JPH0361581B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハニカム状内部構造中に特定の樹脂
混合物を注入発泡させ、両面に金属板、難燃性
FRP板又は無機板を貼り合せてなる難燃性軽量
パネルに関する。

近年、エネルギー価格の上昇に伴い輸送機器の
軽量化が進んできた。特に航空機については軽量
化により大巾に燃料費の低減を計ることが絶対必
要事項となつており、航空輸送会社の収益にも大
きな影響を与える要素となつている。その為、最
近米国ボーイング社で開発された767型航空機に
は複合材料を大巾に取り入れ軽量化を行うことに
より、従来機に比べ航続距離の延長と収容人数の
増大を計つている。

本発明者らはこの様な状況に鑑み、航空機を主
体とした輸送用機器及び高層建築物用の壁等の用
に軽量でしうかも難燃性、断熱性を有する材料を
必要とする分野へ提供できるパネルの開発を目的
に研究を進めた。

すなわち、従来から内部コアに発泡体を用いた
サンドイツチパネルは各種のものが知られ、その
一部は市販されている。その内部コアの発泡体と
しては、ポリウレタンフオーム、フエノールフオ
ーム、各種ビニルフオーム等が使用され、色々な
用途に使われていた。しかしながら、フエノール
フオームにはその難燃性、断熱性の反面、その
“もろさ”、強度に問題があつた。又ポリウレタン
フオームには、難燃性に問題があり、ビニルフオ
ームも燃焼時のガス発生に問題があつた。

本発明者らは、その内のフエーノールフオーム
の難燃性、断熱性に注目しその特性を生かし、し
かもフエノールフオームの欠点である。“もろ
さ”、強度を十分補充し得る方法を見出し、本発
明を完成するに至つた。

即ち、本発明は、ハニカムを用いたパネルにお
いて内部コアとしてハニカム内の空隙に、フエノ
ール樹脂90〜30重量部と、エポキシ樹脂又はポリ
ウレタン樹脂10〜70重量部とからなる密度0.03〜
0.7の発泡体が充満し、ハニカムの両面に金属板、
難燃性FRP板、もしくは無機板を有してなる難
燃性軽量パネルを提供するものである。

本発明ではパネルの内部のコア材としてフエノ
ール樹脂発泡体の“もろさ”解消のために、他の
柔軟性を有する特定の強化用樹脂を混入するが、
このことは本発明の特徴の一つを成すものであ
る。この強化用樹脂としては、エポキシ樹脂、ポ
リウレタン樹脂であり、150℃以下で溶融するも
のが好ましい。これらのほかに150℃以下で溶融
する熱可塑性樹脂が強化用樹脂として使用可能で
ある。これらは液状でも固体状でも用いられる。

フエノール樹脂発泡体は、その発泡方法により
２種類に大別される。一つは、二成分以上の液を
混合して室温で発泡させるレゾール型発泡体を主
体とする液状発泡であり、他の一つは粉末状のフ
エノール樹脂と発泡剤を100〜200℃、好ましくは
120〜150℃に加熱して溶融させ、その際揮発性ガ
スを発生させて発泡させる主としてノボラツク型
発泡体である。

粉末状ノボラツク型フエノール樹脂発泡体は、
作業の必要性からメタノール等のアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メ
チレンクロライド、クロロホルム等のハロゲン含
有溶剤等の低沸点溶剤中に20〜90％の濃度で粉末
状ノボラツク型フエノール樹脂を溶解又は分散さ
せ、更に必要面に塗布し、常温〜60℃位で乾燥さ
せた後に100〜200℃に加熱して発泡させることに
より得られる。もちろん本発明の強化用樹脂の混
入に際しこれらを利用することができる。

液状発泡の場合、レゾール型フエノール樹脂
液、発泡剤液、触媒の三成分の混合系か、又は発
泡剤液を他のどちらかに混合して二成分系での発
泡が最も一般的であるが、特にその成分数につい
ては制限されない。

強化用樹脂を混合する方法としては、フエノー
ル樹脂液又はフエノール樹脂液と発泡剤液に強化
用樹脂を入れて混合すれば良く、均一液にならな
い場合は強制撹拌により均一分散状態で使用でき
る。

