JP2976913B2 - Composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet and bumper beam obtained by molding the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は複合長繊維強化熱可
塑性樹脂スタンパブルシート及びそれを成形してなるバ
ンパービームに係り、特に自動車用構造部品等の一方向
に機械的強度を要求される成形部品をスタンピング成形
するに好適な、一方向に引揃えた長繊維を複合してその
引揃え方向に強化した熱可塑性樹脂スタンパブルシート
及びそれを成形してなるバンパービームに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、車両、特に自動車等には緩衝材と
して金属製のバンパーが多く用いられていたが、これら
金属製のバンパーにあっては、車両の衝突の際の車体の
損傷を防ぐために、比較的厚肉の金属板を必要とし、従
って相当重量を有し、その分自動車の燃費を悪くするも
のであった。また、金属製のバンパーは、衝突の際、バ
ンパーが塑性変形を起こして車両の外観が損なわれると
いう欠点を有するばかりでなく、衝突時の衝撃が車内に
まで伝播しやすく乗車員を傷つけ事故を大きくするとい
う欠点を有している。 【０００３】金属製バンパーの剛性の向上を目的とし
て、様々な改良がなされているが、いずれのバンパー
も、製造に際して溶接等複雑かつ煩雑な作業工程を必要
とするばかりでなく、重量も大幅に増加するという問題
がある。しかも、材質が金属であるため衝突の際の塑性
変形も十分に防ぎきらず、錆が発生し易いなど耐腐食性
に劣るため、保守に相応の労力を要するという欠点もあ
る。 【０００４】このような金属製のバンパーの欠点を解決
し、機械的強度、特に剛性や耐衝撃性に優れ且つ大幅に
軽量化されたバンパーを提供するべく、本出願人らは、
長繊維強化熱可塑性樹脂シートにより作られている車両
用緩衝材（バンパービーム）を考案し、先に出願した
（実開昭５７−１７４１５３号公報）。 【０００５】ここで用いられる長繊維強化熱可塑性樹脂
スタンパブルシートは従来より知られている（例えば特
開昭６０−３６１２７号公報）。ガラス繊維強化熱可塑
性樹脂スタンパブルシートは、熱可塑性樹脂板と強化材
である例えばスワール状（うずまき状）のガラス繊維マ
ットとを積層し、加熱して前記熱可塑性樹脂を溶融し、
加圧してガラス繊維マット中へ前記溶融樹脂を含浸さ
せ、加圧したまま冷却固化させて製造される。このよう
にして製造されたスタンパブルシートは、所定の形状の
プレス型により容易にスタンピング成形されてバンパー
ビーム等の最終製品とすることができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の長繊維強化熱可
塑性樹脂スタンパブルシートは、平面方向において、長
手方向とそれに垂直な方向とでは強度差がない。このた
め、バンパーのように長手方向に垂直な方向にはそれほ
ど強度は必要とせず、長手方向には相当に高い機械的強
度を必要とする製品については、長手方向に垂直な方向
の強度は満足するものの長手方向の強度はその要求を満
足し得ないという欠点がある。 【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決し、バ
ンパービーム等の一方向に大きな機械的強度を要求され
るスタンプ成形品を成形するに好適な複合長繊維強化熱
可塑性樹脂スタンパブルシート及びそれにより成形され
るバンパービームを提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の複合長繊維強化
熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、一方向に引揃えし
た補強長繊維と長繊維マットとの積層体に熱可塑性樹脂
を含浸せしめてなり、前記積層体中における前記補強長
繊維の割合が３０〜８０重量％であり、前記積層体が２
０〜７０重量％、前記熱可塑性樹脂が３０〜８０重量％
の割合でそれぞれ含有されている複合長繊維強化熱可塑
性樹脂スタンパブルシートであって、該補強長繊維はス
プリットストランドではなく、ストランド同士を接合す
ることなく巻き取ったストランドであり、該長繊維マッ
トの繊維が、２００〜２０００個のチップを有するブッ
シングから引かれた２００〜２０００本のガラスフィラ
メントをスプリットさせずに又は８本以下にスプリット
させ、バインダーを吹き付けながら集束したストランド
であることを特徴とする。 【０００９】本発明のバンパービームは、このような複
合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートを成形し
てなることを特徴とする。 【００１０】本発明の複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタ
ンパブルシートは、強化繊維が、一方向に引揃えた長繊
維と長繊維マットとの積層体であるため、長繊維マット
自体も優れた補強作用を有する上に、引揃え長繊維は、
その引揃え方向に著しく優れた補強効果を奏し、バンパ
ー等の長尺部材の成形材料として、優れた機械的強度を
発揮することができる。 【００１１】しかして、このような本発明のスタンパブ
ルシートを成形して得られる本発明のバンパービーム
は、次のような優れた特長を有する。 【００１２】 機械的強度、特に長手方向の剛性や衝
撃強度に優れているため安全性が極めて高い。 衝撃等の外力に対し凹陥復元力が大きく、塑性変形
を起こし難い。 衝突等による緩衝材の破断時に、破断部の飛散や鋭
利な破断面を生ずることがなく、安全性が高い。 金属製バンパー等に比し、熔接等の複雑な作業工程
を必要とせず、スタンピング成形により一工程で製作で
き、製作が極めて容易で、作業性が高い。 極めて軽量化が図られており、自動車にあっては燃
費の軽減に貢献するなど省資源化の要請に応ずることが
できる。 【００１３】本発明のスタンパブルシートにおいて、積
層体は、補強長繊維層と長繊維マット層とが、積層体の
厚み方向に対称となるようにそれぞれ複数層が積層され
たものであることが好ましく、特に、この場合におい
て、長繊維マット層が最外層となるように積層されたも
のであることが好ましい。 【００１４】また、本発明のバンパービームにおいて、
