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JP2008095708A - Impact reducing member - Google Patents

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JP2008095708A
JP2008095708A JP2006274392A JP2006274392A JP2008095708A JP 2008095708 A JP2008095708 A JP 2008095708A JP 2006274392 A JP2006274392 A JP 2006274392A JP 2006274392 A JP2006274392 A JP 2006274392A JP 2008095708 A JP2008095708 A JP 2008095708A
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JP
Japan
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particles
fiber
particle
aspect ratio
impact reducing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006274392A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Morohoshi
勝己 諸星
Tomohiro Ito
智啓 伊藤
Yasuaki Kai
康朗 甲斐
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an impact reducing member which can be formed into a thin shape (particularly, a thickness of 1 cm or less), in which a conventional buckling structure hardly absorbs energy, and an impact reducing part using the same. <P>SOLUTION: The impact reducing member is composed of a composition material including a liquid, a fiber having a diameter of 15 μm or more and a length of 500 μm or more, and particles, the particles having a needle shape having an aspect ratio of 5 or more. The impact reducing member includes the impact reducing member sealed therein. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、自動車に設置されるものであって、衝突時に衝撃を受ける乗員もしくは歩行者の保護のための衝撃低減部材に関する。   The present invention relates to an impact reducing member that is installed in, for example, an automobile and protects an occupant or pedestrian who receives an impact at the time of a collision.

従来より自動車の衝突後に乗員に加わる慣性力によって、ステアリング、内装材など二次衝突する際のエネルギーを緩和する装置が知られている。例えば、特許文献1に記載の内装ピラーの裏面リブ構造に関する発明では、樹脂製のピラー裏面にエネルギー吸収に優れた構造を設け、短いストロークにして頭部障害値(HIC値)を低減できる構造が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a device that reduces energy at the time of a secondary collision such as steering and interior materials by an inertial force applied to an occupant after an automobile collision. For example, in the invention related to the back surface rib structure of the interior pillar described in Patent Document 1, a structure capable of reducing the head obstruction value (HIC value) by providing a structure excellent in energy absorption on the back surface of the resin pillar and making the stroke short. Proposed.

また、歩行者保護に関しては、例えば、特許文献2に記載のエンジンフード裏面に関する発明では当該部位に座屈構造を設け、特許文献1と同じく頭部障害値を低減できる構造が提案されている。
特開平9−220985号公報 特開平7−285464号公報
As for pedestrian protection, for example, in the invention relating to the back surface of the engine hood described in Patent Document 2, a structure is proposed in which a buckling structure is provided at the part and the head obstacle value can be reduced as in Patent Document 1.
JP-A-9-220985 JP-A-7-285464

しかしながら、特許文献1、2のいずれの場合でも、これらの文献に記載されている従来構造より短いストロークでのエネルギー吸収は高いものの、座屈構造によるエネルギー吸収であるため、内装材料への設置にあっては、数cm(5cm程度)の厚さが必要であり、見栄えが悪くなること、エンジンフードの設置にあっては、衝突初期に歩行者が接触するバンパーへの適用が極めて困難であるという欠点がある。これらの欠点は、レイアウトに影響を及ぼさないような、1cm以下の厚さでのエネルギー吸収がこれらの座屈構造では得られないことに起因する。   However, in either case of Patent Documents 1 and 2, energy absorption with a shorter stroke than the conventional structures described in these documents is high, but because it is energy absorption by a buckling structure, it is suitable for installation in interior materials. In that case, the thickness of several centimeters (about 5 cm) is necessary, and the appearance is poor. In the installation of the engine hood, it is extremely difficult to apply to a bumper that a pedestrian contacts in the initial stage of the collision. There is a drawback. These disadvantages are due to the fact that energy absorption at a thickness of 1 cm or less that does not affect the layout cannot be obtained with these buckling structures.

そこで、本発明の目的は、従来の座屈構造ではエネルギー吸収が困難な薄型(特に1cm以下の厚さ)に形成することのできる衝撃低減部材及びこれを用いた衝撃低減部品を提供するものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an impact reducing member that can be formed thin (particularly, a thickness of 1 cm or less) that is difficult to absorb energy by a conventional buckling structure, and an impact reducing component using the same. is there.

本発明は、これら特許文献1、2に記載の従来構造が、座屈構造であるがゆえに、硬さ変化が小さく、しかも座屈に応じて底付きして硬さが急激に上昇することによるものであることをつきとめ、衝突時の歪速度の高いときに、硬くなることで衝突速度を低減しながら、徐々に柔らかくなっていく材料を発明し、従来の欠点を解決するに至った。   In the present invention, since the conventional structures described in Patent Documents 1 and 2 are buckling structures, the hardness change is small, and the hardness increases rapidly due to bottoming according to the buckling. As a result, the inventors have invented a material that gradually becomes soft while reducing the collision speed by becoming hard when the strain speed at the time of collision is high, and has solved the conventional drawbacks.

すなわち本発明の目的は、液体、直径15μm以上、長さ500μm以上の繊維及び粒子から構成される複合材料であって、前記粒子が、アスペクト比5以上の針状形状であることを特徴とする衝撃低減部材により達成することができる。   That is, an object of the present invention is a composite material composed of a liquid, fibers and particles having a diameter of 15 μm or more and a length of 500 μm or more, wherein the particles have an acicular shape having an aspect ratio of 5 or more. This can be achieved by the impact reducing member.

なた、本発明の他の目的は、自動車の内装および/または外装に上記衝撃低減部材を封入した複合物を設置したことを特徴とする歩行者もしくは乗員の衝撃低減部品により達成することができる。   Another object of the present invention can be achieved by a pedestrian or occupant impact reduction component characterized in that a composite in which the impact reduction member is sealed is installed in the interior and / or exterior of an automobile. .

本発明の衝撃緩衝部材によれば、衝突時の歪速度の高いときの針状形状粒子の凝集性(即ち、歪印加で針状形状粒子が凝集、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させること)を利用した従来にない薄型の衝撃緩衝部材を提供することができる。これによって、衝突のエネルギーを吸収し、乗員、歩行者の負傷を低減することができ、形状自由度が高く、また意匠性に悪影響を与えない安全な衝撃緩衝部品を提供することができる。   According to the shock absorbing member of the present invention, the agglomeration property of acicular particles when the strain rate at the time of collision is high (that is, the acicular particles are agglomerated and concentrated when strain is applied, and dilatancy (strain rate curability). It is possible to provide an unprecedented thin shock-absorbing member using As a result, it is possible to provide a safe shock-absorbing component that can absorb the energy of collision, reduce injury to occupants and pedestrians, has a high degree of freedom in shape, and does not adversely affect the design.

また、この他に、本発明の衝撃緩衝部材及びこれを用いた衝撃緩衝部品では、衝突時の歪速度の高いときに、硬くなることで衝突速度を低減しながら、徐々に柔らかくなっていく材料(複合材料)を用いることで、特に外部信号を必要とせずに、上記の硬度変化を提供できる点も利点として挙げることができる。これは、センサー、アクチュエータを必要としないことを意味し、経済的に優れるだけでなく、スペース効率、設置部位の選択自由度においても極めて有利な点となる。   In addition, in the shock absorbing member of the present invention and the shock absorbing component using the same, the material gradually softens while reducing the collision speed by becoming hard when the strain speed at the time of collision is high. By using (composite material), the point which can provide said hardness change, without requiring an external signal especially can also be mentioned as an advantage. This means that sensors and actuators are not required, which is not only economically superior, but also extremely advantageous in terms of space efficiency and flexibility in selecting an installation site.

本発明の衝撃低減部材は、液体、直径15μm以上、長さ500μm以上の繊維及び粒子から構成される複合材料であって、前記粒子が、アスペクト比5以上の針状形状であることを特徴とするものである。これにより、衝突時の歪速度の高いときに、歪印加で針状形状粒子が凝集、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることができ、衝撃を減速させながら衝突のエネルギーを吸収し、緩やかに底付きさせることができる。そのため、頭部障害値を大幅に低減できるなど、乗員、歩行者の負傷を低減することができる。特に、アスペクト比5以上の針状形状粒子では、通常時(非衝突時)でも、連鎖構造になっているので、衝突時の歪速度の高い、
また本発明の衝撃低減部材は、液状物であるため、任意の形状の容器に封入して用いることができるなど、形状自由度が高く、また薄型のシート状容器(特に形状自由度の高い樹脂製容器等)に封入して用いることもでき、こうした従来の座屈構造ではエネルギー吸収が困難な薄型(特に1cm以下の厚さ)の衝撃低減部品にあっても、上記したダイラタンシー(歪速度硬化性)を有効に発現させることができるため(後述する実施例参照のこと)、意匠性に悪影響を与えることなく内装ピラーの内側やエンジンフード(ボンネット)の裏側の形状に沿わせて適用ができるほか、従来適用が困難であったバンパーの内側などにも、その形状に沿わせて適用することができる点で優れている。
The impact reducing member of the present invention is a composite material composed of a liquid, fibers and particles having a diameter of 15 μm or more and a length of 500 μm or more, wherein the particles have an acicular shape having an aspect ratio of 5 or more. To do. As a result, when the strain rate at the time of collision is high, the acicular shaped particles aggregate and increase in concentration when strain is applied, and dilatancy (strain rate curability) can be expressed, and the energy of the collision is reduced while decelerating the impact. Can absorb and gently bottom out. Therefore, injuries to occupants and pedestrians can be reduced, such as greatly reducing the head injury value. In particular, needle-shaped particles with an aspect ratio of 5 or more have a chain structure even during normal (non-collision) time, so the strain rate at the time of collision is high.
Further, since the impact reducing member of the present invention is a liquid material, it can be used by being enclosed in a container of any shape, and has a high degree of freedom in shape, and is a thin sheet container (particularly a resin having a high degree of freedom in shape). Dilatancy (strain rate hardening) can be used even in thin impact-reducing parts (especially with a thickness of 1 cm or less) that are difficult to absorb energy with such a conventional buckling structure. (See examples below), and can be applied along the shape of the inside of the interior pillar and the back side of the engine hood (bonnet) without adversely affecting the design. In addition, it is excellent in that it can be applied along the shape of the inside of a bumper, which has been difficult to apply.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、下記の形態のみに制限されることはない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments. .

図1は、本発明の衝撃低減部材が、衝突などにより外部から応力を受けた際の変化の様子を模式的に表した図面である。このうち図1Aは、本発明の衝撃低減部材の通常時(衝突などにより外部から応力を受けていない状態)の様子を模式的に表した図面であり、図1Bは、本発明の衝撃低減部材が、衝突などにより外部から応力を受けた時の様子を模式的に表した図面である。   FIG. 1 is a drawing schematically showing a state of change when an impact reducing member of the present invention receives stress from the outside due to a collision or the like. Among these, FIG. 1A is a drawing schematically showing an ordinary state of the impact reducing member of the present invention (a state in which no stress is applied from the outside due to a collision or the like), and FIG. 1B is an impact reducing member of the present invention. FIG. 6 is a drawing schematically showing a state when stress is applied from the outside due to a collision or the like.

図1A、Bに示すように、本発明の衝撃低減部材11は、液体12、直径15μm以上、長さ500μm以上の繊維13、粒子14から構成される複合材料であって、前記粒子14はアスペクト比5以上の針状形状の粒子である。更に本発明の作用効果を損なわない範囲内において、アスペクト比5未満の球状形状の粒子(図示せず、以下、粒子14’とも記する。)を適量含んでいてもよい。図1では、アスペクト比5以上の針状形状の粒子14を用いた際の硬度変化の様子を示している。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the impact reducing member 11 of the present invention is a composite material composed of a liquid 12, fibers 13 having a diameter of 15 μm or more and a length of 500 μm or more, and particles 14, and the particles 14 have an aspect ratio. It is a needle-shaped particle having a ratio of 5 or more. Furthermore, an appropriate amount of spherical particles having an aspect ratio of less than 5 (not shown, hereinafter also referred to as particles 14 ′) may be included within a range that does not impair the effects of the present invention. FIG. 1 shows how the hardness changes when needle-shaped particles 14 having an aspect ratio of 5 or more are used.

