JPH10169687A

JPH10169687A - 樹脂製衝撃吸収体及びそれを用いた衝撃吸収方法

Info

Publication number: JPH10169687A
Application number: JP33387796A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Araki; 良夫荒木; Masaru Kamata; 賢鎌田; Yujiro Matsuyama; 雄二郎松山; Seiji Negishi; 聖司根岸; Chisato Nonomura; 千里野々村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】小型−軽量で高い衝撃エネルギー吸収能力を
示す樹脂製の衝撃吸収体を提供。【解決手段】曲げ弾性率５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ
2 の樹脂によって形成されたハニカム状の断面を有した
柱状体であり、該柱状体の長さ方向の圧縮時における応
力・圧縮率曲線が（ａ）降伏強度≧１００Ｔ／ｍ2 及び
（ｂ）圧縮エネルギー吸収量≧５０Ｔ・ｍ／ｍ3 を満足
する樹脂製衝撃吸収体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、衝撃の吸収や緩和を必
要する部分、例えば道路または岸壁の側壁、建物の床や
壁、及び車両の衝撃緩衝部に適用することができる樹脂
製衝撃吸収体及び衝撃の吸収緩和方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、衝撃吸収手段としては、金属バ
ネ、摩擦式緩衝器、油圧式緩衝器、ゴム成形体等が利用
されており、また、これらのうちいずれかを組み合わせ
て使用する場合もある。上記金属バネは、緩衝性能に優
れるものの衝突エネルギーの吸収能力はほとんどない。
また、上記摩擦式緩衝器や油圧式緩衝器は、一般にその
構造が複雑であり、バネ定数における変形速度依存性が
極めて大きく、復元性がない等の問題点を有している。

【０００３】ゴム成型体は、復元性が良いという特徴を
有している反面、材料の弾性率が低いので満足いく衝撃
吸収量を確保するためには、材料の使用量を多くしなけ
ればならず、部材の重量が大きくなり大型化してしまう
という欠点がある。

【０００４】樹脂成形体による衝撃吸収手段として本発
明者らは有孔もしくは無孔の平板上にアーチ状、ドーム
状もしくはハニカム状の圧縮変形部が複数個立設された
クッション性を有する樹脂成形体よりなる衝撃吸収体を
提案している。しかしながら該衝撃吸収体は、道路側壁
や建築物の床面等のような広範囲に亘って均一な緩衝性
能を発揮するという特徴を有するもののごく限られたス
ペースに設置せねばならない場合に適用し難いという問
題があった。

【０００５】また、樹脂製成形体による衝撃吸収体とし
て熱可塑性エラストマーを使用した中空成形体を軸方向
に圧縮して永久歪みを付与することを特徴とする樹脂成
形体の製造技術が開示されている（特公昭６１−１２７
７９号）が、該技術による樹脂成形体は緩衝性能に優れ
るものの衝突エネルギーの吸収能力に乏しいという問題
があった。

【０００６】本発明は以上のような従来の衝撃吸収手段
の課題を考慮してなされたものであり、その目的は小型
・軽量でかつ簡単な構造で、反力に比較して大きなエネ
ルギー吸収量を有し、しかも防錆、耐水、耐候性を備え
て地上、海中を問わずメンテナンスフリーで使用するこ
とができることを特徴とするエネルギー吸収能に優れた
樹脂衝撃吸収体を提供しようとするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来の衝撃吸収手段の課題を考慮してなされたものであ
り、その目的は小型・軽量でかつ簡単な構造で、反力に
比較して大きなエネルギー吸収量を有し、エネルギー吸
収能力に優れた樹脂衝撃吸収体を提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、曲げ弾性
率５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ² の樹脂によって形成さ
れた隔壁により囲まれた空洞部が、同一方向をなして連
続的かつ複層的に形成され構造を有し、断面形状がハニ
カム的形状の衝撃吸収体であって、該衝撃吸収体の空洞
部隔壁が座屈変形し、該衝撃吸収体の長さ方向の圧縮時
における反力・圧縮率曲線が下記の（ａ）及び（ｂ）を
満足するように構成されたものであることを特徴とする
樹脂製衝撃吸収体である。（ａ）降伏強度が１００T/m²以上であること。（ｂ）圧縮エネルギー吸収量が５０T ・m/m³以上である
こと。隔壁端部の一部に段差部を設けると、ハニカム状の断面
に加わる反力に対して発生する反力を均一化することが
でき、衝撃緩和効果を一層優れたものとすることができ
る。また、本発明の樹脂製衝撃吸収体は長さ方向の圧縮
変形（隔壁、空洞部の座屈変形）により衝撃エネルギー
を吸収せしめるように使用することが必要である。