複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートの一部
に、長繊維マットに熱可塑性樹脂を含浸せしめてなる長
繊維強化熱可塑性樹脂の小シートを重ね合せて成形して
なることが好ましく、小シートは、長繊維マットが２０
〜７０重量％、熱可塑性樹脂が３０〜８０重量％の割合
でそれぞれ含有されていることが好ましい。 【００１５】また、小シートの長繊維マットはスワール
状の長繊維マットであることが好ましい。 【００１６】 【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を詳細に説明する。 【００１７】図１は、本発明の複合長繊維強化熱可塑性
樹脂スタンパブルシートの長繊維積層体の実施の形態を
示す断面図、図２は本発明のバンパービームの実施の形
態を示す斜視図、図３は図２のIII −III 線に従う拡大
断面図、図４はバンパーの具体的な構成を示す断面図で
ある。 【００１８】本発明の複合長繊維強化熱可塑性スタンパ
ブルシートは、一方向に引揃えした補強長繊維（以下、
「引揃え長繊維」ということがある。）と長繊維マット
との積層体に、熱可塑性樹脂を含浸せしめてなり、前記
積層体中における前記補強長繊維の割合が３０〜８０重
量％であり、前記積層体が２０〜７０重量％、前記熱可
塑性樹脂が３０〜８０重量％それぞれ含有されているも
のである。 【００１９】本発明における熱可塑性樹脂としては、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、ポリアミド、ＰＰＳ等が用いられ
る。 【００２０】また、引揃え長繊維としてはガラス長繊
維、炭素繊維、ケブラー繊維等が用いられ、長繊維マッ
トとしては例えば上記長繊維を使用したスワール状のコ
ンティニアスストランドが用いられる。 【００２１】長繊維マットと引揃え長繊維は同種の材料
の組み合わせでもよく異種の組合せでも差しつかえな
い。これら引揃え長繊維と前記長繊維マットとは、ニー
ドリング（針打ち）にて機械的に結合して積層体とされ
ているものが好ましい。 【００２２】なお、本発明において、一方向に引揃える
補強長繊維としては、より平行かつ直線状に引き揃える
ために、スプリットストランドではなく、ストランド同
志を接合することなく巻き取ったストランドを用いる。
このようなストランドロービングとしては、１００フィ
ラメント〜２０００フィラメントのもの、例えば４００
フィラメメント程度のスプリットされていないものを必
要に応じて複数個並列に引き揃えて用いるのが好まし
い。 【００２３】また、スワールマット等の長繊維マット用
の繊維としては、２００〜２０００個のチップを有する
ブッシングから引かれた２００〜２０００本のガラスフ
ィラメントをスプリットさせずに又は８本以下にスプリ
ットさせ、バインダーを吹きつけながら集束したストラ
ンドが用いられる。このようなストランドで形成される
スワールマットは、スワールの径が１５０〜８００ｍｍ
程度のものであることが好ましい。 【００２４】本発明において、一方向に引揃えした補強
長繊維と長繊維マットとの積層体の積層構成は特に制限
はないが、シートの反りの発生等を防止する点から、厚
み方向に中心から対象な積層構造とされているものが好
ましい。例えば、図１に示す如く、外側に長繊維マット
２、内側に引揃え長繊維３が積層されてなる積層体１が
好ましい。また、図１に示すものとは逆に外側に引揃え
長繊維、内側に長繊維マットとしたものでも良い。 【００２５】この積層構造は、スタンパブルシートの使
用目的等に応じて適宜決定される。即ち、長繊維マット
は引揃え長繊維層に比べて多くの樹脂成分を含浸するこ
とから、製品スタンパブルシートを互いに熱融着させる
必要がある場合には、図１に示す如く、樹脂成分を多く
含浸する長繊維マットを外側層とするのが、熱融着が容
易になることから好ましい。一方、引揃え長繊維を外側
とした場合にはより高い強度向上効果を得ることができ
る。 【００２６】なお、図１において、積層体１は長繊維マ
ット２、引揃え長繊維３、引揃え長繊維３、長繊維マッ
ト２の４層構造となっているが、これは、製造の効率化
のために、まず、長繊維マット２と引揃え長繊維３との
２層構造の積層体を製造し、これを長繊維マット２が外
側となるように２枚重ねて製造したことによる。ただ
し、本発明では長繊維マット層と引揃え長繊維層との積
層数は２、３あるいは５以上であっても良い。 【００２７】本発明のスタンパブルシートにおいて、補
強長繊維の量が少なすぎると、必要とする長手方向の強
度が得られ難くなり、この量が多すぎると長手方向に垂
直な方向の強度が低下するので、この量は積層体に対し
て３０〜８０重量％であることが好ましい。 【００２８】また、マット中の積層体の量が少なすぎる
と製品の機械的強度の低下を招き、また多すぎるとスタ
ンピング成形が困難となる。従って、マット中の積層体
の量は２０〜７０重量％、熱可塑性樹脂の量は３０〜８
０重量％とする。 【００２９】本発明のスタンパブルシートは、例えば次
のようにして製造される。 【００３０】まず、長繊維マットと引揃え長繊維との積
層体を製造する。例えば、ベルトコンベア上に長繊維ス
トランドを、数百〜数千本ほぼ平行に配列された状態
で、かつストランドの長手方向がコンベアの進行方向に
一致するように引揃えて送り出し、この引揃えた長繊維
上に長繊維を、USP4,158,557に記載されるように、スワ
ール状に積層して、針（又はニードル）により針打ちす
る。この場合、針（又はニードル）の反対側のマットの
方が、針（又はニードル）によるストランドの切断が少
ないことから、高強度を要求される引揃え長繊維を下側
（針（又はニードル）とは反対側）とし、スワールマッ
ト側から針打ちするのが強度低下をおさえることがで
き、好ましい。 【００３１】積層体の製造に当り、上述の如く、一方向
に引揃えした補強長繊維と、この補強長繊維上にスワー
ル状に積層したコンティニアスストランドとをニードリ
ングすることにより、長繊維マットの形成と共に、長繊
維マットと補強長繊維との結合とを同時に行うようにす
ることにより、ニードリング工程数を低減できる上に、
２回もニードリングを行う場合に比べて、ニードリング
によるマットの長繊維の損傷を防止して、マット強度及
びマットによる補強効果を大幅に高めることができる。 【００３２】製造された２枚の引揃え長繊維とスワール
マットとの積層体を、特開昭６０−３６１２７号公報記
載の方法と同様に、引揃え長繊維が内側となるように、