図1Aに示すように、針状形状の粒子14は、通常時は液体12に分散したコロイド状態で存在し、繊維13もまたこの液体12中に存在している。図1Bに示すように、本発明の衝撃低減部材11は、衝突などにより外部から応力を受けるなどして、圧縮方向に高い歪速度が与えられることによって、コロイド状態で分散していた針状形状の粒子14が凝集し、連鎖構造をとる。本発明では、粒子14近傍に繊維13が存在するため、針状形状の粒子14は、繊維13に沿って、特に表面エネルギーが安定する繊維13の長軸方向(繊維13が織布形態や不織布形態の場合には布表面の面内方向)に沿って凝集(図1Bのように針状形状の粒子14が粒子の長軸方向に重なるように並んで凝集する)、あるいは繊維13を端点にして凝集する特性を有する。このような粒子14の凝集によって、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることができる(これにより、衝撃低減部材11の圧縮弾性率ないし粘度が変化することになる。)。したがって、前記衝撃低減部材11は、衝突時の歪速度の高いときに、硬くなる(図1Bに示す状態に変化する)ことで衝突速度を低減しながら、徐々に柔らかくなっていく(図1Aに示す状態に回復する)特性を示す。本発明では、上記したような特性を有する複合材料により構成された衝撃低減部材11を用いることで、特に外部信号を必要とせずに、上記の硬度変化を提供できるものである。   As shown in FIG. 1A, the needle-shaped particles 14 are normally present in a colloidal state dispersed in the liquid 12, and the fibers 13 are also present in the liquid 12. As shown in FIG. 1B, the impact reducing member 11 of the present invention has a needle-like shape that has been dispersed in a colloidal state due to being given a high strain rate in the compression direction by receiving stress from the outside due to collision or the like. The particles 14 aggregate to take a chain structure. In the present invention, since the fibers 13 are present in the vicinity of the particles 14, the needle-shaped particles 14 are formed along the fibers 13, in particular, in the major axis direction of the fibers 13 where the surface energy is stable (the fibers 13 are woven or non-woven fabrics). In the case of the form, the particles are aggregated along the in-plane direction of the cloth surface (the needle-shaped particles 14 are aggregated so as to overlap in the longitudinal direction of the particles as shown in FIG. 1B), or the fibers 13 are the end points. And has the property of aggregating. By such aggregation of the particles 14, the concentration can be increased and dilatancy (strain rate curability) can be expressed (this changes the compression elastic modulus or viscosity of the impact reducing member 11). Therefore, the impact reducing member 11 becomes soft when the strain rate at the time of collision is high (becomes changed to the state shown in FIG. 1B), and gradually becomes soft while reducing the collision speed (see FIG. 1A). (Recovers to the state shown). In the present invention, by using the impact reducing member 11 made of the composite material having the above-described characteristics, the above-described change in hardness can be provided without requiring an external signal.

なお、図1C及び図1Dは、液体12に針状形状の粒子14と共に球状形状の粒子14’を分散した実施形態を表したものである。この場合にも、上記図1A、Bで説明したのと同様のメカニズムが得られる。即ち、図1Cに示すように、針状形状の粒子14及び球状形状の粒子14’は、通常時は液体12に分散したコロイド状態で存在し、繊維13もまたこの液体12中に存在している。図1Dに示すように、衝撃低減部材11は、衝突などにより外部から応力を受けるなどして、圧縮方向に高い歪速度が与えられることによって、コロイド状態で分散していた針状形状の粒子14及び球状形状の粒子14’が凝集し、連鎖構造をとる。本発明では、粒子14及び14’近傍に繊維13が存在するため、針状形状の粒子14及び球状形状の粒子14’は、繊維13に沿って、特に表面エネルギーが安定する繊維13の長軸方向(繊維13が織布形態や不織布形態の場合には布表面の面内方向)に沿って凝集(図1Dのように針状形状の粒子14が粒子の長軸方向に重なるように並んで凝集し、更にこれらの粒子間やその隙間に球状形状の粒子14’が入り込むようにして凝集する)、あるいは繊維13を端点にして凝集する特性を有する。このような粒子14及び14’の凝集によって、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることができる(これにより、衝撃低減部材11の圧縮弾性率ないし粘度が変化することになる。)。したがって、衝撃低減部材11は、衝突時の歪速度の高いときに、硬くなる(図1Dに示す状態に変化する)ことで衝突速度を低減しながら、徐々に柔らかくなっていく(図1Cに示す状態に回復する)特性を示す。本実施形態でも、上記したような特性を有する複合材料により構成された衝撃低減部材11を用いることで、特に外部信号を必要とせずに、上記の硬度変化を提供できるものである。   1C and 1D show an embodiment in which spherical particles 14 ′ are dispersed together with needle-like particles 14 in the liquid 12. Also in this case, the same mechanism as described in FIGS. 1A and 1B can be obtained. That is, as shown in FIG. 1C, the needle-shaped particles 14 and the spherical particles 14 ′ are normally present in a colloidal state dispersed in the liquid 12, and the fibers 13 are also present in the liquid 12. Yes. As shown in FIG. 1D, the impact reducing member 11 is subjected to stress from the outside due to a collision or the like, and is given a high strain rate in the compression direction, whereby the needle-like particles 14 dispersed in a colloidal state. And spherical-shaped particle | grains 14 'aggregate and take a chain structure. In the present invention, since the fibers 13 are present in the vicinity of the particles 14 and 14 ′, the acicular particles 14 and the spherical particles 14 ′ are arranged along the fibers 13, in particular, the long axis of the fibers 13 whose surface energy is stable. Aggregated along the direction (in the in-plane direction of the cloth surface when the fibers 13 are woven or non-woven), the needle-shaped particles 14 are arranged so as to overlap in the major axis direction of the particles as shown in FIG. 1D. Aggregates and aggregates such that spherical particles 14 ′ enter between these particles or in the gaps between them, or aggregates with the fiber 13 as an end point. Due to the aggregation of the particles 14 and 14 ′, the concentration can be increased and dilatancy (strain rate curability) can be expressed (thereby changing the compression modulus or viscosity of the impact reducing member 11). ). Therefore, the impact reducing member 11 becomes softer while reducing the collision speed by becoming hard (changes to the state shown in FIG. 1D) when the strain speed at the time of collision is high (shown in FIG. 1C). Characteristics). Also in this embodiment, by using the impact reducing member 11 made of the composite material having the above-described characteristics, the above-described change in hardness can be provided without requiring an external signal.

以下、本発明につき、各構成要件ごとに、より詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail for each component.

(1)粒子14
(i)粒子の形状(アスペクト比及び粒子の(断面)直径)
本発明の衝撃低減部材に用いられる複合材料を構成する粒子14は、アスペクト比5以上、好ましくは5〜100、より好ましくは20〜100、特に好ましくは50〜100の針状形状であることを特徴とするものである。
(1) Particle 14
(I) Particle shape (aspect ratio and particle (cross-sectional) diameter)
The particles 14 constituting the composite material used for the impact reducing member of the present invention have an acicular shape with an aspect ratio of 5 or more, preferably 5 to 100, more preferably 20 to 100, and particularly preferably 50 to 100. It is a feature.

ここで、粒子のアスペクト比および粒子の(断面)直径は、透過型電子顕微鏡で観察した100個の粒子の平均値を意味する。アスペクト比は、図8Aに示すように、粒子の長径(長軸長さ)の最大値(L)と、短径方向(短軸方向)の断面の長径Lおよび短径Lの平均値(L=(L+L)/2)との比(L/L)として求められる(ここで、L≧Lであり、L=Lの場合は断面形状が円形である)。次に、粒子の(断面)直径は、粒子の短径方向(短軸方向)の断面の長径Lおよび短径Lの平均値(L)を意味する。なお、粒子が中空形状や海島形状の場合でも、図8Aの中実粒子と同様に、図8Bに示すようにして、粒子のアスペクト比および粒子の(断面)直径を求めることができる。なお、アスペクト比5未満の球状形状の粒子についても、同様の方法で測定することができる。後述するアスペクト比5未満の球状形状の粒子の平均粒径とは、アスペクト比の算出に用いた粒子のLとLの平均値(L+L)/2を用いるものとする(ここで、L≧Lであり、球状形状の粒子の場合には、L=L(=L=L)である。)。 Here, the aspect ratio of the particle and the (cross-sectional) diameter of the particle mean an average value of 100 particles observed with a transmission electron microscope. Aspect ratio, as shown in FIG. 8A, the maximum value of the major axis of the particles (major axis) and (L 1), the average of the major axis L a and minor axis L b of the cross section of the minor axis (short axis direction) determined as a value (L 2 = (L a + L b) / 2) and the ratio of (L 1 / L 2) (where, a L aL b, the cross-sectional shape in the case of L a = L b Circular). Next, (cross section) The diameter of a particle means the average value of the major axis L a and minor axis L b of the cross section of the minor axis of the particles (minor axis direction) and (L 2). Even when the particles have a hollow shape or a sea-island shape, the aspect ratio of the particles and the (cross-sectional) diameter of the particles can be obtained as shown in FIG. Note that spherical particles having an aspect ratio of less than 5 can be measured by the same method. As the average particle diameter of spherical particles having an aspect ratio of less than 5 described later, the average value (L 1 + L 2 ) / 2 of L 1 and L 2 of the particles used for calculating the aspect ratio is used (here L 1 ≧ L 2 and in the case of spherical particles, L 1 = L 2 (= L a = L b ).)

また、後述する繊維13の直径および繊維の長さは、走査型電子顕微鏡で観察した5個の繊維の平均値を意味する。繊維の(断面)直径は、図8Cに示すように、繊維(の短径方向)の断面の長径Lおよび短径Lの平均値(L=(L+L)/2)を意味する(ここで、L≧Lであり、L=Lの場合は断面形状が円形である)。繊維の長さは、繊維の長径(長軸長さ)の最大値(L)を意味する。なお、繊維が中空形状や海島形状の場合でも、図8Cの中実繊維と同様に、図8Dに示すようにして、繊維の直径および繊維の長さを求めることができる。 Moreover, the diameter of the fiber 13 mentioned later and the length of a fiber mean the average value of five fibers observed with the scanning electron microscope. As shown in FIG. 8C, the fiber (cross-section) diameter is the average value (L 4 = (L c + L d ) / 2) of the major axis L c and the minor axis L d of the cross section of the fiber (minor axis direction) (Where L c ≧ L d and when L c = L d , the cross-sectional shape is circular). The length of the fiber means the maximum value (L 3 ) of the major axis (major axis length) of the fiber. Even when the fiber has a hollow shape or a sea-island shape, the fiber diameter and fiber length can be determined as shown in FIG.

粒子14は、球体(球状形状)ではなく、5以上のアスペクト比を有する針状形状であることによって、5未満、特に3以下のアスペクト比を有する球体(球状形状)の粒子14’を用いる場合に比して、低い粒子濃度でも該粒子に高い歪速度が与えられることで凝集を起こすことができる。粒子が針状形状であれば、球状形状の粒子14’よりも表面エネルギーが大きいためである。その結果、衝撃低減部材を用いた自動車等では、従来にない薄い衝撃低減部品構造で、衝突のエネルギーを吸収し、乗員、歩行者の負傷(頭部障害値)を有効に低減することができる。粒子14のアスペクト比は、高いほど凝集しやすい傾向があり、また粒子14の断面直径が小さいほど凝集しやすい傾向にある。本発明者らの検討では、こうした凝集は、粒子14の断面直径が1000nm以下である場合に好適に起こり得るものである。これは、針状形状の粒子14の断面直径が1000nm以下であれば、自動車の衝突において、乗員、歩行者が受ける歪速度である10〜10000(1/s)の範囲内で粒子14の凝集を起こすことができるためである。かかる観点からは、粒子14の断面直径の上限は、好ましくは50nm以下、より好ましくは20nm以下であることが望ましい。一方、針状形状の粒子14の断面直径の下限は5nm以上が必要である。針状形状の粒子14の断面直径が5nm以上であれば、事前(=図1Aに示すように、通常時であって、衝突などにより外部から応力を受けるなどして、圧縮方向に高い歪速度が与えられていない状態)に粒子が凝集することなく、安定に液体に分散させることができ、本発明が意図する歪速度に応じて凝集状態が変化する、というメカニズムが得られる。また本発明者らは、アスペクト比5以上の針状形状の粒子14を合成しているが、断面直径が5nm未満の針状形状粒子は極めて製造が困難で、実質的に製造が困難である。かかる観点から、針状形状の粒子14の断面直径の下限は、好ましくは5nm以上であることが望ましい。以上のことから粒子14の断面直径としては、5〜1000nm、好ましくは5〜50nm、より好ましくは5〜20nmの範囲である。   When the particles 14 are not spheres (spherical shapes) but are needle-shaped shapes having an aspect ratio of 5 or more, spheres (spherical shapes) 14 ′ having an aspect ratio of less than 5, particularly 3 or less are used. Compared with the above, even when the particle concentration is low, the particles can be agglomerated by giving a high strain rate. This is because, if the particles are acicular, the surface energy is larger than that of the spherical particles 14 '. As a result, in an automobile or the like using an impact reducing member, it is possible to absorb collision energy with an unprecedented thin impact reducing component structure, and to effectively reduce injuries (head injury values) of passengers and pedestrians. . The higher the aspect ratio of the particles 14, the easier it is to aggregate, and the smaller the cross-sectional diameter of the particles 14, the more likely to aggregate. According to the study by the present inventors, such agglomeration can suitably occur when the cross-sectional diameter of the particles 14 is 1000 nm or less. If the cross-sectional diameter of the needle-shaped particles 14 is 1000 nm or less, the particles 14 are aggregated within a range of 10 to 10,000 (1 / s), which is a strain rate experienced by an occupant or a pedestrian in an automobile collision. It is because it can cause. From this viewpoint, the upper limit of the cross-sectional diameter of the particles 14 is preferably 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less. On the other hand, the lower limit of the cross-sectional diameter of the needle-shaped particles 14 is required to be 5 nm or more. If the cross-sectional diameter of the needle-shaped particles 14 is 5 nm or more, the strain rate is high in the compression direction in advance (= as normal, as shown in FIG. In such a state, the particles can be stably dispersed in the liquid without being agglomerated in a state in which the agglomerated state is not given), and the agglomerated state changes according to the strain rate intended by the present invention. In addition, the present inventors synthesized needle-shaped particles 14 having an aspect ratio of 5 or more, but needle-shaped particles having a cross-sectional diameter of less than 5 nm are extremely difficult to manufacture and are substantially difficult to manufacture. . From this viewpoint, the lower limit of the cross-sectional diameter of the needle-shaped particles 14 is preferably 5 nm or more. From the above, the cross-sectional diameter of the particles 14 is in the range of 5 to 1000 nm, preferably 5 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm.

