JPH0768679A - 耐衝撃積層構造物 - Google Patents

耐衝撃積層構造物

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JPH0768679A
JPH0768679A JP5222533A JP22253393A JPH0768679A JP H0768679 A JPH0768679 A JP H0768679A JP 5222533 A JP5222533 A JP 5222533A JP 22253393 A JP22253393 A JP 22253393A JP H0768679 A JPH0768679 A JP H0768679A
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JP
Japan
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fiber
impact
panel
laminated
honeycomb structure
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JP5222533A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Nomura
幸弘 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 重量が1Kg以上の物質が衝突速度5m/秒
〜200m/秒で衝突する程度の高慣性力衝撃に対し有
効に耐衝撃性能を有する軽量な耐衝撃積層構造物を提供
する。 【構成】 引張り強度が20g/d以上の高強度繊維使
いの繊維強化複合材料板の両面に硬質板を配し、更にハ
ニカム層を設けてなる耐衝撃積層構造物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐衝撃板に関するもの
で、より詳しくは重量が1Kg以上の物体が速度5m/
秒〜200m/秒で衝突する様な高慣性力衝撃に対し有
効な耐衝撃積層構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より繊維強化複合材料からなる耐衝
撃材料は多数提案されている。それらは衝撃体の重量が
高々数グラムで衝突速度が200m/秒以上の物体の衝
突を想定しており、例えば防弾ヘルメット、防弾盾のよ
うな防弾材料として軽量、高性能素材として利用されて
いる。これらは衝突する物体の重量が耐衝撃材料の重量
に比べて非常に小さいため特に設置・固定方法を考慮す
ることなく使用されている。しかしながら、限られた寸
法の耐衝撃材料に重量1Kg以上の物体が速度が5m/
秒〜200m/秒で衝突する様な高慣性力衝突の場合、
固定しないと耐衝撃材料は衝突物に弾き飛ばされてしま
う。また枠、支柱などの支持体を用いて固定した場合、
支持体が衝突力に負け変形や固定点の破壊が起き衝突物
を有効に停止させる事が困難である。さらに停止させる
ために支持体と耐衝突板と確実に固定したり支持体の強
度を上げたりすると結局大幅な重量増加となってしま
う。このように従来からある繊維強化複合材料板では重
量1Kg以上で速度が5m/秒〜200m/秒の衝突物
を停止することが非常に困難であり、仮に停止できたと
しても大幅な重量増加を免れられず素材の持つ性能を十
分発揮できない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は重量が1Kg
以上の物体が衝突速度5m/秒〜200m/秒で衝突す
る場合の様な高慣性力衝撃に対し有効な軽量で優れた耐
衝撃性能を示す耐衝撃積層構造物を提供する事にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため提案されたものであって、引張り強度が20g
/d以上の高強度繊維とマトリックス樹脂からなる繊維
強化複合材料板の両面全面に硬質板を配した複合積層板
に、ハニカム構造体を積層してなる、耐衝撃積層体を使
用することを特徴とする耐衝撃積層構造物である。
【0005】本発明にかかる耐衝撃積層構造物は引張り
強度が20g/d以上の高強度繊維とマトリックス樹脂