ポリプロピレン樹脂の溶融物を間に供給しつつ、かつス
ワールマット面にポリプロピレン樹脂シートをそれぞれ
重ねて、重ね合せ、加熱、加圧してポリプロピレン樹脂
シートを溶融含浸させ、その後冷却してスタンパブルシ
ートを得る。 【００３３】次に、このような本発明の複合長繊維強化
熱可塑性樹脂スタンパブルシートを成形してなる本発明
のバンパービームについて図２〜４を参照して説明す
る。 【００３４】本実施例のバンパービーム１１は、長尺状
に形成され、且つ長手方向に垂直な断面は図３に示され
るように略コ字形状に形成されている。バンパービーム
１１の支持具１４やリム表皮取付用孔１８は一体成形に
より作業性を向上させることもできる。また、バンパー
ビーム１１の所定の箇所には、耐衝撃性を向上させるた
めの補強用リブ１２が長手方向に一体成形されていても
よい。 【００３５】このような本発明のバンパービームは、前
述の本発明のスタンパブルシートより、好ましくは次の
ようにして製作される。即ち、バンパービームの１個分
に相当する重量のスタンパブルシートを、樹脂の溶融温
度に加熱した金型内に引揃え長繊維の引揃え方向が長手
方向となるように、設置した後、スタンピング成形す
る。この際、成形圧力は１００ｋｇ／ｃｍ² 以上である
ことが好ましい。成形サイクルは通常３０〜１２０秒
で、連続成形も可能である。 【００３６】ところで、バンパービームはその形状によ
り局部的に凹凸の激しい部分を有することがある。凹凸
の激しい部分においては、本発明のスタンパブルシート
の引揃え長繊維が流動し難く、樹脂が十分に成形型内に
回り難いために、この部分で機械的強度が低下する場合
がある。このような場合には、この部分に、本発明のス
タンパブルシートにパッチ当ての要領で、長繊維マット
好ましくはスワールマットに熱可塑性樹脂を含浸せしめ
てなる長繊維強化熱可塑性樹脂の小シートを積層して、
スタンピング成形するのが好ましく、これにより、凹凸
部に高強度を付与することができる。 【００３７】この場合、長繊維強化熱可塑性樹脂の小シ
ートの熱可塑性樹脂及び長繊維としては、用いる本発明
のスタンパブルシートと同材質のものが好ましく、その
長繊維と樹脂との割合は、長繊維マット２０〜７０重量
％、熱可塑性樹脂３０〜８０重量％であることが好まし
い。 【００３８】このようにして製造される本発明のバンパ
ービーム１１は、図４に示す如く、開放側が車体１３に
向けられた状態で、断面コ字形の支持具たるステー１４
を介して車体１３の一端側に取付けられる。バンパービ
ーム１１とステー１４とはナット及びボルト１９によっ
て連結される。 【００３９】バンパービーム１１のステー１４が取付け
られていない側には、断面コ字形状に形成され且つバン
パービーム１１の一端側を略々囲繞するようウレタンな
どの樹脂製のリム表皮１６が設けられる。また、このリ
ム表皮１６の内周面とバンパービーム１１の一端面とに
より形成される中空部には、緩衝用充填材としての発泡
ウレタンフォーム１７が充填される。なお、緩衝用充填
材としてはウレタン以外の発泡体、あるいはゴム状弾性
体又はハニカムであってもよい。ただし、軽量化の点で
発泡ウレタンフォームが最も好ましい。 【００４０】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【００４１】実施例１〜３ 補強長繊維用長繊維として繊維径２３μのガラス繊維を
１０００本集束したガラスストランドを、また、長繊維
マット用繊維として、繊維径２３μのガラス繊維を８０
０本／８ＳＰ（即ち、１スプリットに１００本集束して
８スプリットとしたもの）集束したストランドを用い
て、まず積層体を製造した。 【００４２】まずベルトコンベア上に上記補強長繊維用
ストランドを、ほぼ平行に配列された状態で、かつスト
ランドの長手方向がコンベアの進行方向に一致するよう
に引揃えて送り出し、この引揃えた長繊維上に上記長繊
維マット用ストランドをUSP4,158,557に記載されるが如
く、スワール状に積層して、スワールマットと引揃えス
トランドとを機械的に結合し、一体化した積層体とし
た。積層体は、スワールマット５０重量％、引揃え長繊
維５０重量％となるように積層した。 【００４３】熱可塑性樹脂としてポリプロピレンシート
を使用し、それぞれ３０重量％（実施例１）、４０重量
％（実施例２）、５０重量％（実施例３）のガラス含有
率となる様に、該積層体と該シートを２枚のステンレス
製鉄板の間に積層してはさみ２３０℃で３分間加熱プレ
スして該樹脂を該積層体に含浸させた後、５０℃に設定
した冷却プレスに挿入して冷却固化させ、厚味２〜４ｍ
ｍのスタンパブルシートを作製し、その機械的強度を評
価した。 【００４４】結果を表１に示す。 【００４５】実施例４〜６ 実施例１〜３においてスワールマット：引揃え長繊維＝
４０：６０（重量％）としたこと以外は同様にしてスタ
ンパブルシートを作製し、その機械的強度を評価した。 【００４６】結果を表１に示す。 【００４７】実施例７ 実施例３においてスワールマット：引揃え長繊維＝３
０：７０（重量比）としたこと以外は同様にしてスタン
パブルシートを作製し、その機械的強度を評価した。 【００４８】結果を表１に示す。 【００４９】比較例１〜３ 実施例１〜３において、スワールマットのみ（引揃え繊
維なし）としたこと以外は同様にしてスタンパブルシー
トを作製し、その機械的強度を評価した。 【００５０】結果を表１に示す。 【００５１】 【表１】 【００５２】表１より、本発明のスタンパブルシート
は、引揃え長繊維の引揃え方向において、極めて優れた
機械的強度を有することが明らかである。 【００５３】実施例８ 表２に示す割合で、スワールマット、引揃え長繊維及び
熱可塑性樹脂を含有するスタンパブルシートＡ及びＢを
作製した。 【００５４】なお、引揃え長繊維としては繊維径２３μ
ｍのガラス繊維を１０００本集束したもの、スワールマ
ットの長繊維としては同ガラス繊維を１００本集束した
ものを用いた。また、熱可塑性樹脂としてはポリプロピ
レン樹脂を用いた。 【００５５】 【表２】 【００５６】スタンパブルシートＡ、Ｂ又はＡ、Ｂを組
み合せてスタンピング成形して、図５に示す形状のバン
パービーム（重量４．２〜４．３ｋｇ）Ｎｏ．１〜３を
作製し、各バンパービームについて、圧縮試験機（島津
製作所製ＩＳ−５０００）にて下記試験条件で３点支持
圧縮試験を行なって耐荷重を測定し、向上率を調べた。
結果を表３に示す。 【００５７】試験条件 クロスヘットスピード： １０ｍｍ／ｍｉｎ スパン間距離： ８９０ｍｍ 【００５８】 【表３】 【００５９】実施例９ 図６に示すような形状のバンパービームを作製したこと
以外は実施例８と同様にそれぞれバンパービームＮｏ．
４〜６を作製し、同様に耐荷重を測定して、向上率を求
めた。ただし、耐荷重の測定はスパン間距離８３０ｍｍ
で行なった。結果を表４に示す。 【００６０】 【表４】 【００６１】表３及び表４より、本発明のバンパービー
ムは極めて耐荷重が大きく、高強度で剛性が高いことが
明らかである。 【００６２】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の複合長繊維
強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、長繊維マット
と一方向に引揃えた補強長繊維とで強化されたものであ
るため、その引揃え方向に対して著しく優れた機械的強
度特性を有し、バンパー等の長尺部材等、特定方向にと
りわけ高い強度を要求される部材のスタンピング成形用
材料として極めて有用である。 【００６３】しかして、このような本発明のスタンパブ
ルシートを成形してなる本発明のバンパービームは、従
来の金属製バンパーの欠点を解消するものであって、し
かも、長手方向において強度及び剛性等の機械的特性が
大幅に向上された高特性バンパービームである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite long-fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet and a bumper beam obtained by molding the same, and more particularly to a structural part for automobiles and the like. Thermoplastic resin stampable sheet, which is suitable for stamping molding a molded part requiring mechanical strength in one direction, and composites long fibers aligned in one direction and reinforced in the alignment direction, and molding the same. The bumper beam. 2. Description of the Related Art Conventionally, many bumpers made of metal have been used as a cushioning material in vehicles, especially automobiles, etc. In order to prevent damage, a relatively thick metal plate was required, and therefore, had a considerable weight, and accordingly, reduced the fuel efficiency of the vehicle. Metal bumpers not only have the disadvantage of causing plastic deformation of the bumper at the time of collision and impairing the appearance of the vehicle. It has the disadvantage of making it larger. Various improvements have been made to improve the rigidity of metal bumpers. However, all of the bumpers require not only complicated and complicated work steps such as welding, but also significant weight in manufacturing. There is a problem of increasing. In addition, since the material is metal, plastic deformation at the time of collision cannot be sufficiently prevented, and rust is easily generated, resulting in poor corrosion resistance. In order to solve the drawbacks of such a metal bumper and to provide a bumper which is excellent in mechanical strength, particularly rigidity and impact resistance, and is significantly lighter,
A vehicle cushioning material (bumper beam) made of a long fiber reinforced thermoplastic resin sheet was devised and filed earlier (Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-174153). The long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet used here is conventionally known (for example, JP-A-60-36127). The glass fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet is formed by laminating a thermoplastic resin plate and a reinforcing material, for example, a swirl-like (spiral-like) glass fiber mat, and heating to melt the thermoplastic resin.