(ii)粒子濃度
粒子14の濃度は、粒子の直径(L)、アスペクト比(L/L)に依存するが、歪速度10〜10000(1/s)の範囲内で粒子14が凝集を起こすためには、粒子濃度、粒子直径およびアスペクト比は、概ね下記の関係式を満たすことが好ましい。後述の液体12への分散性からは、粒子14の濃度は40vol%以下であることが分散安定性の点で相応しい。粒子14の濃度が40vol%を超える場合には、通常時(図1Aの状態)に針状形状の粒子が凝集してしまうおそれがある。粒子14の濃度の下限については、本発明者らが実施した実験からは、5vol%が最低量である。粒子14の凝集は、下記の関係式にしたがって起こる傾向にあるが、粒子濃度に従う凝集の度合いを考慮すると、5vol%が下限となる。したがって、粒子14の濃度は、液体12、繊維13、および粒子14から構成される複合材料の体積に対して、5〜40vol%、好ましくは10〜40vol%、より好ましくは10〜20vol%である。
(Ii) Particle Concentration The concentration of the particle 14 depends on the diameter (L 2 ) and the aspect ratio (L 1 / L 2 ) of the particle, but the particle 14 is within a strain rate of 10 to 10,000 (1 / s). In order to cause aggregation, it is preferable that the particle concentration, particle diameter, and aspect ratio generally satisfy the following relational expression. From the viewpoint of dispersibility in the liquid 12, which will be described later, the concentration of the particles 14 is preferably 40 vol% or less from the viewpoint of dispersion stability. When the concentration of the particles 14 exceeds 40 vol%, the needle-shaped particles may be aggregated at a normal time (the state shown in FIG. 1A). About the minimum of the density | concentration of the particle | grains 14, 5 vol% is the minimum amount from the experiment which the present inventors conducted. Aggregation of the particles 14 tends to occur according to the following relational expression, but when considering the degree of aggregation according to the particle concentration, 5 vol% is the lower limit. Therefore, the concentration of the particles 14 is 5 to 40 vol%, preferably 10 to 40 vol%, more preferably 10 to 20 vol% with respect to the volume of the composite material composed of the liquid 12, the fibers 13, and the particles 14. .

上記に規定した粒子の濃度は、アスペクト比5以上の針状形状の粒子の濃度であるが、本発明の衝撃低減部材では、後述するように、更に本発明の作用効果を損なわない範囲内において、アスペクト比5未満の球状形状の粒子14’を適量混合した粒子(14+14’)を用いてもよい。こうした場合の粒子(14+14’)の濃度についても、下記の関係式を満足するのが望ましく、液体への分散安定性、およびの粒子濃度に従う凝集の度合いを考慮すると、液体12、繊維13、および粒子14及び粒子14’から構成される複合材料の体積に対して、5〜40vol%、好ましくは10〜40vol%、より好ましくは10〜20volとするのが望ましい。この場合、下記関係式のアスペクト比、粒子濃度、粒子直径は、いずれも粒子(混合物)全体について測定した値を用いるものとする。   The concentration of the particles defined above is the concentration of acicular particles having an aspect ratio of 5 or more. However, in the impact reducing member of the present invention, as described later, within the range not further impairing the function and effect of the present invention. Alternatively, particles (14 + 14 ′) obtained by mixing an appropriate amount of spherical particles 14 ′ having an aspect ratio of less than 5 may be used. The concentration of the particles (14 + 14 ′) in this case also preferably satisfies the following relational expression. Considering the dispersion stability in the liquid and the degree of aggregation according to the particle concentration, the liquid 12, the fiber 13, and It is desirable that the volume is 5 to 40 vol%, preferably 10 to 40 vol%, more preferably 10 to 20 vol, with respect to the volume of the composite material composed of the particles 14 and the particles 14 ′. In this case, for the aspect ratio, the particle concentration, and the particle diameter in the following relational expressions, values measured for the entire particle (mixture) are used.

Figure 2008095708
Figure 2008095708

(iii)粒子の材質
粒子14の材質に関しては、衝撃低減部材を用いた従来にない薄い構造で、衝突時の歪速度の高いときに、硬くなることで衝突速度を低減しながら徐々に柔らかくなるのに適した材質からなる粒子であればよく、特に限定されない。例えば、アルミナ(ベーマイト(γアルミナ)、αアルミナなど)、シリカ、チタニア、ジルコニア、カルシア(酸化カルシウム)などの粒子を用いることができる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。上記の粒子直径、アスペクト比を経済的に有利に得るためには、アルミナ粒子がもっとも相応しい。本発明者らは、アルミナ原料を用いて、種々の温度、原料濃度で実施し、本発明に規定する、粒子の直径(短軸径)5〜1000nm、アスペクト比5以上の針状形状のアルミナ粒子を得ることができた。なお、本発明者らが実施例で製造したアルミナ粒子は、X線回折の結果から、ベーマイト(γアルミナ1水和物)であるが、後述するようにαアルミナの針状形状粒子も製造可能である。具体的には、後述する粒子の製造方法の項にて、説明する。
(Iii) Particle Material The material of the particle 14 is an unprecedented thin structure using an impact reducing member. When the strain rate at the time of collision is high, the particle 14 becomes hard and gradually softens while reducing the collision speed. There is no particular limitation as long as the particles are made of a material suitable for the above. For example, particles of alumina (boehmite (γ alumina), α alumina, etc.), silica, titania, zirconia, calcia (calcium oxide), or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. In order to obtain the above particle diameter and aspect ratio economically advantageously, alumina particles are most suitable. The present inventors use an alumina raw material at various temperatures and raw material concentrations, and are defined in the present invention as a needle-shaped alumina having a particle diameter (short axis diameter) of 5 to 1000 nm and an aspect ratio of 5 or more. Particles could be obtained. The alumina particles produced by the present inventors in the examples are boehmite (γ alumina monohydrate) from the results of X-ray diffraction, but α-alumina needle-shaped particles can also be produced as described later. It is. Specifically, it will be described in the section of particle production method described later.

(iv)粒子の製造方法
粒子14の製造方法としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知の製造方法を用いることができる。例えば、本発明者らは、アルミナ原料を用いて、種々の温度、原料濃度で実施し、本発明に規定する粒子直径5〜1000nm、アスペクト比5以上の針状形状のものを製造する方法などを用いることができる。
(Iv) Method for Producing Particles The method for producing the particles 14 is not particularly limited, and a conventionally known production method can be used. For example, the present inventors use an alumina raw material at various temperatures and raw material concentrations, and produce a needle-shaped product having a particle diameter of 5 to 1000 nm and an aspect ratio of 5 or more as defined in the present invention. Can be used.

具体的には、例えば、(1)特開2006−62905号公報に記載の製造方法のように、短軸長さ1〜10nm、長軸長さ20〜400nm、アスペクト比が5〜80であって、一般式Al・nHOで表されるアルミナ粒子の製造方法(一般式においてn=1であり、前記アルミナ粒子がベーマイト(γアルミナ1水和物)であるものの製造方法に適したものである。更に、アルミナ粒子が内部に中空部を有するものに適した製造方法でもある。)であって、アルミニウム金属塩水溶液中にアルカリ水溶液を添加し、得られた反応混合物中に水酸化アルミニウムのゲル状物質を生成する工程と、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を室温以上の第1の温度で第1の熱処理を施す工程と、前記第1の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を前記第1の熱処理における前記第1の温度よりも高い第2の温度で第2の熱処理を施す工程と、前記第2の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を前記第2の熱処理における前記第2の温度よりも低い第3の温度で第3の熱処理を施す工程と、前記第3の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を室温以上の第4の温度で第4の熱処理を施す工程と、を具えることを特徴とする、アルミナ粒子の製造方法により製造することができる。 Specifically, for example, (1) the short axis length is 1 to 10 nm, the long axis length is 20 to 400 nm, and the aspect ratio is 5 to 80 as in the manufacturing method described in JP-A-2006-62905. A method for producing alumina particles represented by the general formula Al 2 O 3 .nH 2 O (where n = 1 in the general formula and the alumina particles are boehmite (γ-alumina monohydrate)). Furthermore, it is also a production method suitable for the alumina particles having a hollow portion inside.) An alkaline aqueous solution is added to an aluminum metal salt aqueous solution, and the resulting reaction mixture is mixed with A step of generating a gel substance of aluminum hydroxide, a step of subjecting the reaction mixture containing the gel substance to a first heat treatment at a first temperature not lower than room temperature, and after the first heat treatment, the gel Matter Applying the second heat treatment to the reaction mixture containing the second heat treatment at a second temperature higher than the first temperature in the first heat treatment, and the reaction containing the gel substance after the second heat treatment. Subjecting the mixture to a third heat treatment at a third temperature lower than the second temperature in the second heat treatment; and after the third heat treatment, the reaction mixture containing the gel-like substance is brought to room temperature or higher And a step of performing a fourth heat treatment at the fourth temperature. The method can be produced by a method for producing alumina particles.

この際、前記アルミニウム金属塩水溶液濃度と前記アルカリ水溶液濃度との比は、モル比において、1:2〜4であることが望ましい。   In this case, the molar ratio of the aluminum metal salt aqueous solution concentration and the alkali aqueous solution concentration is preferably 1: 2 to 4.

また、前記アルミニウム金属塩水溶液の濃度は、1.0M〜3.0Mであることが望ましく、前記アルカリ水溶液の濃度は、4.0M〜10.0Mであることが望ましい。   The concentration of the aqueous aluminum metal salt solution is desirably 1.0 M to 3.0 M, and the concentration of the alkaline aqueous solution is desirably 4.0 M to 10.0 M.

更に、前記反応混合物のpHを変化させることにより、前記ベーマイト粒子の形態を変化させることが望ましい。   Furthermore, it is desirable to change the form of the boehmite particles by changing the pH of the reaction mixture.

また、前記第1の熱処理における前記第1の温度は、室温から140℃の温度範囲であることが望ましい。   The first temperature in the first heat treatment is preferably in the temperature range of room temperature to 140 ° C.

更に、前記第2の熱処理における前記第2の温度は、140℃〜250℃の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the second temperature in the second heat treatment is in a temperature range of 140 ° C. to 250 ° C.

更にまた、前記第3の熱処理における前記第3の温度は、130℃以下の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the third temperature in the third heat treatment is in a temperature range of 130 ° C. or lower.

また、前記第2の熱処理における前記第2の温度から、前記第3の熱処理における前記第3の温度までの冷却時間が10分以内であることが望ましい。   In addition, it is preferable that a cooling time from the second temperature in the second heat treatment to the third temperature in the third heat treatment is within 10 minutes.

更に、前記第4の熱処理における前記第4の温度は、100℃〜180℃の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the fourth temperature in the fourth heat treatment is in a temperature range of 100 ° C. to 180 ° C.

あるいは、(2)特開2006−62905号公報に記載の他の製造方法のように、短軸長さ1〜10nm、長軸長さ20〜400nm、アスペクト比が5〜80であって、一般式Al・nHOで表されるアルミナ粒子の製造方法(一般式においてn=0であり、前記アルミナ粒子がαアルミナであるものの製造方法に適したものである。更に、アルミナ粒子が内部に中空部を有するものに適した製造方法でもある。)であって、アルミニウム金属塩水溶液中にアルカリ水溶液を添加し、得られた反応混合物中に水酸化アルミニウムのゲル状物質を生成する工程と、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を室温以上の第1の温度で第1の熱処理を施す工程と、前記第1の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を前記第1の熱処理における前記第1の温度よりも高い第2の温度で第2の熱処理を施す工程と、前記第2の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を前記第2の熱処理における前記第2の温度よりも低い第3の温度で第3の熱処理を施す工程と、前記第3の熱処理の後、前記ゲル状物質を含む前記反応混合物を室温以上の第4の温度で第4の熱処理を施す工程と、前記第4の熱処理を経て得たベーマイト粒子に対して焼成処理を施す工程と、を具えることを特徴とする、アルミナ粒子の製造方法により製造することができる。 Alternatively, (2) as in other manufacturing methods described in JP-A-2006-62905, the minor axis length is 1 to 10 nm, the major axis length is 20 to 400 nm, the aspect ratio is 5 to 80, A method for producing alumina particles represented by the formula Al 2 O 3 .nH 2 O (in the general formula, n = 0, which is suitable for a production method in which the alumina particles are α-alumina. Furthermore, the alumina particles It is also a production method suitable for those having a hollow portion inside.) An alkaline aqueous solution is added to an aqueous aluminum metal salt solution, and an aluminum hydroxide gel-like substance is formed in the resulting reaction mixture. A step of subjecting the reaction mixture containing the gel-like substance to a first heat treatment at a first temperature equal to or higher than room temperature; and after the first heat treatment, the reaction mixture containing the gel-like substance is added to the first mixture. A step of performing a second heat treatment at a second temperature higher than the first temperature in the first heat treatment, and after the second heat treatment, the reaction mixture containing the gel substance is added to the second heat treatment. Performing a third heat treatment at a third temperature lower than the second temperature; and after the third heat treatment, the reaction mixture containing the gel-like substance is treated with a fourth temperature at a fourth temperature equal to or higher than room temperature. And a step of subjecting the boehmite particles obtained through the fourth heat treatment to a firing treatment, and a method of producing alumina particles.