からなる繊維強化複合材料板の両面全面に硬質板を配し
た複合積層板複数枚にハニカム構造体を積層した耐衝撃
積層構造体からなる。
【0006】本発明でいう引っ張り強度20g/d以上
の高強度繊維としては高強度ポリエチレン繊維、アラミ
ド繊維、液晶ポリエステル繊維などの高強度有機繊維を
単体あるいは複合して使用される。剛性が必要な場合は
炭素繊維、ガラス繊維などと組み合わせて用いると良
い。しかしながら炭素繊維は使用割合が増すに従って耐
衝撃性が悪くなり、又、ガラス繊維は使用割合が増すに
従って重量が増加するためそれぞれの割合は30%以下
で使用されなければならない。
【0007】繊維の使用形態は布帛状であることが好ま
しく、目付としては150g/m2以上500g/m2
以下のものがよい。150g/m2 以下の場合は必要な
成形板の厚みを得るために積層枚数を多くしなければな
らず加工コストが増してしまう。また、500g/m2
以上の場合織物が分厚くなりすぎ繊維の性能が有効に発
揮できないばかりか樹脂加工の際に取扱辛く好ましくな
い。従って好ましくは軽量、耐衝撃性に優れたポリエチ
レン繊維を用い目付200g/m2 〜400g/m2
織物を用いると最も軽量で耐衝撃性に優れた繊維強化複
合材料板を得る事 が出来る。ここで用いられるマトリ
ックス樹脂は熱硬化性樹脂が使用される。耐衝撃性を考
え樹脂の含有率は10%〜40%程度に抑えると好まし
い。繊維強化複合材料板の成形方法は一般に使用されて
いる方法が用いられる。
【0008】本発明では上記で得られた繊維強化複合材
料板の両面全面に硬質板を接着等の手段で接合する。こ
の硬質板は繊維強化複合材料の座屈強度の向上と衝突力
の分散、さらに繊維強化複合材料板の表面を覆うことで
積層材を難燃化する目的で使用される。この硬質板が接
着されていない繊維強化複合材料のみの場合には衝撃に
より衝突面全体に座屈破壊が広がり本来の性能を発揮出
来ない。また硬質板が片面のみに接着されている場合や
部分的に両面に接着している場合にも同様のことが起き
る。さらに繊維補強複合材料板を剥き出しにしてしまう
ため難燃性の点でも好ましくない。この硬質板には強度
の高いチタン合金、アルミ合金などの金属が使用され
る。高弾性率・高強度のみを考えるとセラミックなども
使用できるが素材の粘りがないため一度の衝撃力で粉砕
されてしまうため耐久性に難があり適していない。繊維
強化複合材料板と硬質板の接着は繊維強化複合材料を成
形する際に硬質板を積層してマトリックス樹脂を利用し
て接着する方法、繊維強化複合材料板を成形後、樹脂系
接着剤を塗布し接着する方法などどのような方法を採っ
ても良いが衝撃力にさらされることを考えると成形後に
靭性の高い接着剤で接着することが好ましい。
【0009】本発明では上記の工程をへて作成された複
合積層板にハニカム構造体を接合する。このハニカム構
造体は複合積層板を面で支持することとセルの座屈によ
るエネルギー吸収を利用する2つの目的で使用する。し
たがってハニカム構造体の素材として座屈強度の高いも
のが好ましく、例えばアルミハニカム構造体などを使用
すると期待する効果が得られ易い。複合積層板とハニカ
ム構造体の接合は構造用接着剤による接着など一般に用
いられている方法を使用する。
【0010】本発明で使用するそれぞれの材料の厚みは
対象とする衝撃力に応じて任意に設定できるがそれぞれ
の厚みの比は以下の場合が推奨される。まず、繊維強化
複合材料板と硬質板の厚みの比は5〜20が好ましい。
5以下の場合重量が増すだけでなく、剛性が高くなりす
ぎ繊維強化複合材料板の性能が発揮されにくくなる。ま
た厚みの比が20を越す場合には期待した剛性が得られ
なくなる。次に複合積層板とハニカム構造体の厚みの比
は5〜50であることが好ましい。5以下の場合、複合
積層板の変形が完了する前にハニカム構造体の座屈が終
わってしまいハニカムのエネルギー吸収を十分利用でき
なくなる。また、50以上の場合、複合積層材の変形は
完了しハニカム構造体の座屈も有効に起きるが構造体と
して分厚いものとなり実際的でなく重量も増え好ましく
ない。
【0011】本発明では上記耐衝撃積層構造体を1個、
或は2個以上組合せて用いる。それぞれの場合、ハニカ