The glass fiber mat is impregnated with the molten resin by applying pressure, and is cooled and solidified while being pressed. The stampable sheet manufactured in this manner can be easily stamped and formed with a press die having a predetermined shape to obtain a final product such as a bumper beam. [0006] The conventional long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet has no difference in strength between the longitudinal direction and the direction perpendicular thereto in the plane direction. For this reason, products that do not require much strength in the direction perpendicular to the longitudinal direction, such as bumpers, and that require considerably high mechanical strength in the longitudinal direction, have satisfactory strength in the direction perpendicular to the longitudinal direction. However, there is a disadvantage that the strength in the longitudinal direction cannot satisfy the requirement. [0007] The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet suitable for forming a stamped product requiring large mechanical strength in one direction such as a bumper beam. And a bumper beam formed thereby. [0008] The composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention impregnates a laminate of a reinforcing long fiber and a long fiber mat which are aligned in one direction with a thermoplastic resin. At least, the proportion of the reinforcing filaments in the laminate is 30 to 80% by weight, and
0 to 70% by weight, 30 to 80% by weight of the thermoplastic resin
Of composite long fiber reinforced thermoplastic
A conductive resin stampable sheet, wherein the reinforcing long fibers are made of stainless steel.
Joining strands, not split strands
Strands that have been wound without
Fiber of 200 to 2000 chips
200-2000 glass fillers drawn from Sing
Without splitting or splitting to 8 or less
Strands that have been focused while spraying a binder
It is characterized by being. The bumper beam of the present invention is formed by molding such a composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet. In the composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention, since the reinforcing fibers are a laminate of long fibers and long fiber mats aligned in one direction, the long fiber mats themselves are also excellently reinforced. In addition to having an effect, the drawn long fibers are
It has a remarkably excellent reinforcing effect in the alignment direction, and can exhibit excellent mechanical strength as a molding material for a long member such as a bumper. The bumper beam of the present invention obtained by molding the stampable sheet of the present invention has the following excellent features. The safety is extremely high because of its excellent mechanical strength, especially rigidity and impact strength in the longitudinal direction. The concave restoring force is large with respect to external force such as impact, and plastic deformation is unlikely to occur. When the cushioning material is ruptured due to a collision or the like, there is no scattering of the rupture portion or a sharp rupture surface, and the safety is high. Compared to a metal bumper or the like, it does not require complicated work processes such as welding, can be manufactured in one process by stamping, is extremely easy to manufacture, and has high workability. Extremely light weight is achieved, and it is possible to respond to the demand for resource saving by contributing to the reduction of fuel consumption in automobiles. [0013] In the stampable sheet of the present invention, the laminate may be a laminate in which a plurality of reinforcing long fiber layers and a long fiber mat layer are respectively laminated so as to be symmetrical in the thickness direction of the laminate. Preferably, particularly in this case, it is preferable that the long fiber mat layer is laminated so as to be the outermost layer. Further, in the bumper beam of the present invention,
It is preferable that a part of the composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet is formed by laminating a small sheet of long fiber reinforced thermoplastic resin obtained by impregnating a long fiber mat with a thermoplastic resin, and forming the small sheet. Has a long fiber mat of 20
It is preferable that the thermoplastic resin is contained at a ratio of 30 to 80% by weight and the thermoplastic resin is contained at a ratio of 30 to 80% by weight. [0015] The long fiber mat of the small sheet is preferably a swirl long fiber mat. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a long fiber laminate of a composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a bumper beam of the present invention. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view showing a specific configuration of the bumper. The composite long fiber reinforced thermoplastic stampable sheet of the present invention is provided with reinforced long fibers (hereinafter, referred to as uniaxially aligned).
Sometimes referred to as "pulled long fibers". ) And a long fiber mat are impregnated with a thermoplastic resin, wherein the ratio of the reinforcing long fibers in the laminate is 30 to 80% by weight, and the laminate is 20 to 70% by weight. The thermoplastic resin contains 30 to 80% by weight, respectively. As the thermoplastic resin in the present invention, polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, PPS and the like are used. Glass long fibers, carbon fibers, Kevlar fibers or the like are used as the aligned long fibers, and swirl continuous strands using the above long fibers are used as the long fiber mats. The long fiber mat and the drawn long fibers may be a combination of the same material or a combination of different materials. It is preferable that these aligned long fibers and the long fiber mat are mechanically joined to each other by needling (staple driving) to form a laminate. [0022] In the present invention, the引揃obtain reinforcing long fibers in one direction, to align pulling more parallel and straight, rather than a split strands, Ru with a strand wound without joining the strands comrades .
As such a strand roving, one having 100 filaments to 2000 filaments, for example, 400 filaments
It is preferable to use a plurality of filaments which are not split to the extent of filaments, if necessary, in parallel. As the fiber for a long fiber mat such as a swirl mat, 200 to 2,000 glass filaments drawn from a bushing having 200 to 2,000 chips are split without splitting or split into eight or less. Strands converged while spraying a binder are used. The swirl mat formed of such strands has a swirl diameter of 150 to 800 mm.