この際、前記アルミニウム金属塩水溶液濃度と前記アルカリ水溶液濃度との比が、モル比において、1:2〜4であることが望ましい。   In this case, the molar ratio of the aluminum metal salt aqueous solution concentration and the alkaline aqueous solution concentration is preferably 1: 2-4.

また、前記アルミニウム金属塩水溶液の濃度は、1.0M〜3.0Mであることが望ましく、前記アルカリ水溶液の濃度は、4.0M〜10.0Mであることが望ましい。   The concentration of the aqueous aluminum metal salt solution is desirably 1.0 M to 3.0 M, and the concentration of the alkaline aqueous solution is desirably 4.0 M to 10.0 M.

更に、前記反応混合物のpHを変化させることにより、前記ベーマイト粒子の形態を変化させることが望ましい。   Furthermore, it is desirable to change the form of the boehmite particles by changing the pH of the reaction mixture.

また、前記第1の熱処理における前記第1の温度は、室温から140℃の温度範囲であることが望ましい。   The first temperature in the first heat treatment is preferably in the temperature range of room temperature to 140 ° C.

更に、前記第2の熱処理における前記第2の温度は、140℃〜250℃の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the second temperature in the second heat treatment is in a temperature range of 140 ° C. to 250 ° C.

更にまた、前記第3の熱処理における前記第3の温度は、130℃以下の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the third temperature in the third heat treatment is in a temperature range of 130 ° C. or lower.

また、前記第2の熱処理における前記第2の温度から、前記第3の熱処理における前記第3の温度までの冷却時間が10分以内であることが望ましい。   In addition, it is preferable that a cooling time from the second temperature in the second heat treatment to the third temperature in the third heat treatment is within 10 minutes.

更に、前記第4の熱処理における前記第4の温度は、100℃〜180℃の温度範囲であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the fourth temperature in the fourth heat treatment is in a temperature range of 100 ° C. to 180 ° C.

なお、本発明者らが実施例で製造したアルミナ粒子は、X線回折の結果から、ベーマイト(γアルミナ1水和物)であるが、上記したようにαアルミナも製造可能である。   The alumina particles produced by the present inventors in the examples are boehmite (γ alumina monohydrate) from the results of X-ray diffraction, but α alumina can also be produced as described above.

更に、(3)特願2004−259933号に記載の製造方法により製造することもできる。   Furthermore, it can also be manufactured by (3) the manufacturing method described in Japanese Patent Application No. 2004-259933.

また、従来公知の方法により、本願発明に規定するアスペクト比5以上の針状形状の他の材質(アルミナ以外の材質)による粒子を得ることもできる。   In addition, particles made of other materials (materials other than alumina) having a needle-like shape with an aspect ratio of 5 or more specified in the present invention can be obtained by a conventionally known method.

(v)球状形状の粒子14’
前記粒子14はアスペクト比5以上の針状形状の粒子であるが、更に本発明の作用効果を損なわない範囲内において、アスペクト比5未満の球状形状の粒子14’を適量含んでいてもよい。これは、安価に粒子を得るためには、アスペクト比の高い粒子だけでなく、安価に製造乃至入手可能なアスペクト比の低い粒子も併用し増量することが有効な手段となるためである。例えば、一般に知られているシリカ粒子の場合、球体に近い形状のため、アスペクト比は低下してしまうが、粒子を増量する上で、安価なシリカ粒子を用いることで部材もまた安価に提供することが可能となる。
(V) Spherical particles 14 ′
The particles 14 are needle-like particles having an aspect ratio of 5 or more, but may further contain an appropriate amount of spherical particles 14 ′ having an aspect ratio of less than 5 within a range not impairing the effects of the present invention. This is because, in order to obtain particles at a low cost, it is an effective means to increase not only particles having a high aspect ratio but also particles having a low aspect ratio that can be produced or obtained at low cost in combination. For example, in the case of generally known silica particles, the aspect ratio is reduced due to the shape close to a sphere, but when the amount of particles is increased, inexpensive silica particles are used to provide members at low cost. It becomes possible.

上記球状形状の粒子14’の形状としては、アスペクト比5未満、好ましくは1以下、より好ましくは1〜2の範囲である。   The shape of the spherical particles 14 ′ is less than 5, preferably 1 or less, more preferably 1 to 2 in aspect ratio.

球状形状の粒子14’の平均粒径としては、5〜1000nm、好ましくは5〜50nm、より好ましくは5〜20nmである。かかる球状形状の粒子14’の平均粒径に関しては、上記針状形状の粒子直径と同様の理由が当てはまるものであり、球状形状の粒子14’の平均粒径が小さいほど凝集しやすい傾向にある。こうした凝集は、球状形状の粒子14’の平均粒径が1000nm以下であることが必要である。球状形状の粒子14’の平均粒径が1000nmを超える場合、自動車の衝突において、乗員、歩行者が受ける歪速度である10〜10000(1/s)の範囲内で凝集が極めて起こりにくいからである。一方、下限は5nm以上が必要である。平均粒径5nm未満の粒子14’は事前(=図1Cに示すように、通常時であって、衝突などにより外部から応力を受けるなどして、圧縮方向に高い歪速度が与えられていない状態)の凝集が強く安定分散ができないため、本発明が意図する歪速度に応じて凝集状態が変化する、というメカニズムを得ることが困難となるおそれがある。球状形状の粒子14’の平均粒径が5nm未満の粒子は製造が困難で、実質的に製造が困難という点もある。なお、ここでいう、球状形状の粒子14’の平均粒径の測定方法に関しては、アスペクト比5以上の針状形状の粒子14の項で既に説明しているので、ここでの説明は省略する。   The average particle diameter of the spherical particles 14 ′ is 5 to 1000 nm, preferably 5 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. Regarding the average particle diameter of the spherical particles 14 ′, the same reason as the above-mentioned needle-shaped particle diameter applies, and the smaller the average particle diameter of the spherical particles 14 ′, the more likely to aggregate. . Such agglomeration requires that the average particle diameter of the spherically shaped particles 14 ′ is 1000 nm or less. When the average particle diameter of the spherical particles 14 'exceeds 1000 nm, the aggregation is extremely difficult to occur within a range of 10 to 10,000 (1 / s) which is a strain rate experienced by an occupant or a pedestrian in an automobile collision. is there. On the other hand, the lower limit is required to be 5 nm or more. Particles 14 ′ having an average particle size of less than 5 nm are in advance (= as shown in FIG. 1C, in a normal state, and are not given a high strain rate in the compression direction due to external stress due to collision or the like. ) Is strongly agglomerated and stable dispersion cannot be achieved, which may make it difficult to obtain a mechanism that the agglomerated state changes according to the strain rate intended by the present invention. The spherical particles 14 ′ having an average particle size of less than 5 nm are difficult to manufacture and are also difficult to manufacture. Note that the method for measuring the average particle diameter of the spherical particles 14 ′ here has already been described in the section of the needle-shaped particles 14 having an aspect ratio of 5 or more, so the description thereof is omitted here. .

球状形状の粒子14’の材質としては、特に制限されるものではないが、上記の如く、安価に製造乃至入手可能なものであることが望ましく、かかる観点からは、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、これらに制限されるものではない。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。   The material of the spherical particle 14 ′ is not particularly limited, but it is preferable that the spherical particle 14 ′ is manufactured or available at a low cost as described above. From this viewpoint, silica, calcium carbonate, and the like can be given. However, it is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more.

アスペクト比5以上の針状形状の粒子14の配合量(M)と、アスペクト比5未満の球状形状の粒子14’との配合量(M)との比率(M:M)は、上記に規定する粒子(14+14’)の濃度を満足する範囲において、M:M=100:0〜100、好ましくは100:25〜100、より好ましくは100:25〜50の範囲を満足するのが望ましい。一方、M100質量部に対してMが100質量部以下であれば、球状形状の粒子14’よりも表面エネルギーが大きい針状形状の粒子14の配合量が相対的に高く保持できるため、本発明の作用目的の1つである低い粒子濃度での凝集を有効に発現させることができる点で優れているほか、粒子濃度を下げられるので、流体12、繊維13、粒子14及び粒子14’から構成される複合材料の密度を下げることができる。M100質量部に対するMの下限は特に制限されるものではないが、25質量部以上であれば、球状形状の粒子14’の配合量を相対的に高くすることができるため、安価に粒子を得ることができる点で優れている。 The ratio (M 1 : M 2 ) between the blending amount (M 1 ) of the needle-shaped particles 14 having an aspect ratio of 5 or more and the blending amount (M 2 ) of the spherical particles 14 ′ having an aspect ratio of less than 5 is In the range satisfying the concentration of the particles (14 + 14 ′) defined above, M 1 : M 2 = 100: 0 to 100, preferably 100: 25 to 100, more preferably 100: 25 to 50 is satisfied. It is desirable to do. On the other hand, if M 2 is 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of M 1, the amount of acicular particles 14 having a larger surface energy than spherical particles 14 ′ can be kept relatively high. In addition to being excellent in that aggregation at a low particle concentration, which is one of the operational purposes of the present invention, can be effectively expressed, the particle concentration can be lowered, so that the fluid 12, the fiber 13, the particle 14 and the particle 14 can be reduced. The density of composite materials composed of 'can be lowered. The lower limit of M 2 with respect to 100 parts by mass of M 1 is not particularly limited, but if it is 25 parts by mass or more, the blending amount of the spherical particles 14 ′ can be relatively increased, so that it is inexpensive. It is excellent in that particles can be obtained.

(2)繊維13
次に繊維13について説明する。
(2) Fiber 13
Next, the fiber 13 will be described.

(i)繊維13の直径(L
繊維13は粒子(針状形状の粒子14、更に球状形状の粒子14’が配合される場合には、当該球状形状の粒子14’を含むものとする)の凝集を補助する役目と、衝撃低減部材11自体の形状安定性を担うものであることから、繊維13の直径は、重要なパラメータとなる。しっかりしたものが必要な場合は、繊維直径は大きい方が良く、逆にしなやかなものが必要であれば、繊維直径の小さいものが好ましい。但し、繊維直径が15μmを下回ると、粒子14、14’の凝集力が低下する傾向があるので、下限としては15μmが必要である。かかる観点から、繊維13の直径の下限としては、好ましくは20μm以上、より好ましくは25μm以上である。繊維13の直径の上限については、特に限定は無いが、本数が著しく減少し、粒子14、14’の凝集が起こりにくくなることから、実質的には1mm程度が上限となる。繊維13の直径の上限としては、好ましくは500μm以下、より好ましくは200μm以下である。
(I) Diameter of the fiber 13 (L 4 )
The fiber 13 serves to assist agglomeration of particles (in the case where the needle-shaped particles 14 and further the spherical particles 14 ′ are mixed, the spherical particles 14 ′ are included), and the impact reducing member 11. Since it is responsible for its own shape stability, the diameter of the fiber 13 is an important parameter. If a firm one is required, the fiber diameter should be large, and conversely if a flexible one is needed, one with a small fiber diameter is preferred. However, if the fiber diameter is less than 15 μm, the cohesive force of the particles 14, 14 ′ tends to decrease, so a lower limit of 15 μm is necessary. From this viewpoint, the lower limit of the diameter of the fiber 13 is preferably 20 μm or more, more preferably 25 μm or more. The upper limit of the diameter of the fiber 13 is not particularly limited, but the number is remarkably reduced and aggregation of the particles 14 and 14 ′ hardly occurs, so the upper limit is substantially about 1 mm. The upper limit of the diameter of the fiber 13 is preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less.