ム構造体の面に金属板などの支え板を接着する。この板
が無い場合には衝撃が加わってもハニカムが座屈・変形
せず耐衝撃構造体として機能しなくなるばかりでなく、
実際に保護したい物体に取り付ける手段として利用する
ことができなくなる。
【0012】本発明による耐衝撃積層構造物は繊維強化
複合材料板の両面全面に硬質板を接着し、さらにハニカ
ム構造体で接合した構造としたことにより、軽量でかつ
重量1Kg以上の物体が5m/秒〜200m/秒で衝突
する高慣性力衝撃に対し優れた耐衝撃性を示し車両の緩
衝耐衝撃材料等に応用される。
【0013】
【実施例】
【実施例1】補強繊維として高強力ポリエチレン繊維
「ダイニーマSK−60」からなる目付360g/m2
の平織物にエポキシ樹脂(アダルライトGY260/ア
ダルライト6071/エピコート154、10:40:
50+DICY、4phr)を20wt%塗布しプリプ
レグを作成した。上記プリプレグを4枚重ねて温度12
0℃、圧力50Kg/cm、保持時間30分の条件でプ
レス成形をおこない繊維強化複合材料を作成した。この
繊維強化複合材料板の両面に接着剤(セメダイン(株)
製EP−007)で厚さ0.2mmのアルミ板を接着し
複合積層板を作成した。この複合積層板と厚さ2mmの
アルミ板をアルミハニカム(横浜ゴム(株)製1/8−
10N−52D厚み20mm)に接着剤(セメダイン
(株)製EP−008)でそれぞれの面に接着し、耐衝
撃複合構造物を作成した。
【0014】
【実施例2】上記実施例1と同様の手順で複合積層板を
作成した。この複合積層板2枚と厚さ2mmのアルミ板
を用意しそれぞれをアルミハニカム(横浜ゴム(株)製
1/8−10N−52D厚み20mm)に接着剤(セメ
ダイン(株)製EP−008)で順に接着し、3層構造
の耐衝撃複合構造物を作成した。
【0015】
【実施例3】繊維にアラミド繊維(ケブラー49、目付
200g)を用い実施例1と同様にプリプレグを作成し
た。このプリプレグを7枚積層し実施例1と同様にプレ
ス成形、アルミ板接着後、厚さ16mmアルミ板と共に
アルミハニカムに接着して耐衝撃複合構造体を作成し
た。
【0016】
【比較例1】厚さ2mmのアルミ板2枚を重ねたものを
プリプレグを積層せずに実施例1と同様にアルミハニカ
ムを接着した。
【0017】
【比較例2】繊維補強複合材料板の片面にのみアルミ板
を接着したことを除いてすべて実施例1と同様に複合構
造物を作成した。
【0018】
【比較例3】実施例1で作成したプリプレグを9層積層
して繊維強化複合材料を作成した。この両面に厚さ0.
2mmのアルミ板を接着剤で接着し複合積層体を作成し
そのまま試験体とした。
【0019】(性能試験)試験は以下の条件下での落錘
試験で行った。高さ2mから先端形状がφ25mmの半
球で重量が5Kgの重錘を落下させた。試験体の幅は1
00mm×100mmでφ内径100mmの円筒上に乗
せ重錘を落下させた。重錘の衝突速度は約6m/秒であ
った。結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明の耐衝撃積層構造物は高強度繊維
強化複合材料板の両面に硬質板を接着しさらにハニカム
構造体を接着することで軽量でかつ衝撃吸収性に優れた
構造体を作成することが可能となり、特に重量物の衝撃
に対し有効に機能する耐衝撃材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層構造体の断面図(1層)。
【図2】本発明の積層構造体の断面図(2層)。
【符号の説明】
1:繊維強化複合材料板、2:硬質板、3:ハニカム構
造体、4:支え板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引張り強度が20g/d以上の高強度繊
    維とマトリックス樹脂からなる繊維強化複合材料成形板
    の両面全面に硬質板を配した複合積層板にハニカム構造
    体を積層した耐衝撃積層構造物。
JP5222533A 1993-09-07 1993-09-07 耐衝撃積層構造物 Pending JPH0768679A (ja)

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