樹脂部品の熱収縮現象解明とCAE予測技術開発

摘要

樹脂は金属と並ぶ自動車の中心構成材料である．射出成形により短時間·安価に製造でき形状自由度が高く，比重が1程度と小さいという特徴から，内外装部品や軽量化のための置換材料としてポリプロピレンを中心とした樹脂が広く活用されている．自動車の常用温度範囲（-30～100°C）において，樹脂は金属と比べて性能評価·設計検討を難しくする次の3つの材料特性上の特徴を有している．①ヤング率等の物性値が大きく変化する②線膨張係数が大きい（金属の約5～10倍）③加熱·冷却サイクルを繰り返すと初期状態から長さが小さくなる「熱収縮」現象を示すこのうち③の「熱収縮」現象は，一般的な線膨張係数を定数として扱う熱応力解析では，表現できないという課題があった，そこでポリプロピレン樹脂について，まず試験片による特性試験を行い「熱収縮」現象を明らかにした．次に線膨張係数を関数表現し加えて部品製造時の残留応力を平均値として設定することにより，「熱収縮」現象を再現でき，リフトゲートトリムの熱収縮量を十分な精度で机上予測できるようにした．以下にその概要を述べる．