(ii)繊維13の長さ(L
繊維13の長さは、500μm以上が必要である。これは、繊維13に粒子14、14’が集まるため、繊維13が短いと粒子14、14’の凝集塊が小さくなり、凝集力が低下するためである。また、繊維13が短いと、通常時(図1Aの状態)に液体12中に安定的に分散しにくく、沈殿するおそれがあるためでもある。繊維13を柱にして、粒子14、14’が凝集するため、上述の繊維13の直径15μm以上で、500μm以上が必要な範囲となる。より好ましくは、繊維13の長さは10mm以上、さらに好ましくは1000mm以上である。繊維13の長さの上限は、任意である。例えば、繊維の形態が後述の織布や不織布の場合のように、限定はない。即ち、自動車の内装および/または外装に当該衝撃低減部材を封入した複合物を設置した衝撃低減部品の場合には、当該衝撃低減部品全体をカバーするような形状に切り出した織布ないし不織布形態の繊維を用いるのが望ましいが、これらに何ら制限されるものではない。織布や不織布ではなく、繊維(長繊維ないし短繊維の形態)のままで液体中に分散させる場合にも長さの上限はない。
(Ii) Length of the fiber 13 (L 3 )
The length of the fiber 13 needs to be 500 μm or more. This is because the particles 14 and 14 ′ gather on the fiber 13, and if the fiber 13 is short, the aggregates of the particles 14 and 14 ′ become small and the cohesive force decreases. Further, if the fibers 13 are short, it is difficult to stably disperse in the liquid 12 at normal times (the state shown in FIG. 1A), and there is a possibility that the fibers 13 may precipitate. Since the particles 14 and 14 ′ are aggregated using the fiber 13 as a column, the diameter of the above-described fiber 13 is 15 μm or more, and 500 μm or more is required. More preferably, the length of the fiber 13 is 10 mm or more, and more preferably 1000 mm or more. The upper limit of the length of the fiber 13 is arbitrary. For example, there is no limitation as in the case of a woven fabric or a non-woven fabric described later. In other words, in the case of an impact reduction part in which a composite in which the impact reduction member is sealed is installed in the interior and / or exterior of an automobile, a woven or non-woven fabric cut into a shape that covers the entire impact reduction part Although it is desirable to use a fiber, it is not restricted to these at all. There is no upper limit on the length even when the fibers (in the form of long fibers or short fibers) are dispersed in the liquid instead of the woven fabric or the non-woven fabric.

(iii)繊維13の材料(材質)
本発明者らが種々の繊維で検討を行った結果、粒子14、14’の凝集に関しては、繊維13の影響が、粒子濃度などの値に比べて極めて影響が小さいことが分かった。
(Iii) Material (material) of fiber 13
As a result of examinations by the present inventors with various fibers, it has been found that the influence of the fibers 13 on the aggregation of the particles 14 and 14 ′ is extremely small compared to the values such as the particle concentration.

よって、繊維13の材料(材質)としては、特に制限されず、例えば、アラミド繊維、ナイロン(登録商標)繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維などの有機繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維、炭素繊維(カーボンファイバー)などの無機繊維が用いられうる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。繊維の材質及び織り方の形態によって、衝撃低減部材11の貫通性は大きく影響を受けるため、特に耐貫通性を高めたい場合は、強度の高い繊維材料を選ぶことが望ましい。耐貫通性を高めたい場合は、アラミド繊維を用いることが好ましい。これは、繊維13にアラミド繊維とナイロン繊維とをそれぞれ用いて実施した場合に、ややアラミド繊維の方が、耐貫通性には優れている傾向が見られたためである。よって、本発明では、上記した種々の繊維を用いた硬度変化特性(=本発明が意図する歪速度に応じて凝集状態が変化する、というメカニズム特性)や耐貫通性等の特性を予め測定しておくことで、要求特性に応じた繊維を好適に選択することができる。但し、耐貫通性については、設置される部位によって要求特性が変わるので、特にここでは限定しない。   Therefore, the material (material) of the fiber 13 is not particularly limited, and examples thereof include organic fibers such as aramid fiber, nylon (registered trademark) fiber, polyester fiber, and polyurethane fiber, glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, and carbon fiber. Inorganic fibers such as (carbon fiber) can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The penetrability of the impact reducing member 11 is greatly affected by the fiber material and the weaving form. Therefore, it is desirable to select a fiber material with high strength, particularly when it is desired to increase the penetration resistance. When it is desired to improve penetration resistance, it is preferable to use an aramid fiber. This is because when the aramid fiber and the nylon fiber are used for the fibers 13, the aramid fibers tend to be slightly superior in penetration resistance. Therefore, in the present invention, characteristics such as hardness change characteristics (= mechanism characteristics that the aggregation state changes according to the strain rate intended by the present invention) and penetration resistance using the various fibers described above are measured in advance. Thus, it is possible to suitably select a fiber according to the required characteristics. However, the penetration resistance is not particularly limited here because the required characteristics vary depending on the part to be installed.

(iv)繊維13の形態
繊維13の形態については、特に制限されるものではなく、繊維を、長繊維ないし短繊維などの単繊維の形態のまま使用してもよいほか、こうした繊維を編んだ形態、織った形態、これら編み、織りしたものを積層した形態、不織布(繊維と繊維を適当な熱や接着剤、あるいは高圧水流のような物理的・化学的手段や機械的手段を用いて絡ませたり接着したりして作る布状シート)の形態などを用いてもよい。これらの形態は、1つの形態で用いてもよいし、2種以上の形態を併用しても良い。繊維13の形態としては、織布、不織布であることが望ましい形態である。織布、不織布の形態で用いる場合、単繊維に比べて取り扱いが容易であり、混合しやすい(特に衝撃低減部材を封入した複合物一面に存在させやすい)ため、液体12、粒子14、繊維13の複合工程(混合分散する工程)にあたって、繊維13の混合が簡単に行えるようになる。また、織布、不織布の形態で用いる場合、例えば、自動車の内装や外装の衝撃低減部品の設置面の一面(全面)に繊維13が存在することになり(後述する図5A参照のこと。)、耐貫通性がもっとも有利になり、破壊強度を高めることに寄与する。特に自動車のドア部品などに設置する場合には、その利点を享受することができる。
(Iv) Form of the fiber 13 The form of the fiber 13 is not particularly limited, and the fiber may be used in the form of a single fiber such as a long fiber or a short fiber, or such a fiber is knitted. Form, woven form, knitted, laminated form of woven fabric, non-woven fabric (fiber and fiber are entangled using appropriate heat and adhesives, physical or chemical means such as high-pressure water flow, or mechanical means Alternatively, a form of a cloth-like sheet formed by bonding or bonding may be used. These forms may be used in one form, or two or more forms may be used in combination. The form of the fiber 13 is preferably a woven fabric or a non-woven fabric. When used in the form of a woven fabric or a non-woven fabric, it is easier to handle than a single fiber and is easy to mix (especially, it is easy to be present on one side of a composite enclosing an impact reducing member). In the composite step (mixing and dispersing step), the fibers 13 can be easily mixed. Moreover, when using with the form of a woven fabric and a nonwoven fabric, the fiber 13 will exist in one surface (entire surface) of the installation surface of the impact reduction component of a vehicle interior or exterior, for example (refer FIG. 5A mentioned later). The penetration resistance is most advantageous and contributes to increasing the breaking strength. In particular, when it is installed on a door part of an automobile, the advantage can be enjoyed.

(v)繊維13の混合割合
繊維13の混合割合は、液体12、繊維13、および粒子14、14’から構成される複合材料の体積に対して、3〜30vol%、好ましくは10〜30vol%である。繊維13の混合割合が10vol%以上の場合には、低い濃度の粒子14、14’を用いた場合でも、高い歪速度が加えられた際に、粒子14、14’近傍に繊維13が存在するため、粒子14(14’)は繊維13に沿って凝集、あるいは繊維13を端点にして凝集し、連鎖構造をとることができる。これにより本発明が意図する歪速度に応じて凝集状態が変化するというメカニズムを得ることができる。一方、繊維13の混合割合が30vol%以下の場合、より低い濃度の粒子14、14’を用いても、高い歪速度が加えられた際に、低濃度の粒子14、14’近傍に繊維13がより確実に存在するため、低濃度の粒子14(14’)が効果的に繊維13に沿って凝集、あるいは繊維13を端点にして凝集し、連鎖構造をとることができる。これにより本発明が意図する歪速度に応じて凝集状態が変化するというメカニズムを得ることができる。繊維13の混合割合が30vol%を超えると、相対的に粒子の濃度が低下することになるため、歪速度に応じて凝集、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることで凝集状態が変化するというメカニズムを得るのが困難となるおそれがある。また、繊維13の混合割合が3vol%以上、好ましくは5vol%以上の場合には、このような連鎖構造を発現させるための粒子量を多くせざるを得なくなるおそれもなく好適である。
(V) Mixing ratio of fiber 13 The mixing ratio of fiber 13 is 3 to 30 vol%, preferably 10 to 30 vol%, with respect to the volume of the composite material composed of liquid 12, fiber 13, and particles 14 and 14 '. It is. When the mixing ratio of the fibers 13 is 10 vol% or more, the fibers 13 are present in the vicinity of the particles 14, 14 ′ when a high strain rate is applied even when the low concentration particles 14, 14 ′ are used. Therefore, the particles 14 (14 ′) can be aggregated along the fibers 13 or aggregated with the fibers 13 as end points to form a chain structure. As a result, it is possible to obtain a mechanism in which the aggregation state changes according to the strain rate intended by the present invention. On the other hand, when the mixing ratio of the fibers 13 is 30 vol% or less, the fibers 13 are in the vicinity of the low concentration particles 14, 14 ′ when a high strain rate is applied even if the lower concentration particles 14, 14 ′ are used. Therefore, the low concentration of the particles 14 (14 ′) can be effectively aggregated along the fibers 13 or aggregated with the fibers 13 as end points to form a chain structure. As a result, it is possible to obtain a mechanism in which the aggregation state changes according to the strain rate intended by the present invention. When the mixing ratio of the fibers 13 exceeds 30 vol%, the concentration of the particles is relatively lowered. Therefore, aggregation is performed according to the strain rate, the concentration is increased, and dilatancy (strain rate curability) is expressed. It may be difficult to obtain a mechanism for changing the state. Further, when the mixing ratio of the fibers 13 is 3 vol% or more, preferably 5 vol% or more, it is preferable that there is no fear that the amount of particles for expressing such a chain structure has to be increased.

(3)液体12
次に液体12について説明する。
(3) Liquid 12
Next, the liquid 12 will be described.

(i)液体の材料(材質)
液体12は、環境温度に対して液体自体が変質、変態しないことが不可欠である。また、粒子14、14’を安定的に分散させることができるものが望ましい。なお、粒子の分散性に関しては、必要に応じて、適当な分散安定剤(例えば、パラトルエンスルホン酸等)を加えて、粒子14、14’、更には単繊維(織布の場合には、特に分散させなくとも、図5Aに示すように液体中に存在させるようにしてもよい)を安定的に分散させるようにしてもよい。自動車用途としては、部位にもよるが−40℃〜90℃の温度域に対して、これらの特性を維持する必要がある。かかる観点から、自動車用途での液体12としては、−40℃〜90℃の温度域で変質、変態しないものが望ましい。この点から、水系のものは使用が困難である。上述の針状形状のアルミナ粒子14、更には球状形状のシリカ粒子14’などの粒子を安定的に分散する上で、エタノール、2−ブタノン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、エチレングリコール等の液体が好ましく用いられうる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。火災、揮発の防止という観点では、エチレングリコールが最も適している。
(I) Liquid material (material)
It is essential that the liquid 12 does not deteriorate or transform with respect to the environmental temperature. Moreover, what can disperse | distribute particle | grains 14 and 14 'stably is desirable. Regarding the dispersibility of the particles, if necessary, an appropriate dispersion stabilizer (for example, p-toluenesulfonic acid) is added to the particles 14, 14 ′, and even single fibers (in the case of a woven fabric, Even if it is not particularly dispersed, it may be made to exist in the liquid as shown in FIG. 5A). For automotive applications, it is necessary to maintain these characteristics in the temperature range of -40 ° C to 90 ° C, although it depends on the part. From this point of view, it is desirable that the liquid 12 for use in automobiles does not change or transform in the temperature range of −40 ° C. to 90 ° C. From this point, water-based ones are difficult to use. Liquids such as ethanol, 2-butanone, tetrahydrofuran, cyclohexanone, and ethylene glycol are preferably used to stably disperse the particles such as the needle-shaped alumina particles 14 and the spherical silica particles 14 '. sell. These may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of preventing fire and volatilization, ethylene glycol is most suitable.

(ii)液体12への粒子14、14’の分散安定性を改善する手段
液体12への分散を安定させるための粒子14、14’の処方については、既存の任意の手法を用いることができる。例えば、上述の針状形状のアルミナ粒子14、更には球状形状のシリカ粒子14’のいずれにおいても、粒子表面には水酸基を有しているため、水以外の液体には分散しにくい傾向がある。そこで、粒子14、14’の処方(表面処理ないし表面改質方法)としては、リン酸、スルホン酸、カルボン酸などの有機酸による処理、またはシランカップリング剤、チタンカップリング剤などによる疎水化処理等によって、エチレングリコールなどの有機溶媒(液体12)に十分分散を安定させることができる。なお、必要に応じて、p−トルエンスルホン酸などの分散剤(分散安定剤)を加えてもよい。
(Ii) Means for improving dispersion stability of particles 14, 14 ′ in liquid 12 For the formulation of particles 14, 14 ′ for stabilizing dispersion in liquid 12, any existing method can be used. . For example, any of the above-described acicular alumina particles 14 and spherical silica particles 14 'has a hydroxyl group on the particle surface, and thus tends to be difficult to disperse in liquids other than water. . Therefore, as a prescription (surface treatment or surface modification method) for the particles 14 and 14 ′, treatment with an organic acid such as phosphoric acid, sulfonic acid or carboxylic acid, or hydrophobization with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like. By the treatment or the like, the dispersion can be sufficiently stabilized in an organic solvent (liquid 12) such as ethylene glycol. In addition, you may add dispersing agents (dispersion stabilizer), such as p-toluenesulfonic acid, as needed.