【発明の実施の形態】

【０００９】本発明の樹脂製衝撃吸収体を形成する樹脂
は、曲げ弾性率が５００〜５０００kg/cm²の樹脂であ
り、曲げ弾性率が５００〜５０００kg/cm²の樹脂として
は、熱可塑性のポリエステルエラストマー、ポリオレフ
ィンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリア
ミドエラストマー、あるいはそれらのブレンド物や注型
ポリウレタン等の硬化性樹脂などが例示される。これら
の中でも特に好ましいのは、耐候性や耐水性に優れた熱
可塑性のポリエステルエラストマーやポリオレフィンエ
ラストマーであるが、曲げ弾性率が上記規定範囲に納ま
るものであればその種類は一切制限されない。

【００１０】ちなみに曲げ弾性率が５００ｋｇ／ｃｍ²
未満の樹脂では、得られる衝撃吸収体のバネ定数が不足
するため、満足のいくエネルギー吸収性能を持たせるた
めに構成要素の肉厚を大きくしなければならなくなり、
衝撃吸収体が大きく且つ重いものとなるため、本発明の
趣旨に沿わなくなる。

【００１１】一方、曲げ弾性率が５０００ｋｇ／ｃｍ²
超えると、得られる衝撃吸収体が剛直になり過ぎて撓み
性が不足することになり、圧縮力を受けたときに空洞部
隔壁の座屈変形の際に破裂し易くなり、本発明の目的を
果せなくなる。

【００１２】これに対して曲げ弾性率が５００〜５００
０ｋｇ／ｃｍ² である樹脂を使用すると、必要に応じて
衝撃吸収体の反力の立上がりを早くしたり、降伏反力を
大きくしたりできるため、従来から使用されているゴム
成形体のように肉厚を極端に厚くすることもなく小型・
軽量な衝撃吸収体とすることができ、圧縮時に破壊しや
すくなるといったこともなくなる。曲げ弾性率の好まし
い範囲は、５００〜３５００ｋｇ／ｃｍ² 、より好まし
くは９００〜２０００ｋｇ／ｃｍ² である。

【００１３】本発明の衝撃吸収体は、上記曲げ弾性率の
要件を満たす樹脂を使用して、以下に詳述するような形
状・構造に成形することにより、全体として衝撃を吸収
できるように構成する。即ち図１は本発明に係わる衝撃
吸収体の構造の１例を例示するものであり、曲げ弾性率
５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ² の樹脂で一体成形した樹
脂製衝撃吸収体で、隔壁１によって囲まれた六角形状の
断面の空洞部２が同一方向をなして連続的かつ複層的に
形成されている。

【００１４】図示したような構造のハニカム的断面形状
を有する衝撃吸収体において、隔壁１によって囲まれた
空洞部２は、断面に対して加えられた長さ方向の衝撃力
に対して隔壁及び空洞部が座屈変形することにより、衝
撃エネルギーを吸収するものであり、該樹脂製衝撃吸収
体の断面形状及び寸法は必要に応じて設定され、形状に
は一切制限がなく、様々な形状・構造に成形することが
できる。

