研究開発された技術紹介

CO2削減、燃費向上など車体の軽量化が求められる中、車体剛性を維持しつつ軽量化が可能な発泡樹脂充填材を用いた車体構造へのニーズが高まっている。そこで発泡樹脂充填材を高強度化及び薄板化することで従来の車体構造をより軽量化する。本研究開発は、高強度化した高剛性発泡充填材の薄板成形技術と、高剛性発泡充填材及び基材プラスチックを複合化した軽量な車体構造を研究する

発泡樹脂充填材を用いた複合部品の開発と構造の最適化
・低温(T＜120℃)での高強度発泡充填材の射出量増加→現状:120cc⇒目標:250cc
・低温(T＜120℃)での高強度発泡充填材の薄肉成形→現状:成形可能厚さ10mm⇒目標:3mm
・数値シミュレーションによる複合発泡充填材構造の最適化→従来構造に対し15%軽量化、強度は従来品と同等以上
(新技術)
＜複合発砲充填構造＞
(1)低温成型可能な材料開発・射出成型手法
・板厚3mm,250ccの成型品を120℃未満の低温で成型可能
(2)大断面での軽量化
・従来構造に比べ15%以上の軽量化が可能

・射出成形機の仕様に関する知見の導出
‐スクリューのデザインなどの選定及び成形条件の設定により、樹脂温度120℃未満で安定した温度制御が可能であり、材料を硬化させずに成形できることが分かった
‐樹脂の温度は射出速度を上げることにより上昇するが、高速射出においても120℃未満での射出が可能であった
・大型・薄肉部品の射出成形性を向上する配合組成の確立
‐120℃未満で大型・薄肉部品の射出成形が可能で、かつ物性の目標値を満足する配合組成を確立
‐最終的に、120℃未満での高強度発泡充填材の射出量増加(250cc)及び薄肉成形(3mm)という目標値を達成
・サンドイッチ構造の数値シミュレーションによる最適形状等の導出
‐「従来構造に対して重量で15%以上の低減、従来構造と同等の強度特性を保持」という当初目標について、強度特性は同等以上で、かつ37%の重量低減を達成するサンドイッチ構造を見出した
※サンドイッチ構造･･･中空の基材プラスチックを鋼板製中空部品の中央に配し、両者の隙間のみを高強度発泡充填材で充填する構造
・サンドイッチ構造の最適形状の検討
～強度特性の評価は3点曲げの数値シミュレーションにより実施し、最大反力とエネルギー吸収特性(EA量)を評価指標とした。重量低減と強度特性の目標を達成するため、サンドイッチ構造の基材プラスチックについて、リブ配置と板厚の最適化を実施。その結果、従来品と比較して強度特性は同等以上、かつ37%の重量低減を達成～

出展：日本接着学会年次大会ポスターセッション(H23.6、愛知工業大学)、中部ものづくり基盤技術展(H23.12、ウインク愛知)

自動車などの鋼板製中空部品の補強材料(構造品)として用いられ、車体の高剛性を維持しつつ軽量化に寄与

・ようやく、一部の川下企業へ製造・販売が可能となった。
・売上は、徐々に、拡大しているが、利益が出る体質改善に努めている。

・高剛性：複合構造化により従来品と同等あるいはそれ以上の強度を実現
・軽量化：薄肉成形化などにより従来品よりも15%以上の軽量化

上記1.9参照