(4)その他の添加剤
本発明の衝撃低減部材の複合材料には、上記液体、繊維及び粒子の他にも、本発明の作用効果を損なわない範囲であれば、更に必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤(例えば、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、チオエーテル、ホスファイト類及びこれらの置換体)、他の添加剤、p−トルエンスルホン酸などの分散剤(分散安定剤)、水等の添加剤を適量配合して用いてもよい。
(4) Other additives In addition to the liquid, fiber, and particles, the composite material of the impact reducing member of the present invention may be oxidized if necessary as long as the effects of the present invention are not impaired. Inhibitors, heat stabilizers (eg, hindered phenols, hydroquinones, thioethers, phosphites and their substitutes), other additives, dispersants such as p-toluenesulfonic acid (dispersion stabilizers), water, etc. You may mix | blend and use an appropriate amount for an additive.

次に、本発明の歩行者もしくは乗員の衝撃低減部品は、自動車の内装および/または外装に本発明の衝撃低減部材を内包した複合物を設置したことを特徴とするものである。   Next, the impact reducing component for a pedestrian or passenger of the present invention is characterized in that a composite containing the impact reducing member of the present invention is installed in the interior and / or exterior of an automobile.

本発明の衝撃低減部品22は、以上説明してきた、液体12、粒子14、繊維13から構成される複合材料(=衝撃低減部材11)を適当な封入容器21に内包(封入)した構造体(=複合物)を自動車の内装や外装に用いることで、乗員や歩行者の障害を低減できる衝撃低減部品(自動車内装のピラーや外装のバンパーフードなど)を提供することができる。   The impact reducing component 22 of the present invention is a structure (encapsulated) in which a composite material (= impact reducing member 11) composed of the liquid 12, the particles 14, and the fibers 13 is encapsulated (enclosed) in an appropriate enclosure 21 described above. = Composite) can be used in the interior and exterior of automobiles to provide impact reduction parts (such as automobile interior pillars and exterior bumper hoods) that can reduce obstacles to passengers and pedestrians.

(i)封入容器21の材質
複合材料(=衝撃低減部材11)を封入するのに用いられる封入容器21の材質(包材)としては、使用目的に応じて、適宜決定すればよく、例えば、ポリエステル、ポリウレタン等の樹脂製のシートや容器に内包したもの、金属と樹脂の多層シート(ラミネートシート)に内包したもの、アルミニウム等の金属製の容器に内包したものなどを用いることができる。これらは、衝突時に、内容物の衝撃低減部材が歪印加で針状形状粒子が凝集、高濃度化し、ダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることができるように、素早くかつ容易に変形するものを用いる必要がある。好ましくは、形状自由度が得られやすくい材質のものを用いるのが望ましく、ポリエステル、ポリウレタンなどを好適に利用することができる。
(I) Material of Encapsulating Container 21 The material (packaging material) of the enclosing container 21 used for enclosing the composite material (= impact reducing member 11) may be appropriately determined according to the purpose of use. A resin sheet or container such as polyester or polyurethane, a metal or resin multilayer sheet (laminated sheet), or a metal container such as aluminum can be used. These are those that quickly and easily deform so that the impact-reducing member of the contents can agglomerate and increase the concentration of the needle-shaped particles by applying strain and develop dilatancy (strain rate curability) at the time of collision. Must be used. Preferably, it is desirable to use a material that is easy to obtain a degree of freedom of shape, and polyester, polyurethane, and the like can be suitably used.

(ii)封入容器21の厚さ
封入容器の厚さは、用いる材質の種類によって強度や変形のし易さなどが異なることから、一義的に規定するのは困難であり、事前に実施例に示すような実験を通じて、最適な厚さを決定すればよい。特に衝撃低減部材全体の厚さを1cm以下にするのが望ましいことから、封入容器の厚さは4〜8mm、好ましくは4〜6mmである。封入容器の厚さが4mm以上あれば、形状保持性が優れるほか、衝突時に加わる衝撃で、容器が破損して内容物が漏出することなく、所望のダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させることができる程度の適度な強度を保持することができる。一方、封入容器の厚さが1cm以下、好ましくは8mm以下、とりわけ6mm以下であれば、衝撃低減部材全体の厚さを薄くすることができ、種々の適用先が選定できるようになる。特に、内装材(例えば、内装ピラー)などに利用するような場合、エアバックが動作する20ms程度(衝突からの時間)の短時間で、衝撃低減部材にダイラタンシー(歪速度硬化性)を発現させ、硬さのピークを持っていくことができ、頭部障害値(HIC値)を低減でき、乗員の安全を確保することができる点で優れている。また、歩行者に対しても、衝突から20ms程度の短時間で硬さのピークを持っていくことにより、頭部障害値に代表される人体へのダメージを低減できる点で優れている。
(Ii) Thickness of Encapsulating Container 21 The thickness of the enclosing container 21 is difficult to define uniquely because the strength and ease of deformation differ depending on the type of material used. The optimum thickness may be determined through experiments as shown. In particular, since it is desirable that the thickness of the entire impact reducing member is 1 cm or less, the thickness of the enclosure is 4 to 8 mm, preferably 4 to 6 mm. If the thickness of the sealed container is 4 mm or more, the shape retainability is excellent, and the desired dilatancy (strain rate curability) is developed without causing the container to break and the contents to leak due to the impact applied at the time of collision. It is possible to maintain an appropriate strength to the extent that it can be produced. On the other hand, if the enclosure has a thickness of 1 cm or less, preferably 8 mm or less, particularly 6 mm or less, the thickness of the entire impact reducing member can be reduced, and various application destinations can be selected. In particular, when used for interior materials (for example, interior pillars), the dilatancy (strain rate curability) is developed in the impact reducing member in a short time of about 20 ms (time from the collision) when the airbag operates. It is excellent in that the hardness peak can be taken, the head injury value (HIC value) can be reduced, and the safety of the occupant can be ensured. Also, it is excellent in that a pedestrian can reduce damage to a human body represented by a head disorder value by having a hardness peak in a short time of about 20 ms after a collision.

(iii)封入容器21の形状
封入容器の形状は、特に制限されるものではなく、使用目的に応じて適宜決定すればよい。そのため、例えば、図5に示すような、同じ厚さの封入容器にしてもよいし、適用部位に応じて、凹凸形状や湾曲形状を有するような封入容器を用いてもよい。
(Iii) Shape of Enclosed Container 21 The shape of the enclosed container is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the purpose of use. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, sealed containers having the same thickness may be used, or sealed containers having an uneven shape or a curved shape may be used depending on the application site.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例に示す形態のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to only the forms shown in the following examples.

なお、以下の実施例、比較例における吸収エネルギーは、以下の方法にて計測した結果であり、撃芯が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測した。   In addition, the absorbed energy in the following examples and comparative examples is a result measured by the following method, and the energy absorbed until the hitting core was stopped was measured.

<吸収エネルギーの計測方法>
・ASTM D3763「Standard test method for high−speed punncture propertise of plastic」に従って計測した。
<Measurement method of absorbed energy>
-Measured according to ASTM D3763 "Standard test method for high-speed puncture property of plastic".

・試験条件
撃芯;φ1/2インチ
先端;R1/4インチ
荷重;125N
試験温度;23℃
衝突初期の歪速度;2200 1/s
また、以下の実施例、比較例における粒子および繊維の形状、長さ、断面は、以下の分析方法および分析機器にて計測した結果である。
・ Test conditions Strike core; φ1 / 2 inch Tip; R1 / 4 inch Load; 125N
Test temperature: 23 ° C
Initial strain rate: 2200 1 / s
Moreover, the shape, length, and cross section of the particle | grains and fiber in a following example and a comparative example are the results measured with the following analysis methods and analytical instruments.

<(a)粒子形状の計測方法>
試料(アルミナ粒子またはシリカ粒子)を純水(2段蒸留水)にて希釈後、超音波洗浄器にて15分間かけた。その後銅メッシュ上の親水処理済カーボン被覆コロジオン膜に試料を塗布し、乾燥させ観察試料を準備した。透過型電子顕微鏡(TEM)にて、その試料の電子顕微鏡像を120KV、70mA、10万倍にて撮影して、観察した。
<(A) Particle shape measurement method>
A sample (alumina particles or silica particles) was diluted with pure water (two-stage distilled water) and then applied for 15 minutes with an ultrasonic cleaner. Thereafter, a sample was applied to a hydrophilically treated carbon-coated collodion film on a copper mesh and dried to prepare an observation sample. An electron microscope image of the sample was taken at 120 KV, 70 mA, 100,000 times, and observed with a transmission electron microscope (TEM).

・TEM用銅メッシュ:マイクログリット150−Bメッシュ、カーボン補強済み 応研商事株式会社
・透過型電子顕微鏡:JEOLJEM−1200EXII 日本電子株式会社
<(b)粒子長さの計測方法>
上記(a)での透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した写真を市販のスキャナーで電子データとして取り込み、市販のパソコン上で長さを測るソフトを用いて粒子の長さを測定した。粒子の短軸長さ(直径ないし短軸径)、長軸長さ共にそれぞれ無作為に100個体選び、測定するものとした。
-Copper mesh for TEM: Micro grit 150-B mesh, carbon reinforced Oken Shoji Co., Ltd.-Transmission electron microscope: JEOLJEM-1200EXII JEOL Ltd. <(b) Particle length measurement method>
The photograph taken with the transmission electron microscope (TEM) in (a) above was taken in as electronic data with a commercially available scanner, and the length of the particles was measured using software for measuring the length on a commercially available personal computer. 100 particles were randomly selected and measured for both the short axis length (diameter or short axis diameter) and long axis length of the particles.

ソフト名:Scion Image for Windows(登録商標) Scion corp.
<(c)粒子断面の計測方法>
凍結乾燥して得られた粒子(アルミナ粒子またはシリカ粒子)をエボキシ樹脂に入れ、粒子を樹脂に包理した。硬化した樹脂を常温にてウルトラミクロトームを用いて厚さ約60〜100nmに薄片化した。その後、TEM用グリッドに薄片をつけ、観察試料を準備した。透過型電子顕微鏡にてその試料の電子顕徹鏡像を300KV、40万倍にて撮影し、観察した。
Software name: Scion Image for Windows (registered trademark) Scion corp.
<(C) Particle Cross Section Measurement Method>
Particles (alumina particles or silica particles) obtained by lyophilization were placed in an ethoxy resin, and the particles were embedded in the resin. The cured resin was sliced to a thickness of about 60 to 100 nm using an ultramicrotome at room temperature. Thereafter, a thin piece was attached to the TEM grid to prepare an observation sample. An electron microscope image of the sample was taken with a transmission electron microscope at 300 KV and 400,000 magnifications and observed.

・エポキシ樹脂:EPON812応研商事株式会社
・ウルトラミクロトーム:FC−S型ミクロトームREICHERT社
・透過型電子顕微鏡:H−9000株式会社日立製作所
<(d)繊維の長さ、直径の計測方法>
乾固させた試料を走査電子顕微鏡で写真撮影し、得られた写真を市販のスキャナーで電子データとして取り込み、市販のパソコン上で長さを測るソフトを用いて繊維の長さ、直径を測定するものとした。
-Epoxy resin: EPON 812 Oken Shoji Co., Ltd.-Ultra microtome: FC-S type microtome REICHERT company-Transmission electron microscope: H-9000 Hitachi, Ltd. <(d) Measurement method of fiber length and diameter>
Take a photograph of the dried sample with a scanning electron microscope, capture the obtained photograph as electronic data with a commercially available scanner, and measure the length and diameter of the fiber using software for measuring the length on a commercially available personal computer. It was supposed to be.

また、以下の実施例1〜5で用いた直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子は、以下の製造方法により、作製したものを使用した。 In addition, the needle-shaped alumina particles having an aspect ratio of 10 having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm used in Examples 1 to 5 below were prepared by the following manufacturing method. did.

<針状形状のアルミナ粒子の製造方法>
機械攪拌機を備えたテフロン製ビーカーに塩化アルミニウム六水和物(2.0M,40ml,25℃)を入れ、恒温槽で10℃に保ちつつ、攪拌(700rpm)しながら水酸化ナトリウム(5.10M,40ml,25℃)を約6分かけて滴下した。滴下終了後さらに10分間攪拌を続け、攪拌終了後、溶液のpHを測定した(pH=7.08)。溶液をテフロンライナーを備えたオートクレーブに代え密栓し、オーブンで120℃、24時間経時させた(第1の熱処理)。第1の熱処理の終了後、前記オートクレーブをオイルバスヘ移し、180℃、30分間加熱した(第2の熱処理)。第2の熱処理終了後、前記オートクレーブを流水へ入れ、急速冷却(約10℃)をした(第3の熱処理)。第3の熱処理終了後、前記オートクレーブを再びオーブンヘ入れ150℃で、1日加熱を続けた(第4の熱処理)。
<Method for producing needle-shaped alumina particles>
In a Teflon beaker equipped with a mechanical stirrer, aluminum chloride hexahydrate (2.0 M, 40 ml, 25 ° C.) was placed, and maintained at 10 ° C. in a constant temperature bath, while stirring (700 rpm), sodium hydroxide (5.10 M) , 40 ml, 25 ° C.) was added dropwise over about 6 minutes. Stirring was continued for another 10 minutes after the completion of dropping, and the pH of the solution was measured after the stirring was completed (pH = 7.08). The solution was replaced with an autoclave equipped with a Teflon liner and sealed, and aged in an oven at 120 ° C. for 24 hours (first heat treatment). After completion of the first heat treatment, the autoclave was transferred to an oil bath and heated at 180 ° C. for 30 minutes (second heat treatment). After completion of the second heat treatment, the autoclave was put into running water and rapidly cooled (about 10 ° C.) (third heat treatment). After completion of the third heat treatment, the autoclave was again placed in an oven and heated at 150 ° C. for one day (fourth heat treatment).