【００１５】また、本発明の衝撃吸収体を実用化するに
あたっては、適用場所に応じて必要とされる衝撃吸収力
の程度に応じて設置個数を任意に設定できるが、本発明
の目的を達成するには、この衝撃吸収体を図１の矢印方
向（長さ方向）に圧縮したときの反力−圧縮率曲線によ
って確認される降伏強度が１００Ｔ／ｍ² 以上で且つ圧
縮エネルギー吸収量が５０Ｔ・ｍ／ｍ² 以上であること
が必要である。

【００１６】ここで、反力−圧縮率曲線（以下、Ｓ−Ｓ
カーブと呼ぶことがある）とは、例えば樹脂製衝撃吸収
体に衝撃作用方向に圧縮させた時の反力（圧縮力／受圧
面積）と圧縮率の相関性を示すグラフであり、圧縮の初
期においては圧縮率に略比例にしてＳ−Ｓカーブは急激
に立ち上がり、その後カーブは徐々に緩やかになって局
部的に最大反力を示す降伏点に達し、ここで樹脂製衝撃
吸収体は空洞部が降伏を起こし、空洞部が座屈変形し始
めた後は、空隙の減少によってＳ−Ｓカーブが再び急激
に立上るまでは、圧縮率の増大に依らず反力は、略一定
のレベル（平坦部）を維持する。また、該樹脂製衝撃吸
収体の隔壁部は図１に例示されるように、隔壁端部は一
部切削するなどして段差部を有する形状にすると、降伏
反力を下げ、平坦部反力と略一定のレベルに合わせるこ
とができ、ハニカム状面に対して加わる反力に対して発
生する反力を均一化することができるので好ましい。

【００１７】本発明のＳ−Ｓカ−ブにおける降伏強度と
は、最初の立ち上がり後の平坦部において最大を示す反
力値を意味し、また圧縮エネルギー吸収量とは圧縮率８
０％までのＳ−Ｓカーブで囲まれる面積（図２の斜線の
領域）で示される吸収エネルギーを衝撃吸収体の体積で
割った値を意味する。

【００１８】本発明における降伏強度は衝撃吸収体のＳ
−Ｓカーブ全領域における最大の反力値とは必ずしも一
致しないが、当該衝撃吸収体が衝撃力を受けた時に衝撃
物が受ける最大反力に近い値であり、最大反力値の目安
と考える。降伏強度が不足する場合は衝撃エネルギー吸
収体の機能が実質的に発揮されず、一方降伏強度が大き
すぎる場合は衝撃時に生ずる反力が大きくなって衝撃を
満足に緩和できなくなる。効率良く衝撃エネルギーを吸
収するためにはＳ−Ｓカーブの最初の立ち上がりをでき
るだけ急激にするとともに、降伏点を過ぎた後の反力の
低下を極力少なくすることが有効となる。

【００１９】こうした観点から本発明に係わる樹脂製衝
撃吸収体に要求される物性を種々検討した結果、衝撃力
にたいして過度の反力を与えることなく衝撃力を十分に
緩和するには、樹脂製衝撃吸収体の降伏強度を１００T/
m²以上でかつ圧縮エネルギー吸収量が５０T ・m/m³以上
にする必要があり、好ましくは、降伏強度は１５０T/m²
以上、圧縮エネルギー吸収量は２００T ・ m/m³である。
本発明の樹脂製衝撃吸収体によればこうした要求特性を
十分に満たすものである。

【００２０】ちなみに従来から知られているゴム成型品
のような衝撃吸収体では、図３のようにＳ−Ｓカーブの
立ち上がりが緩慢であるため、満足のいく衝撃吸収量を
確保するには、材料の使用量を多くしなければならず、
部材の重量が大きくなり、大型化せざるを得なくなる。

【００２１】一方、樹脂の曲げ弾性率を特定すると共
に、その形状・構造を前述の如く定めた本発明の樹脂製
衝撃吸収体は、図４の概略図に示すように、Ｓ−Ｓカー
ブの最初の立上がりが急激であるばかりでなく適度の降
伏強度を示した後、それ以上圧縮率を変えてもしばらく
は略一定の反力を示し、その後に最終の急激な立上がり
を見せ、その結果５０Ｔ・ｍ／ｍ² 以上という非常に高
い圧縮エネルギー吸収量を有するものとなる。

