冲击吸收构件制造技术

本发明专利技术提供了一种冲击吸收构件，其是轻量的，在形状上具有高自由度，并且能够有效吸收震动能。一种冲击吸收构件，其包括底表面部和树脂在底表面部上的直立部，其中，底表面部和直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，并且另一个可以包含热塑性树脂，并且，其中，以100质量份的碳纤维计，热塑性树脂的存在量为30至1,000质量份，并且碳纤维的平均纤维长度为3至100mm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冲击吸收构件
本专利技术涉及一种冲击吸收构件，所述冲击吸收构件是轻量的，并包括底表面部和设置在所述底表面部上的直立部，其中所述底表面部和所述直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，另一个可以包含热塑性树脂，并且本专利技术还涉及优选地用于移动交通工具例如飞机、汽车、火车和两轮交通工具的冲击吸收构件。此外，本专利技术还涉及用于制造所述冲击吸收构件的方法。
技术介绍
在移动交通工具中，为了在碰撞期间吸收冲击以保护人体或车体，已经采用了各种冲击吸收构件。最近，从提高移动交通工具的燃料效率或提高驱动性能的观点来看，对减轻重量的要求逐渐增加，对移动交通工具中使用的壳体或构件已提出了轻量和高刚性的要求。同时，对于碰撞期间的安全性倾向于提出更高水平的要求，并且轻量和冲击吸收的相容性变得越来越重要。从这一背景出发，公开了在其中使用树脂或复合材料的大量冲击吸收构件。例如，专利文献1公开了一种由通过长纤维的交叉堆叠而形成为多层的纤维增强复合材料制成的能量吸收构件。因此，该能量吸收构件可以相当良好地吸收震动能，但是由于在形状上的低自由度而限于可以使用的位点处。此外，由于长纤维需要在一定范围内交叉堆叠，因此模制变得复杂，并且制造技巧和制造成本高。同时，专利文献2公开了一种能量吸收构件，在其中使用了掺有短纤维的纤维增强树脂。然而，由于在所述掺有短纤维的纤维增强树脂中单位质量的构件所吸收的能量的量低，因此能够吸收高能量的构件的质量大。相关技术专利文献专利文献1：日本专利申请公布No.2010-138953专利文献2：日本专利申请公布No.H6-123322专利技术概述本专利技术待解决的问题本专利技术的目的是提供一种冲击吸收构件，其是轻量的，在形状上具有高自由度，并且可以有效地吸收震动能。解决所述问题的手段作为为实现上述目的而进行的深入研究的结果，本专利技术人完成了本专利技术。也就是说，本专利技术涉及：一种冲击吸收构件，该冲击吸收构件包括底表面部和设置在所述底表面部上的直立部，其中，所述底表面部和所述直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，另一个可以包含热塑性树脂，并且，其中，以100质量份的碳纤维计，所述冲击吸收构件中所述热塑性树脂的存在量为30至1,000质量份，所述碳纤维的平均纤维长度为3至100mm；以及所述冲击吸收构件的制造方法。本专利技术的效果根据本专利技术，可以提供轻量的、在形状上具有高自由度并且可以有效地吸收震动能的冲击吸收构件。此外，可以提供用于制造轻量的、在形状上具有高自由度并且可以以高效率有效地吸收震动能的冲击吸收构件的方法。附图简述图1是本专利技术的第一实施方式(其中直立部具有十字形柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图2是本专利技术的第二实施方式(其中直立部具有圆柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图3是本专利技术的第三实施方式(其中直立部具有中空多边形柱体形状(中空六边形形状)的冲击吸收构件)的透视图。图4是本专利技术的第四实施方式(其中直立部具有蜂窝形柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图5是本专利技术的第五实施方式(其中直立部具有横截面是格架形状的柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图6是本专利技术的第六实施方式(其中直立部具有横截面是三角格架形状的柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图7是本专利技术的第七实施方式(其中直立部具有波纹板形状的冲击吸收构件)的透视图。图8是本专利技术的第八实施方式(其中直立部具有横截面是格架形状的柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图9是本专利技术的第九实施方式(其中直立部具有蜂窝形柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图10是本专利技术的第十实施方式(其中直立部具有十字形柱体形状的冲击吸收构件)的透视图。图11是本专利技术的第十一实施方式(其中直立部具有中空截锥形状的冲击吸收构件)的透视图。图12是本专利技术的第十二实施方式(其中直立部具有厚度阶梯式变化的圆柱体形状，并且具有其中直立部的顶部变得比直立部的底部更厚的形状的冲击吸收构件)的透视图。图13是本专利技术的第十三实施方式(其中直立部具有厚度阶梯式变化的圆柱体形状，并且具有其中直立部的底部变得比直立部的顶部更厚的形状的冲击吸收构件)的透视图。图14是本专利技术的第十四实施方式(其中直立部具有横截面是格架形状的柱体形状，并且在格架形状的中央部分处还具有圆柱状直立部的冲击吸收构件)的透视图。图15是本专利技术的第十五实施方式(其中直立部具有中空多边形柱体形状(中空五边形形状)的冲击吸收构件)的透视图。具体实施方式在后文中，将描述本专利技术的冲击吸收构件的实施方式，但是本专利技术不限于所述实施方式。[冲击吸收构件]本专利技术的冲击吸收构件是包括底表面部和设置在底表面部上的直立部的冲击吸收构件，其中底表面部和直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，另一个可以包含热塑性树脂，并且其中冲击吸收构件中热塑性树脂的存在量，以100质量份的碳纤维计，为30至1,000质量份，并且碳纤维的平均纤维长度为3至100mm。此外，本专利技术的冲击吸收构件可以包括碳纤维增强的复合材料的成形制品，或者也可以使用所述成形制品。优选地，本专利技术的冲击吸收构件具有底表面部和直立部，该直立部在与底表面部垂直的方向上延伸。直立部相对于底表面部可以不是严格的直角，只要直立部在与底表面部垂直的方向上即可，并且可以采取使本专利技术的意图不受损害的程度的任何角度或用于确保模具的拔模角。在这种情况下，底表面部与直立部之间的角度优选为30至90度，更优选为40至90度。