その後、前記オートクレーブを流水で冷やし、遠心分離(30000rpm,30min)で上澄み除去後、遠心水洗3回、水メタノール混合溶液(体積比 水:メタノール、0.5:9.5)遠心洗浄を1回行った。その後、凍結乾燥機を用いて乾燥させることにより無色結晶を得た。この無色結晶はX線回折の結果、ベーマイトであることが判明した。また、TEMを用いて粒子のサイズを調べたところ、長軸長さ100nm、短軸長さ(径)10nm、アスペクト比が約10の針状であることが判明した。   Thereafter, the autoclave is cooled with running water, and the supernatant is removed by centrifugation (30000 rpm, 30 min), followed by washing with centrifugal water three times and a water methanol mixed solution (volume ratio water: methanol, 0.5: 9.5) once with centrifugal washing. went. Then, colorless crystals were obtained by drying using a freeze dryer. This colorless crystal was found to be boehmite as a result of X-ray diffraction. Further, when the size of the particles was examined using TEM, it was found that the particles had a needle shape with a major axis length of 100 nm, a minor axis length (diameter) of 10 nm, and an aspect ratio of about 10.

(実施例1)
図2に記載の厚さ1mmの袋状のポリエステルシート21(外形10cm×10cm)に、下記の液体12、繊維13および粒子14の混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)160cmを充填した。図3及び図4に記載のように全周5mmの圧着しろ(圧着部)23をとって封入し、封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製した。図4における封入体22の厚さ(H)は約20mmである。
(Example 1)
A bag-like polyester sheet 21 (outer shape 10 cm × 10 cm) having a thickness of 1 mm shown in FIG. 2 was filled with 160 cm 3 of a mixture of the following liquid 12, fiber 13 and particles 14 (composite material = impact buffer member 11). As shown in FIGS. 3 and 4, a crimping margin (crimped portion) 23 having a total circumference of 5 mm was taken and sealed to produce an enclosure (composite = impact reducing component) 22. The thickness (H) of the enclosure 22 in FIG. 4 is about 20 mm.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ガラス繊維、直径(L)15μm、長さ(L)500μm
粒子14;直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子
体積混合割合;液体12:繊維13:粒子14=90:5:5
上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、460Jのエネルギー吸収が計測された。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; glass fiber, diameter (L 4 ) 15 μm, length (L 3 ) 500 μm
Particle 14; Acicular alumina particles having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm and an aspect ratio of 10 Volume mixing ratio; Liquid 12: Fiber 13: Particle 14 = 90: 5: 5
As a result of measuring the energy absorbed until the strike core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, energy absorption of 460J was measured.

(実施例2)
混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)を以下のものに代えたこと以外は、実施例1と同様に封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製し、吸収エネルギーを計測した。
(Example 2)
An encapsulant (composite = impact reducing component) 22 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture (composite material = impact buffer member 11) was changed to the following, and the absorbed energy was measured.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ガラス繊維、直径(L)15μm、長さ(L)500μm
粒子14;直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子
体積混合割合;液体12:繊維13:粒子14=80:5:15
上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、420Jのエネルギー吸収が計測された。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; glass fiber, diameter (L 4 ) 15 μm, length (L 3 ) 500 μm
Particle 14; Acicular alumina particles having an aspect ratio of 10 having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm; volume mixing ratio; liquid 12: fiber 13: particle 14 = 80: 5: 15
As a result of measuring the energy absorbed until the hitting core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, the energy absorption of 420J was measured.

(実施例3)
混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)を以下のものに代えたこと以外は、実施例1と同様に封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製し、吸収エネルギーを計測した。
(Example 3)
An encapsulant (composite = impact reducing component) 22 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture (composite material = impact buffer member 11) was changed to the following, and the absorbed energy was measured.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ガラス繊維、直径(L)15μm、長さ(L)500μm
粒子14;直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子
体積混合割合;液体12:繊維13:粒子14=55:5:40
上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、660Jのエネルギー吸収が計測された。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; glass fiber, diameter (L 4 ) 15 μm, length (L 3 ) 500 μm
Particle 14; Acicular-shaped alumina particles having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm and an aspect ratio of 10 Volume mixing ratio; Liquid 12: Fiber 13: Particle 14 = 55: 5: 40
As a result of measuring the energy absorbed until the strike core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, the energy absorption of 660 J was measured.

(実施例4)
混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)を以下のものに代えたこと以外は、実施例1と同様に封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製し、吸収エネルギーを計測した。
Example 4
An encapsulant (composite = impact reducing component) 22 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture (composite material = impact buffer member 11) was changed to the following, and the absorbed energy was measured.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ナイロン繊維を用いた織布形態;繊維の直径(L)130μm、繊維の長さ(L)(=織布の1辺の長さ)90mm、織布の厚さ(図5Bの符号h参照)270μm、織布の糸間距離(=縦糸13a間ないし横糸13b間;図5Bの符号d参照)155μm、織布の空隙率30%
粒子14;直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子
体積混合割合;液体12:繊維13:粒子14=70:5:25
なお、本実施例では、ナイロン繊維を用いた織布形態の繊維13は、図5Aに記載のように、2枚使用した。このナイロン繊維を用いた織布形態の繊維13の大きさは、封入体(複合物=衝撃低減部品)22内の大きさに相当するサイズ、即ち、縦90mm×横90mm×厚さ270μmのものを用いた。また、本実施例でも、図2の袋状のポリエステルシート21に、上記液体12、繊維13および粒子14の混合物160cmを充填し、封入したが、ここでは、これら混合物のうち、まず2枚の繊維13を図5Aのように袋状のポリエステルシート21内に挿入し、その後、液体12と粒子14の混合物を充填し、封入した。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; woven fabric form using nylon fiber; fiber diameter (L 4 ) 130 μm, fiber length (L 3 ) (= length of one side of woven fabric) 90 mm, Thickness (see symbol h in FIG. 5B) 270 μm, distance between yarns of woven fabric (= between warp yarns 13a to weft yarn 13b; see symbol d in FIG. 5B) 155 μm, porosity of woven fabric 30%
Particle 14; Acicular alumina particles having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm and an aspect ratio of 10 Volume mixing ratio; Liquid 12: Fiber 13: Particle 14 = 70: 5: 25
In this example, two woven fabric fibers 13 using nylon fibers were used as shown in FIG. 5A. The size of the fiber 13 in the form of a woven fabric using the nylon fiber corresponds to the size in the enclosure (composite = impact reducing component) 22, that is, the length 90 mm × width 90 mm × thickness 270 μm. Was used. Also in this example, the bag-shaped polyester sheet 21 of FIG. 2 was filled with 160 cm 3 of the mixture of the liquid 12, the fiber 13 and the particles 14 and enclosed, but here, first of these mixtures, two sheets 5A was inserted into a bag-like polyester sheet 21 as shown in FIG. 5A, and then the mixture of liquid 12 and particles 14 was filled and sealed.

上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、840Jのエネルギー吸収が計測された。   As a result of measuring the energy absorbed until the hitting core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, the energy absorption of 840J was measured.

(実施例5)
液体12、繊維13および粒子14の混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)を下記の液体12、繊維13、粒子14及び粒子14’の混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)に代えたこと以外は、実施例1と同様に封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製し、吸収エネルギーを計測した。
(Example 5)
Other than replacing the mixture of liquid 12, fiber 13 and particle 14 (composite material = impact buffer member 11) with the following mixture of liquid 12, fiber 13, particle 14 and particle 14 ′ (composite material = impact buffer member 11) Produced the inclusion body (composite = impact reducing part) 22 in the same manner as in Example 1 and measured the absorbed energy.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ナイロン繊維を用いた織布形態;繊維(L)の直径130μm、繊維の長さ(L)(=織布の1辺の長さ)90mm、織布の厚さ(図5Bの符号h参照)270μm、織布の糸間距離(=縦糸13a間ないし横糸13b間;図5Bの符号d参照)155μm、織布の空隙率30%
粒子14;直径(L)10nm、長さ(L)100nmのアスペクト比10の針状形状のアルミナ粒子
粒子14’;平均粒径15nm(即ち、直径(L)15nm、長さ(L)15nm)のアスペクト比がほぼ1)の球状形状のシリカ粒子
アルミナ粒子14とシリカ粒子14’は、1:1(体積比)で混合した。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; woven fabric form using nylon fiber; fiber (L 4 ) diameter 130 μm, fiber length (L 3 ) (= length of one side of woven fabric) 90 mm, Thickness (see symbol h in FIG. 5B) 270 μm, distance between yarns of woven fabric (= between warp yarns 13a to weft yarn 13b; see symbol d in FIG. 5B) 155 μm, porosity of woven fabric 30%
Particle 14; Acicular-shaped alumina particles having a diameter (L 2 ) of 10 nm and a length (L 1 ) of 100 nm and an aspect ratio of 10 Particle 14 ′; Average particle diameter of 15 nm (ie, diameter (L 2 ) of 15 nm, length (L 1 ) Spherical silica particles having an aspect ratio of 15 nm) of approximately 1) The alumina particles 14 and the silica particles 14 'were mixed at 1: 1 (volume ratio).

体積混合割合;液体12:繊維13:粒子(14+14’)=70:5:25
なお、本実施例でも、ナイロン繊維を用いた織布形態の繊維13は、図5Aに記載のように、2枚使用した。このナイロン繊維を用いた織布形態の繊維13の大きさは、封入体(複合物=衝撃低減部品)22内の大きさに相当するサイズ、即ち、縦90mm×横90mm×厚さ270μmのものを用いた。本実施例でも、図2の袋状のポリエステルシート21に、上記液体12、繊維13、粒子14及び粒子14’の混合物160cmを充填し、封入したが、ここでは、これら混合物のうち、まず2枚の繊維13を図5Aのように袋状のポリエステルシート21内に挿入し、その後、液体12、粒子14及び粒子14’の混合物を充填し、封入した。
Volume mixing ratio; liquid 12: fiber 13: particle (14 + 14 ′) = 70: 5: 25
Also in this example, two woven fabric fibers 13 using nylon fibers were used as shown in FIG. 5A. The size of the fiber 13 in the form of a woven fabric using the nylon fiber corresponds to the size in the enclosure (composite = impact reducing component) 22, that is, the length 90 mm × width 90 mm × thickness 270 μm. Was used. Also in this example, the bag-like polyester sheet 21 of FIG. 2 was filled with 160 cm 3 of the mixture of the liquid 12, the fiber 13, the particles 14 and the particles 14 ′ and sealed. Here, among these mixtures, Two fibers 13 were inserted into a bag-like polyester sheet 21 as shown in FIG. 5A, and then filled with a mixture of liquid 12, particles 14 and particles 14 ′ and sealed.

上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、780Jのエネルギー吸収が計測された。   As a result of measuring the energy absorbed until the hitting core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorption energy required for penetration, the energy absorption of 780J was measured.

(比較例1)
従来構造(座屈構造)を模擬したものとしてポリプロピレンにて、図6及び図7に記載の形状のリブ付き板67とリブなし板79を(嵌め)合わせた衝撃低減部品を用いて、実施例1などと同じエネルギー吸収の計測を行った。
(Comparative Example 1)
As an example of a conventional structure (buckling structure), an impact reduction component in which a ribbed plate 67 and a ribless plate 79 having the shapes shown in FIGS. The same energy absorption measurement as 1 was performed.

ここで、図6は、リブ68付き板67で、ベース部分の板67は、板厚2mmであり、リブ68部分は、リブ肉厚1mm、リブ高さ16mmである。リブ68は、7mm間隔で9本設置されている。図7Aは、図6のリブ付き板に(嵌め)合わせる板79で、板厚2mmのリブなし板である。図7Bに示すように、図6及び図7Aに記載の形状のリブ68付き板67とリブなし板79を(嵌め)合わせることで衝撃低減部品71が形成されている。   Here, FIG. 6 shows a plate 67 with ribs 68. The base plate 67 has a plate thickness of 2 mm, and the rib 68 portion has a rib thickness of 1 mm and a rib height of 16 mm. Nine ribs 68 are provided at intervals of 7 mm. FIG. 7A is a plate 79 that is fitted (fitted) to the ribbed plate of FIG. 6 and is a ribless plate having a thickness of 2 mm. As shown in FIG. 7B, the impact reducing component 71 is formed by (fitting) the plate 67 with ribs 68 and the plate 79 without ribs having the shapes shown in FIGS. 6 and 7A.

上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、280Jのエネルギー吸収が計測された。   As a result of measuring the energy absorbed until the hitting core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, energy absorption of 280J was measured.