【００２２】本発明の衝撃吸収体は、前述の如く適度の
曲げ弾性を持った樹脂の粘弾性特性とその形状の組み合
わせによっていわばダッシュポットとバネ的なエネルギ
ー吸収挙動を付与することにより、衝撃エネルギーを極
めて効率良く吸収することができ衝撃による衝突物の損
傷を最小限に抑制することができる。

【００２３】本発明に係わる樹脂製衝撃吸収体の製造方
法としては、射出成形、押出成形あるいはプレス成形等
任意の方法を採用することができる。また、本発明の樹
脂製衝撃吸収体は、通常の取り付け方法、例えば当該衝
撃吸収体を構成する平板部に設けた孔を介して他の構造
物に取り付ける方法などが採用できるが、もとより取り
付け方法は一切制限されるものではない。

【００２４】本発明で使用される樹脂の好ましい種類は
先に例示した通りであるが、これらの樹脂には、用途ま
たは目的に応じて、例えば熱酸化防止剤や紫外線吸収剤
などの各種安定剤、染料やカーボンブラック、タルクや
ガラスビーズのような充填剤、金属繊維、ガラス繊維や
カーボン繊維のような繊維状強化剤、帯電防止剤、可塑
剤、難燃剤、発砲剤、離型剤などの添加剤を配合して改
質することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
曲げ弾性率の特定された樹脂を使用し、かつその形状・
構造を特定することによって、樹脂の弾性特性と成形体
の座屈変形によって、優れた衝撃吸収特性を有し、かつ
小型・軽量でありながら、高い衝撃エネルギー吸収能力
を示す衝撃吸収体を提供しうることになった。そして該
衝撃吸収体は、その優れた特性を生かしてたとえば道路
または岸壁の側壁、建物の床や壁、及び車両の衝撃緩衝
部に広く適用することができる。

【００２６】

【実施例】以下、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が、本発明はもとより下記実施例に
よって制限を受けるものではなく、前述の趣旨に適合し
うる範囲で適当に変更して実施することはいずれも本発
明の技術範囲に含まれる。

【００２７】〔実施例１〕東洋紡績（株）製のポリエス
テルエラストマー「ペルプレンＰ−９０Ｂ」を使用し、
図１に示す６角断面形状の衝撃吸収体（肉厚ｔ＝５ｍ
ｍ、辺長１＝１０ｍｍ、厚みＨ＝１００ｍｍ）を射出成
形した（全体寸法；横Ｗ＝５００ｍｍ×縦Ｄ＝２００ｍ
ｍ）。この衝撃吸収体を、上下方向（長さ方向）に圧縮
して評価した結果を表１に示した。

【００２８】〔実施例２〕東洋紡績（株）製のポリエス
テルエラストマー「ペルプレンＰ−７０Ｂ」を使用し、
図１に示す６角断面形状の衝撃吸収体（肉厚ｔ＝５ｍ
ｍ、辺長１＝１０ｍｍ、厚みＨ＝１００ｍｍ）を射出成
形した（全体寸法；横Ｗ＝５００ｍｍ×縦Ｄ＝２００ｍ
ｍ）。この衝撃吸収体を、上下方向（長さ方向）に圧縮
して評価した結果を表１に示した。

【００２９】〔比較例１〕東洋紡績（株）製のポリエス
テルエラストマー「ペルプレンＰ−２８０Ｂ」を使用
し、アーチ形状大変形可能部を８個立設した衝撃吸収体
２１ｃｍ×２１ｃｍ×高さ３．３ｃｍを射出成形した。
この吸収体は、上下方向に実質上最大８０％まで圧縮で
きた。また、この吸収体を縦横方向および高さ方向に樹
脂リベットによって接合して組付け衝撃吸収体１０１ｃ
ｍ×１０１ｃｍ×９９ｃｍを作製した。この衝撃吸収体
を上下方向に圧縮して評価した結果を表１に示した。

【００３０】〔評価方法〕樹脂の曲げ弾性率：一般に用いられているＡＳＴＭ−Ｄ
７９０によって測定した。降伏強度：５０mm／分で定速に圧縮したときに反力−圧
縮曲線が、圧縮の初期において圧縮率に略比例してたち
あがり、その後徐々に緩やかになって（平坦部）最大反
力となったときの衝撃力受け面の単位面積当たり強度を
いう。圧縮エネルギー吸収量：反力−圧縮率曲線において圧縮
率８０％まで圧縮した場合の衝撃吸収体単位体積当たり
のエネルギー吸収量をいう。

【００３１】

【表１】

【００３２】〔比較例２〕硬度６３Ａの市販ゴム塊を切
断加工して、実施例１と同一の形状の衝撃吸収体を得
た。この衝撃吸収体の重量は４．５ｋｇであり、降伏強
度は３０T/m²、単位体積当たりの圧縮エネルギー吸収量
は４５T ・m/m³になったが、圧縮率が高くなるにつれて
反力が急激に上昇するため、衝突物の損傷を抑制する効
果が低い。

【００３３】以上から明らかであるように、本発明の衝
撃吸収体は、従来の衝撃吸収体に比べて大きな衝撃エネ
ルギーを吸収することができる。このため、衝突物の損
傷を抑制する効果が大きい。しかもこのものは空中や海
中でも支障なく使用することができ、防錆、耐水性、耐
候性にも優れたものであってメインテナンスフリーなも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる衝撃吸収体の形状の１例を例
示する図である。

【図２】本発明に係わる衝撃吸収体の反力−圧縮率曲
線を示す説明図である。

【図３】従来の衝撃吸収体の反力−圧縮率曲線を示す
説明図である。

【図４】本発明の衝撃吸収体の反力−圧縮率曲線を示
す説明図である。

【符号の説明】

１隔壁２空洞部３段差部

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】〔実施例１〕東洋紡績（株）製のポリエス
テルエラストマー「ペルプレンＰ−９０Ｂ」を使用し、
図１に示す６角断面形状の衝撃吸収体（肉厚ｔ＝４．３
ｍｍ、辺長１＝２５ｍｍ、厚みＨ＝１００ｍｍ）を射出
成形した（全体寸法；横Ｗ＝５００ｍｍ×縦Ｄ＝２００
ｍｍ）。この衝撃吸収体を、上下方向（長さ方向）に圧
縮して評価した結果を表１に示した。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】〔実施例２〕東洋紡績（株）製のポリエス
テルエラストマー「ペルプレンＰ−７０Ｂ」を使用し、
図１に示す６角断面形状の衝撃吸収体（肉厚ｔ＝４．３
ｍｍ、辺長１＝２５ｍｍ、厚みＨ＝１００ｍｍ）を射出
成形した（全体寸法；横Ｗ＝５００ｍｍ×縦Ｄ＝２００
ｍｍ）。この衝撃吸収体を、上下方向（長さ方向）に圧
縮して評価した結果を表１に示した。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根岸聖司滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内 (72)発明者野々村千里滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲げ弾性率５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ
² の樹脂によって形成された隔壁により囲まれた空洞部
が、同一方向をなして連続的かつ複層的に形成され構造
を有し、断面形状がハニカム的形状の衝撃吸収体であっ
て、該衝撃吸収体の空洞部隔壁が座屈変形し、該衝撃吸
収体の長さ方向の圧縮時における反力・圧縮率曲線が下
記の（ａ）及び（ｂ）を満足するように構成されたもの
であることを特徴とする樹脂製衝撃吸収体。（ａ）降伏強度が１００T/m²以上であること。（ｂ）圧縮エネルギー吸収量が５０T ・m/m³以上である
こと。
【請求項２】隔壁端部の一部に段差部を設け、反力が
均一化されるようにした請求項１の樹脂製衝撃吸収体。
【請求項３】請求項１の衝撃吸収体の長さ方向の圧縮
変形により衝撃エネルギーを吸収せしめるようにした衝
撃吸収方法。