在底表面部与直立部之间还可以添加使本专利技术的意图不受损害的程度的任何倒角或曲率。对倒角或曲率的尺寸没有特别限制，但是优选地，对于倒角来说尺寸为C0.2至10mm，对于曲率来说尺寸为R0.2至10mm。对设置在底表面部上的直立部的数量没有限制，可以是一个或多个。直立部和底表面部可以一体模制，并且可以将每个部件作为独立的构件进行模制然后再联结在一起，例如，直立部可以由碳纤维复合材料模制而成，底表面部可以由热塑性树脂模制而成，但是优选地将部件一体模制以便有效地吸收能量。也就是说，本专利技术的冲击吸收构件优选地是底表面部和直立部两者都由碳纤维增强的复合材料制成的冲击吸收构件。[底表面部]在本专利技术的冲击吸收构件中，底表面部是指基本上平坦并且作为直立部的基础的部位。底表面部不必完全平坦，并且可以具有局部凹凸或卷边(bead)。对凹凸和卷边的高度和宽度没有特别限制，但是优选地高度为位于下方的底表面部的板厚度的0.5至2倍。此外，底表面部可以具有通孔，用于通风、螺栓紧固和在底表面上布线。在这种情况下，可以通过在模具中使用剪切等在冲击吸收构件(成形制品)的模制同时来开孔，并且也可以使用钻孔、冲孔、切削工艺等作为后处理来开孔。对底表面部的板厚度没有特别限制，但是优选为0.2至5mm，更优选为1至3mm。底表面部的板厚度不必是均匀的，并且也可以局部增大或减小。在这种情况下，对板厚度增大或减小的范围没有特别限制，但是优选为基础(underlying)的底表面部的板厚度的30至300％，更优选为50至200％。还可以阶梯式地改变板厚度，并且也可以通过使板厚度具有锥度或曲度来连续地改变板厚度，但是从避免应力集中的观点来看，优选连续地改变板厚度。[直立部]在本专利技术的冲击吸收构件中，直立部是指在与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击吸收构件，包括：底表面部；以及直立部，该直立部设置在所述底表面部上，其中，所述底表面部和所述直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，并且另一个可以包含热塑性树脂，并且其中，以100质量份的碳纤维计，所述冲击吸收构件中所述热塑性树脂的存在量为30至1,000质量份，并且所述碳纤维的平均纤维长度为3至100mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.28 JP 2011-259046;2011.12.07 JP 2011-268171.一种冲击吸收构件，包括：底表面部；以及直立部，该直立部设置在所述底表面部上，其中，所述底表面部和所述直立部中的至少一个包括包含热塑性树脂的碳纤维增强的复合材料，并且另一个包含热塑性树脂，其中，以100质量份的碳纤维计，所述冲击吸收构件中所述热塑性树脂的存在量为30至500质量份，并且所述碳纤维的平均纤维长度为3至100mm，并且其中，碳纤维束(A)与所述碳纤维增强的复合材料中所述碳纤维的总量的比率为20vol％以上并低于99vol％，所述碳纤维束(A)由临界单纤维数以上的所述碳纤维增强的复合材料中包含的碳纤维构成，所述临界单纤维数由下式(1)定义，并且所述碳纤维束(A)中的纤维平均数量N满足下式(2)：临界单纤维数＝600/D(1)0.7×104/D2<N<1×105/D2(2)其中，D是单碳纤维的以为μm单位的平均纤维直径。2.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，所述底表面部和所述直立部中的每一个都包括碳纤维增强的复合材料。3.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，所述热塑性树脂的存在量的比率为-60％至+45％，该比率通过下式(i)，基于所述底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的所述热塑性树脂的存在量和所述直立部中每100质量份的碳纤维的质量份数的所述热塑性树脂的存在量来获得：热塑性树脂的存在量的比率(％)＝100×((直立部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量)–(底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量))/(底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量)(i)。4.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，所述冲击吸收构件中所述底表面部的拉伸模量与所述直立部的拉伸模量之间的差为0％至12％。5.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，通过用所述冲击吸收构件中在所述底表面部的任何平面内方向上和同一平面内与所述方向正交的方向上的拉伸模量中的较大值除以较小值而获得的比率，为1.0至1.3。6.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，所述热塑性树脂的存在量的比率为-60％至+45％，该比率通过下式(i)，基于所述底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的所述热塑性树脂的存在量和所述直立部中每100质量份的碳纤维的质量份数的所述热塑性树脂的存在量来获得：热塑性树脂的存在量的比率(％)＝100×((直立部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量)–(底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量))/(底表面部中每100质量份的碳纤维的质量份数的热塑性树脂的存在量)(i)，并且其中，通过用在所述底表面部的任何平面内方向上和同一平面内与所述方向正交的方向上的拉伸模量中的较大值除以较小值而获得的比率，为1.0至1.3。7.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其中，在所述冲击吸收构件中的所述底表面部中和所述直立部中，热塑性树脂的存在量和拉伸模量各自相同，并且通过用在所述底表面部的任何平面内方向上和同一平面内与所述方向正交的方向上的拉伸模量中的较大值除以较小值而获得的比率，为1.0至1.3。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：新井司，小永井祐平，大坪诚，手岛雅智，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP