第1混合物が、約70.01重量%のジェファーミンD−2000、17.99重量%のDETDAおよび12.00重量%のユニリンク4200を含んで成り、
第2混合物が、50.5重量%のモンドゥールML、46.5重量%のPTMEG2000および3.00重量%の炭酸プロピレンを含んで成る、請求項18に記載のエネルギー吸収組成物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9a】
【図9b】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16a】
【図16b】
【図17a】
【図17b】
【図18a】
【図18b】
【図19】
【図20a】
【図20b】
【図21a】
【図21b】
【図22a】
【図22b】
【図23】
【図24a】
【図24b】
【図25a】
【図25b】
【図26a】
【図26b】
【図27】
【図28a】
【図28b】
【図29a】
【図29b】
【図30a】
【図30b】
【図31a】
【図31b】
【図32a】
【図32b】
【図33】
【図34】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9a】
【図9b】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16a】
【図16b】
【図17a】
【図17b】
【図18a】
【図18b】
【図19】
【図20a】
【図20b】
【図21a】
【図21b】
【図22a】
【図22b】
【図23】
【図24a】
【図24b】
【図25a】
【図25b】
【図26a】
【図26b】
【図27】
【図28a】
【図28b】
【図29a】
【図29b】
【図30a】
【図30b】
【図31a】
【図31b】
【図32a】
【図32b】
【図33】
【図34】
【公表番号】特表2013−516593(P2013−516593A)
【公表日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−547241(P2012−547241)
【出願日】平成22年12月28日(2010.12.28)
【国際出願番号】PCT/US2010/062237
【国際公開番号】WO2011/082170
【国際公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【出願人】(506400292)テキサス リサーチ インターナショナル,インク. (3)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月28日(2010.12.28)
【国際出願番号】PCT/US2010/062237
【国際公開番号】WO2011/082170
【国際公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【出願人】(506400292)テキサス リサーチ インターナショナル,インク. (3)
【Fターム(参考)】
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