It is preferably of the order of magnitude. In the present invention, the laminated structure of the laminated body of the reinforcing long fibers and the long fiber mats aligned in one direction is not particularly limited. However, in order to prevent the sheet from warping, the center in the thickness direction is considered. Therefore, those having a target laminated structure are preferable. For example, as shown in FIG. 1, a laminated body 1 in which long fiber mats 2 are laminated on the outside and aligned long fibers 3 are laminated on the inside is preferable. In addition, contrary to the one shown in FIG. 1, a drawn long fiber may be provided on the outside and a long fiber mat may be provided on the inside. This laminated structure is appropriately determined according to the purpose of use of the stampable sheet and the like. In other words, since the long fiber mat impregnates more resin components than the aligned long fiber layer, when it is necessary to heat seal the product stampable sheets to each other, as shown in FIG. It is preferable to use a long fiber mat, which is impregnated with a large amount, as the outer layer, because thermal fusion becomes easy. On the other hand, when the drawn long fibers are set to the outside, a higher strength improving effect can be obtained. In FIG. 1, the laminate 1 has a four-layer structure of a long fiber mat 2, a aligned long fiber 3, a aligned long fiber 3, and a long fiber mat 2. First, a laminate having a two-layer structure of the long fiber mat 2 and the aligned long fibers 3 was manufactured, and two of them were stacked so that the long fiber mat 2 was on the outside. However, in the present invention, the number of laminations of the long fiber mat layer and the aligned long fiber layer may be 2, 3 or 5 or more. In the stampable sheet of the present invention, if the amount of the reinforcing filaments is too small, it is difficult to obtain the required strength in the longitudinal direction. If the amount is too large, the strength in the direction perpendicular to the longitudinal direction decreases. Therefore, this amount is preferably 30 to 80% by weight based on the laminate. On the other hand, if the amount of the laminate in the mat is too small, the mechanical strength of the product is reduced. If the amount is too large, stamping molding becomes difficult. Therefore, the amount of the laminate in the mat is 20 to 70% by weight, and the amount of the thermoplastic resin is 30 to 8%.
0% by weight. The stampable sheet of the present invention is manufactured, for example, as follows. First, a laminate of a long fiber mat and a drawn long fiber is manufactured. For example, long fiber strands are arranged on a belt conveyor in a state where several hundred to several thousand strands are arranged substantially in parallel, and the strands are aligned and sent out so that the longitudinal direction of the strands coincides with the traveling direction of the conveyor. Long fibers are laminated on the long fibers in a swirl shape as described in US Pat. No. 4,158,557 and needled with a needle. In this case, the mat on the opposite side of the needle (or the needle) has less cutting of the strand by the needle (or the needle). It is preferable to perform the stapling from the swirl mat side because the strength can be reduced. In the production of the laminate, as described above, the continuous fiber reinforced in one direction and the continuous strand laminated in a swirl on the reinforced long fiber are needled to form a long fiber mat. Along with the formation of a long fiber mat and reinforcing long fibers, the number of needling steps can be reduced by simultaneously performing
As compared with the case where needling is performed twice, damage to the long fibers of the mat due to needling can be prevented, and the mat strength and the reinforcing effect of the mat can be greatly increased. The laminated body of the produced two aligned long fibers and the swirl mat was subjected to the same method as described in JP-A-60-36127 so that the aligned long fibers were on the inside.
While feeding the melt of the polypropylene resin in between, and overlapping the polypropylene resin sheet on the swirl mat surface, laminating, heating and pressing to melt impregnate the polypropylene resin sheet, and then cool to obtain a stampable sheet . Next, the bumper beam of the present invention obtained by molding the composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention will be described with reference to FIGS. The bumper beam 11 of this embodiment is formed in a long shape, and a cross section perpendicular to the longitudinal direction is formed in a substantially U-shape as shown in FIG. The support 14 of the bumper beam 11 and the hole 18 for attaching the rim skin can also be improved in workability by integral molding. Further, a reinforcing rib 12 for improving impact resistance may be integrally formed in a predetermined position of the bumper beam 11 in the longitudinal direction. Such a bumper beam of the present invention is preferably manufactured as follows from the above-described stampable sheet of the present invention. That is, a stampable sheet having a weight equivalent to one bumper beam is placed in a mold heated to the melting temperature of the resin so that the drawing direction of the drawn long fibers is the longitudinal direction, and then stamping is performed. Molding. At this time, the molding pressure is preferably 100 kg / cm ² or more. The molding cycle is usually 30 to 120 seconds, and continuous molding is also possible. By the way, the bumper beam may locally have a highly uneven portion depending on its shape. In a portion with severe unevenness, the drawn long fibers of the stampable sheet of the present invention are hard to flow and the resin is hard to turn into the mold, so that the mechanical strength may be reduced in this portion. In such a case, a small sheet of a long fiber reinforced thermoplastic resin obtained by impregnating a thermoplastic resin into a long fiber mat, preferably a swirl mat, in the manner of patching the stampable sheet of the present invention, is applied to this portion. Laminate,
It is preferable to perform stamping molding, whereby high strength can be imparted to the uneven portion. In this case, the thermoplastic resin and long fibers of the small sheet of long fiber reinforced thermoplastic resin are preferably made of the same material as the stampable sheet of the present invention to be used. It is preferable that the long fiber mat is 20 to 70% by weight and the thermoplastic resin is 30 to 80% by weight. As shown in FIG. 4, the bumper beam 11 of the present invention manufactured in this manner has a stay 14 as a support member having a U-shaped cross section with the open side facing the vehicle body 13.
Is attached to one end side of the vehicle body 13 via the. The bumper beam 11 and the stay 14 are connected by a nut and a bolt 19. On the side of the bumper beam 11 to which the stay 14 is not attached, a rim skin 16 made of resin such as urethane is formed to have a U-shaped cross section and to substantially surround one end of the bumper beam 11. . A hollow portion formed by the inner peripheral surface of the rim skin 16 and one end surface of the bumper beam 11 is filled with a urethane foam 17 as a buffer filler. The cushioning filler may be a foam other than urethane, or a rubber-like elastic body or honeycomb. However, foamed urethane foam is most preferable in terms of weight reduction. The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. Examples 1 to 3 Glass strands obtained by bundling 1,000 glass fibers having a diameter of 23 μm as long fibers for reinforcing long fibers, and glass fibers having a diameter of 23 μm as fibers for mats of long fibers were used.