(比較例2)
混合物(複合材料=衝撃緩衝部材11)を以下のものに代えたこと以外は、実施例1と同様に封入体(複合物=衝撃低減部品)22を作製し、吸収エネルギーを計測した。
(Comparative Example 2)
An encapsulant (composite = impact reducing component) 22 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture (composite material = impact buffer member 11) was changed to the following, and the absorbed energy was measured.

液体12;エチレングリコール
繊維13;ガラス繊維、直径(L)15μm、長さ(L)500μm
体積混合割合;液体12:繊維13:粒子14=95:5:0
上記の計測条件によって、撃芯41が停止するまでに吸収されたエネルギーを計測し、貫通に要する吸収エネルギーを算出した結果、20Jのエネルギー吸収が計測された。
Liquid 12; ethylene glycol fiber 13; glass fiber, diameter (L 4 ) 15 μm, length (L 3 ) 500 μm
Volume mixing ratio; liquid 12: fiber 13: particle 14 = 95: 5: 0
As a result of measuring the energy absorbed until the hitting core 41 stopped under the above measurement conditions and calculating the absorbed energy required for penetration, the energy absorption of 20J was measured.

実施例1〜5及び比較例1、2の結果を表1に示す。   The results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.

Figure 2008095708
Figure 2008095708

表1に示すように、実施例1〜5と比較例1〜2との比較から、本発明の衝撃低減部材及びこれを用いた衝撃低減部材は、薄い構造にもかかわらず、高いエネルギーを吸収することができることが確認できた。このことから、自動車等の衝撃緩衝が必要な部位に好適に利用できることが分かる。   As shown in Table 1, from the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the impact reducing member of the present invention and the impact reducing member using the same absorb high energy despite the thin structure. I can confirm that I can do it. From this, it can be seen that the present invention can be suitably used for a part that needs shock buffering such as an automobile.

なお、上記実施例と比較例とで対比可能なように、衝撃低減部品(封入体)の厚さを2cmとしているが、これは、比較例1の座屈構造では、これ以下にすると、もはやエネルギー吸収が困難であり、衝撃低減部品として体をなさず対比困難なため、2cmとしたものである。一方、上記実施例では、本発明の目的である、内装材(例えば、内装ピラー裏面)への設置や外装材(例えば、エンジンフード裏面やバンパー)への設置にあって、レイアウトや見栄え(意匠性)に影響を及ぼさないような薄型(特に、1cm以下の厚さ)でも、十分なエネルギー吸収ができることを特徴とするものである。かかる観点から、本実施例1〜5について、さらに混合物(衝撃低減部材)の充填量を変えて、厚さ1cmと0.5cmの衝撃低減部品(封入体)を作製し、エネルギー吸収を計測したが、上記表1に示す高いエネルギー吸収値と大差のない結果が得られることが確認できた。この際、実施例1〜3では混合物の体積混合割合は変えずに充填量のみ変えて厚さの異なる衝撃低減部品(封入体)を作製した。また実施例4、5では、繊維13に同じ織布を用い、液体と粒子の体積混合割合は変えずに、液体と粒子の混合物の充填量のみ変えて厚さの異なる衝撃低減部品(封入体)を作製した。   The thickness of the impact reducing component (encapsulated body) is set to 2 cm so that the above example and the comparative example can be compared. However, in the buckling structure of the comparative example 1, when the thickness is less than this, it is no longer necessary. Since it is difficult to absorb energy and it is difficult to compare without making a body as an impact reducing part, it is 2 cm. On the other hand, in the above embodiment, the layout and appearance (design) are the object of the present invention in the installation on the interior material (for example, the back surface of the interior pillar) or the exterior material (for example, the back surface of the engine hood or the bumper). Even if it is thin (especially thickness of 1 cm or less) that does not affect the property, sufficient energy absorption can be achieved. From this point of view, for Examples 1 to 5, the amount of the mixture (impact reducing member) was further changed to produce impact reducing parts (inclusion bodies) having a thickness of 1 cm and 0.5 cm, and energy absorption was measured. However, it has been confirmed that the high energy absorption values shown in Table 1 and the results are not different from each other. At this time, in Examples 1 to 3, impact reduction parts (encapsulated bodies) having different thicknesses were produced by changing only the filling amount without changing the volume mixing ratio of the mixture. In Examples 4 and 5, the same woven fabric is used for the fibers 13, and the volume reduction ratio of the liquid and particles is not changed. ) Was produced.

本発明を実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨内であれば種々の変形が可能である。液体、繊維、粒子の他に加える、酸化防止剤及び熱安定剤等の添加剤、これらを包む素材に関しても適宜用途に応じて改変可能である。   Although the present invention has been described in detail with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various modifications are possible within the scope of the present invention. In addition to liquids, fibers, and particles, additives such as antioxidants and heat stabilizers, and materials surrounding them can be appropriately modified according to the intended use.

本発明の衝撃低減部材が、衝突などにより外部から応力を受けた際の変化の様子を模式的に表した図面である。このうち図1Aは、アスペクト比5以上の針状形状の粒子を用いた場合における、本発明の衝撃低減部材の通常時(衝突などにより外部から応力を受けていない状態)の様子を模式的に表した図面である。It is drawing which represented the mode of the change when the impact reduction member of this invention received the stress from the outside by a collision etc. typically. Among these, FIG. 1A schematically shows the state of the impact reducing member of the present invention in a normal state (a state in which no stress is applied from the outside due to a collision or the like) in the case of using needle-shaped particles having an aspect ratio of 5 or more. FIG. 図1Bは、図1Aで用いた本発明の衝撃低減部材が、衝突などにより外部から応力を受けた時の様子を模式的に表した図面である。FIG. 1B is a drawing schematically showing a state when the impact reducing member of the present invention used in FIG. 1A receives stress from the outside due to a collision or the like. 図1Cは、アスペクト比5以上の針状形状の粒子とアスペクト比5未満の球状形状の粒子を併用した場合における、本発明の衝撃低減部材の通常時(衝突などにより外部から応力を受けていない状態)の様子を模式的に表した図面である。FIG. 1C shows a normal state of the impact-reducing member of the present invention in the case where needle-shaped particles having an aspect ratio of 5 or more and spherical particles having an aspect ratio of less than 5 are used in combination (there is no external stress due to collision or the like). It is drawing which represented the mode of (state) typically. 図1Dは、図1Cで用いた本発明の衝撃低減部材が、衝突などにより外部から応力を受けた時の様子を模式的に表した図面である。FIG. 1D is a drawing schematically showing a state when the impact reducing member of the present invention used in FIG. 1C receives stress from the outside due to a collision or the like. 実施例1〜5及び比較例2に使用した混合物を封入するための袋状のポリエステルシート(混合物封入前)の斜視図である。It is a perspective view of the bag-shaped polyester sheet (before mixture mixture) for enclosing the mixture used for Examples 1-5 and Comparative Example 2. FIG. 実施例1〜3及び比較例2に使用した混合物の封入体(封入後)の平面図である。It is a top view of the enclosure (after enclosure) of the mixture used for Examples 1-3 and Comparative Example 2. FIG. 図3のA−A’線の断面概略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 3. 図5Aは、実施例4、5に使用した混合物の封入体(封入後)の断面概略図である。図5Bは、図5Aに用いたナイロン繊維を用いた織布の一部を拡大して模式的に表した断面概略図である。FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a mixture enclosure (after encapsulation) used in Examples 4 and 5. FIG. FIG. 5B is a schematic cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the woven fabric using the nylon fiber used in FIG. 5A. 比較例1に使用した構造体の一方のリブ付き板の図面であって、図6Aは平面図であり、図6Bは、図6AのB−B’線の断面概略図である。6A is a plan view of the ribbed plate of the structure used in Comparative Example 1, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 6A. 図7Aは、比較例1に使用した構造体のもう一方のリブなし板の断面概略図である。図7Bは、図6のリブ付き板と図7Aのリブなし板を(嵌め)合わせてなる従来構造(座屈構造)の衝撃低減部品の断面概略図である。7A is a schematic cross-sectional view of another ribless plate of the structure used in Comparative Example 1. FIG. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view of an impact reducing component of a conventional structure (buckling structure) formed by (fitting) the ribbed plate of FIG. 6 and the ribless plate of FIG. 7A. 粒子のアスペクト比および粒子直径、並びに繊維の直径および長さの取り方を模式的に表した概略図である。このうち、図8Aは、球状形状の中実粒子のアスペクト比および粒子直径の取り方を模式的に表した概略図面である。It is the schematic which represented typically the aspect-ratio and particle diameter of particle | grains, and the method of taking the diameter and length of a fiber. Among these, FIG. 8A is a schematic diagram schematically showing the aspect ratio and particle diameter of spherical solid particles. 図8Bは、球状形状の中空粒子のアスペクト比および粒子直径の取り方を模式的に表した概略図面である。FIG. 8B is a schematic diagram schematically showing the aspect ratio and particle diameter of spherical hollow particles. 図8Cは、中実繊維の直径および長さの取り方を模式的に表した概略図面である。FIG. 8C is a schematic drawing schematically showing how to obtain the diameter and length of solid fibers. 図8Dは、中空繊維の直径および長さの取り方を模式的に表した概略図面である。FIG. 8D is a schematic drawing schematically showing how to take the diameter and length of the hollow fiber.

符号の説明Explanation of symbols

11 衝撃緩衝部材(複合材料=混合物(液体+繊維+粒子))、
12 液体、
13 繊維(ガラス繊維、ナイロン繊維による織布)、
13a 織布の縦糸、
13b 織布の横糸、
14 針状形状の粒子、
14’ 球状形状の粒子、
21 袋状のポリエステルシート(封入容器)、
22 衝撃緩衝部材(混合物)を内包した(封入後の)衝撃低減部品(複合物=封入体)、
23 圧着しろ(圧着部分)、
41 撃芯、
67 リブ付き板のベース部分の板、
68 リブ付き板のリブ(部分)、
71 従来構造(座屈構造)の衝撃低減部品、
79 リブなし板、
H 衝撃低減部品(=封入体)の厚さ、
h 織布の厚さ、
d 織布の糸間距離、
粒子の長径(長軸長さ)の最大値、
粒子の短径方向(短軸方向)の断面の長径、
粒子の短径方向(短軸方向)の断面の短径、
繊維の長径(長軸長さ)の最大値、
繊維(の短径方向)の断面の長径、
繊維(の短径方向)の断面の短径。
11 Shock absorbing member (composite material = mixture (liquid + fiber + particle)),
12 liquid,
13 Fiber (glass fiber, woven fabric made of nylon fiber),
13a Woven warp,
13b Weft of woven fabric,
14 Acicular shaped particles,
14 'spherical particles,
21 Bag-shaped polyester sheet (enclosed container),
22 Impact-reducing parts (composite = encapsulated body) containing the shock-absorbing member (mixture) (after encapsulation)
23 Crimp margin (crimp part),
41
67 Base plate of ribbed plate,
68 Ribs (parts) of ribbed plates,
71 Impact-reducing parts of conventional structure (buckling structure),
79 Plate without ribs,
H Thickness of impact reducing parts (= encapsulated body),
h Thickness of woven fabric,
d Distance between yarns of woven fabric,
The maximum value of the long diameter (major axis length) of L 1 particles,
Cross sectional length of the minor axis (short axis direction) of the L a particle,
Minor axis of the cross section of the minor axis (short axis direction) of the L b particles,
The maximum value of L 3 fiber diameter of (major axis length),
L c cross sectional length of the fiber (minor axis of)
L d minor axis of the cross section of the fiber (minor axis) of.

Claims (6)

液体、
直径15μm以上、長さ500μm以上の繊維、及び
粒子、
から構成される複合材料であって、前記粒子が、アスペクト比5以上の針状形状であることを特徴とする衝撃低減部材。
liquid,
Fibers having a diameter of 15 μm or more and a length of 500 μm or more, and particles,
An impact reducing member, characterized in that the particle has a needle-like shape with an aspect ratio of 5 or more.
前記繊維が、織布の形態で用いられていることを特徴とする請求項1に記載の衝撃低減部材。   The impact reducing member according to claim 1, wherein the fiber is used in the form of a woven fabric. 前記アスペクト比5以上の針状形状の粒子が、断面直径5〜1000nmのアルミナ粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の衝撃低減部材。   The impact reducing member according to claim 1 or 2, wherein the needle-shaped particles having an aspect ratio of 5 or more are alumina particles having a cross-sectional diameter of 5 to 1000 nm. 前記粒子が、アスペクト比5以上の針状形状の粒子と、アスペクト比5未満の球状形状の粒子との混合であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の衝撃低減部材。   The impact reduction according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles are a mixture of acicular particles having an aspect ratio of 5 or more and spherical particles having an aspect ratio of less than 5. Element. 前記複合材料のうち、前記粒子が、5〜40vol%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の衝撃低減部材。   The impact reducing member according to any one of claims 1 to 4, wherein the particle is 5 to 40 vol% of the composite material. 自動車の内装および/または外装に請求項1〜5のいずれか1項に記載の衝撃低減部材を封入した複合物を設置したことを特徴とする歩行者もしくは乗員の衝撃低減部品。   A pedestrian or occupant impact reduction component, wherein a composite containing the impact reduction member according to any one of claims 1 to 5 is installed in an interior and / or exterior of an automobile.
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