First, a laminated body was manufactured using the bundled strands of 0 / 8SP (that is, 100 bundles in one split to make 8 splits). First, the strands for reinforcing long fibers are sent out on a belt conveyor in a state where the strands are arranged substantially in parallel and aligned so that the longitudinal direction of the strands coincides with the traveling direction of the conveyor. As described in US Pat. No. 4,158,557, the strands for long fiber mats were laminated in a swirl shape on the fibers, and the swirl mats and the aligned strands were mechanically joined to form an integrated laminate. The laminate was laminated so as to have a swirl mat of 50% by weight and a drawn long fiber of 50% by weight. Using a polypropylene sheet as a thermoplastic resin, the glass content was set to 30% by weight (Example 1), 40% by weight (Example 2) and 50% by weight (Example 3), respectively. The laminate and the sheet are laminated between two stainless steel plates, and the scissors are heated and pressed at 230 ° C. for 3 minutes to impregnate the resin with the resin, and then inserted into a cooling press set at 50 ° C. for cooling. Solidified, thick 2-4m
m of a stampable sheet was prepared, and its mechanical strength was evaluated. The results are shown in Table 1. Examples 4 to 6 In Examples 1 to 3, swirl mat: drawn long fiber =
A stampable sheet was prepared in the same manner except that the ratio was 40:60 (% by weight), and the mechanical strength was evaluated. Table 1 shows the results. Example 7 In Example 3, swirl mat: drawn long fiber = 3
A stampable sheet was prepared in the same manner except that the ratio was 0:70 (weight ratio), and the mechanical strength was evaluated. Table 1 shows the results. Comparative Examples 1 to 3 A stampable sheet was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3, except that only the swirl mat (without aligned fibers) was used, and its mechanical strength was evaluated. Table 1 shows the results. [Table 1] From Table 1, it is clear that the stampable sheet of the present invention has extremely excellent mechanical strength in the alignment direction of the aligned long fibers. Example 8 Stampable sheets A and B containing swirl mats, aligned long fibers and a thermoplastic resin were prepared at the ratios shown in Table 2. The aligned long fibers have a fiber diameter of 23 μm.
A bundle of 1,000 glass fibers was used as the long fiber of the swirl mat. In addition, a polypropylene resin was used as the thermoplastic resin. [Table 2] The stampable sheets A and B or the combination of A and B are stamped and formed into a bumper beam (weight 4.2 to 4.3 kg) having the shape shown in FIG. For each of the bumper beams, a three-point supporting compression test was performed on each bumper beam using a compression tester (IS-5000, manufactured by Shimadzu Corporation) under the following test conditions to measure the withstand load, and the improvement rate was examined.
Table 3 shows the results. Test conditions Cross head speed: 10 mm / min Distance between spans: 890 mm Example 9 Except that a bumper beam having a shape as shown in FIG.
Nos. 4 to 6 were prepared, the load resistance was measured in the same manner, and the improvement rate was determined. However, the measurement of the withstand load is 830 mm between the spans.
Performed in Table 4 shows the results. [Table 4] From Tables 3 and 4, it is clear that the bumper beam of the present invention has an extremely large load bearing capacity, high strength and high rigidity. As described above in detail, the composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention is reinforced with a long fiber mat and reinforcing long fibers aligned in one direction. Therefore, it has extremely excellent mechanical strength characteristics in the alignment direction, and is extremely useful as a stamping molding material for a member requiring particularly high strength in a specific direction, such as a long member such as a bumper. Thus, the bumper beam of the present invention formed by molding the stampable sheet of the present invention eliminates the disadvantages of the conventional metal bumper, and has strength and rigidity in the longitudinal direction. It is a high-performance bumper beam with greatly improved mechanical properties.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパ
ブルシートの長繊維積層体の実施の形態を示す断面図で
ある。 【図２】本発明のバンパービームの実施の形態を示す斜
視図である。 【図３】図２のIII −III 線に従う拡大断面図である。 【図４】バンパーの具体的な構成を示す断面図である。 【図５】実施例７で作製したバンパービームの斜視図で
ある。 【図６】実施例８で作製したバンパービームの斜視図で
ある。 【符号の説明】 １ 積層体 ２ 長繊維マット ３ 引揃え長繊維 １１ バンパービーム １２ 補強用リブ １７ 発泡ウレタンフォーム １６ リム表皮BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a long fiber laminate of a composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a bumper beam of the present invention. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. 2; FIG. 4 is a sectional view showing a specific configuration of a bumper. FIG. 5 is a perspective view of a bumper beam manufactured in Example 7. FIG. 6 is a perspective view of a bumper beam manufactured in Example 8. [Description of Signs] 1 Laminated body 2 Long fiber mat 3 Aligned long fiber 11 Bumper beam 12 Reinforcement rib 17 Foamed urethane foam 16 Rim skin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 幸男 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 皆川 俊平 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 越本 勝 千葉県市原市姉崎海岸１番１号 出光石 油化学株式会社樹脂研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−100029（ＪＰ，Ａ) ポリマーダイジェスト 第36巻 第11 号（昭59−11−15）ラバーダイジェスト 社 ＫＵＮＳＴＯＳＴＯＦ ＥＮ ＲＵ ＢＢＥＲ 1984 Ｎｏ．９ ＭＥＥＴＩ ＮＧ ＰＯＳＴＰＲＩＮＴ Ｒｅｉｎｆ ｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ−ＩＸ （1971−10，４，５) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29B 11/16 B29B 15/08 - 15/14 B32B 1/00 - 35/00 B60R 19/00 - 19/56 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Sato 3-5-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor Shunpei Minagawa 3-chome, Doshucho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka No. 5-11 Inside Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor Masaru Koshimoto 1-1, Anesaki Beach, Ichihara-shi, Chiba Idemitsu Oil Chemicals Co., Ltd. Resin Laboratory (56) References A) Polymer Digest Vol. 36 No. 11 (Showa 59-11-15) Rubber Digest KUNSTOSTOF EN RU BBER 1984 No. 9 MEETI NG POSTPRINT Reinforced Plastics-IX (1971-10, 4, 5) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB names) B29B 11/16 B29B 15/08-15/14 B32B 1/00 -35/00 B60R 19/00-19/56

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．一方向に引揃えした補強長繊維と長繊維マットとの
積層体に熱可塑性樹脂を含浸せしめてなり、前記積層体
中における前記補強長繊維の割合が３０〜８０重量％で
あり、前記積層体が２０〜７０重量％、前記熱可塑性樹
脂が３０〜８０重量％の割合でそれぞれ含有されている
複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートであっ
て、該補強長繊維はスプリットストランドではなく、ス
トランド同士を接合することなく巻き取ったストランド
であり、該長繊維マットの繊維が、２００〜２０００個
のチップを有するブッシングから引かれた２００〜２０
００本のガラスフィラメントをスプリットさせずに又は
８本以下にスプリットさせ、バインダーを吹き付けなが
ら集束したストランドであることを特徴とする複合長繊
維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシート。 ２．請求項１において、前記積層体は、補強長繊維層と
長繊維マット層とが、積層体の厚み方向に対称となるよ
うにそれぞれ複数層が積層されたものであることを特徴
とする複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシー
ト。 ３．請求項２において、前記積層体は、長繊維マット層
が最外層となるように積層されたものであることを特徴
とする複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシー
ト。 ４．一方向に引揃えした補強長繊維と長繊維マットとの
積層体に熱可塑性樹脂を含浸せしめてなり、前記積層体
中における前記補強長繊維の割合が３０〜８０重量％で
あり、前記積層体が２０〜７０重量％、前記熱可塑性樹
脂が３０〜８０重量％の割合でそれぞれ含有されている
複合長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートであっ
て、該補強長繊維はスプリットストランドではなく、ス
トランド同士を接合することなく巻き取ったストランド
であり、該長繊維マットの繊維が、２００〜２０００個
のチップを有するブッシングから引かれた２００〜２０
００本のガラスフィラメントをスプリットさせずに又は
８本以下にスプリットさせ、バインダーを吹き付けなが
ら集束したストランドである複合長繊維強化熱可塑性樹
脂スタンパブルシートを該補強長繊維の引き揃え方向が
長手方向とほぼ平行となるようにスタンプ成形してなる
ことを特徴とするバンパービーム。 ５．請求項４において、前記複合長繊維強化熱可塑性樹
脂スタンパブルシートの一部に、長繊維マットに熱可塑
性樹脂を含浸せしめてなる長繊維強化熱可塑性樹脂の小
シートを重ね合せて成形してなることを特徴とするバン
パービーム。 ６．請求項５において、前記小シートは、長繊維マット
が２０〜７０重量％、熱可塑性樹脂が３０〜８０重量％
の割合でそれぞれ含有されていることを特徴とするバン
パービーム。 ７．請求項５又は６において、前記小シートの長繊維マ
ットはスワール状の長繊維マットであることを特徴とす
るバンパービーム。(57) [Claims] A laminate of a reinforced long fiber and a long fiber mat, which are aligned in one direction, is impregnated with a thermoplastic resin, and the ratio of the reinforced long fiber in the laminate is 30 to 80% by weight; Is contained in a proportion of 20 to 70% by weight, and the thermoplastic resin is contained in a proportion of 30 to 80% by weight, respectively.
Composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet
The reinforcing filaments are not split strands,
Strand wound without joining strands
And the fibers of the long fiber mat are 200 to 2000 pieces.
200-20 pulled from a bushing with a number of chips
Without splitting 00 glass filaments or
Split to 8 or less and spray the binder
A composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet, characterized in that it is a strand that has been bundled together . 2. 2. The composite length according to claim 1, wherein the laminate is formed by laminating a plurality of reinforcing long fiber layers and a plurality of long fiber mat layers so as to be symmetric in a thickness direction of the laminate. Fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet. 3. 3. The composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet according to claim 2, wherein the laminate is laminated such that the long fiber mat layer is the outermost layer. 4. 4. A laminate of a reinforced long fiber and a long fiber mat, which are aligned in one direction, is impregnated with a thermoplastic resin, and a ratio of the reinforced long fiber in the laminate is 30 to 80% by weight; Is contained in a proportion of 20 to 70% by weight, and the thermoplastic resin is contained in a proportion of 30 to 80% by weight, respectively.
Composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet
The reinforcing filaments are not split strands,
Strand wound without joining strands
And the fibers of the long fiber mat are 200 to 2000 pieces.
200-20 pulled from a bushing with a number of chips
Without splitting 00 glass filaments or
Split to 8 or less and spray the binder
A bumper beam obtained by stamp-forming a composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet, which is a bundle of strands, so that the alignment direction of the reinforcing long fibers is substantially parallel to the longitudinal direction. 5. In claim 4, a small sheet of a long-fiber-reinforced thermoplastic resin obtained by impregnating a long-fiber mat with a thermoplastic resin is formed on a part of the composite long-fiber-reinforced thermoplastic resin stampable sheet. A bumper beam characterized by the following. 6. The small sheet according to claim 5, wherein the long fiber mat is 20 to 70% by weight and the thermoplastic resin is 30 to 80% by weight.
The bumper beam is characterized by being contained in each of the following proportions. 7. 7. The bumper beam according to claim 5, wherein the long fiber mat of the small sheet is a swirl long fiber mat.