又、固体の樹脂を強化用樹脂として用いる場合
は、微粉末化して同じくフエノール樹脂液、又は
フエノール樹脂と発泡剤液に混合し撹拌により均
一分散液として用いれば良い。固体の樹脂で微粉
末化が難しい場合、溶解できる溶剤があればそれ
に溶解させて用いることもでき、その際沸点60℃
以下、望ましくは40℃以下の溶剤が望ましく、発
泡の際の反応熱で気化して発泡剤の一部として働
くことが必要である。溶剤の使用は、発泡時に気
化せず発泡体中に未反応溶剤として残ることがあ
り発泡体の強度低下を生じたり、又その量が多い
とフエノール樹脂の高分子量化を妨げることもあ
り、一般には好ましくない。

固体状発泡原料、即ちノボラツク型フエノール
樹脂を用いて発泡する場合、強化用樹脂を上記と
同じ様に使用することができる。更にこの場合に
は発泡時に100〜200℃に加熱して発泡させるた
め、沸点100℃位迄の溶剤が使用可能である。

強化用樹脂としては液状エポキシ樹脂、液状ポ
リウレタン樹脂、下記固体状強化用樹脂の溶液が
あり、又半硬化エポキシ樹脂、固体状ポリウレタ
ン樹脂、及び各種の固体状熱可塑性樹脂が挙げら
れる。

液状強化用樹脂の場合、液状発泡の触媒液によ
り急速に高分子化するもの、又は液状発泡時の熱
により溶剤が蒸発して樹脂が残るもの、および粉
末発泡法の場合には発泡時の100〜200℃の加熱で
高分子化するものか、又は溶剤が蒸発して樹脂が
残るものが良い。

発泡剤としては、配合物の硬化の際の加熱によ
り気体を発生するものであればいずれも使用でき
る。例えば硬化の際の温度で揮発するアルコール
類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素
類、及びその温度に於て分解してガスを発生する
炭酸アンモン、重炭酸ソーダ等の無機塩類、ジニ
トロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化
合物、アゾカーボンアミド、アゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ化合物、ベンセンスルホニルヒ
ドラジツド等のヒドラジツド類、パラターシヤリ
ーブチルベンゾニルアジド等のアジド類等が挙げ
られ、これらを配合物100重量部中に１〜50重量
部添加する。

液状エポキシ樹脂としては、市販の各種エポキ
シ樹脂が使用可能であり、例えば大日本インキ化
学工業(株)製品の「エピクロン850」と硬化剤、例
えばジシアンジアミドから得られるエポキシ樹脂
が挙げられる。

液状ポリウレタン樹脂としては、イソシアネー
ト基の５〜25重量％残存したいわゆるプレポリマ
ーを用いるのが良い。

固体状エポキシ樹脂としては、半硬化状態のも
のが良く、例えば大日本インキ化学工業(株)製品
「エピクロン850」と硬化剤としてジシアンジアミ
ドおよび硬化促進剤としてジメチルベンジルアミ
ンを加え、130℃、10分間反応させた半硬化樹脂
がその代表例である。又、固体状ポリウレタン樹
脂としては、重合度の低い、いわゆるオリゴマー
で、しかも未反応イソシアネート基の５〜25重量
％残存したものが適する。

熱可塑性樹脂の場合、既に高分子化した化合物
でフエノール発泡体に加えた後、その発泡時の熱
で溶融することが必要である。しかし、粉末状発
泡の場合には、100〜200℃に加熱するのでその熱
を利用するのが良い。

発泡に関する前記２方法で、液状配合物を発泡
体とするには強酸性触媒を使うため、発泡後にも
金属腐蝕の問題がある。又発泡も必要成分を混合
後、数分内に完結されるのでその条件に応じて使
う必要がある。

粉末状配合物を発泡体とする場合には、この様
な問題がない代り100〜200℃に加熱して発泡させ
る必要があるので、これらの点を考慮して用途に
より使い分ければ良い。発泡体中に入れる強化用
樹脂の量はその“もろさ”克服の必要程度、必要
物性値、又は必要難燃性の度合により決るが10〜
70重量部混入することが必要であり、好ましくは
30〜50重量部の混入が最適である。この使用量が
10重量部より少ないと殆どその効果がなく、70重
量部を越えて使用すると難燃性が著しく低下する
ので好ましくない。

又、上記により生じた発泡体の難燃性は強化用
樹脂の配合割合の増加に伴い落ちてくる。そのた
め難燃性能向上を目指して各種難燃剤を０〜10重
量部混入することが望ましい。難燃剤としては市
販のリン原子やハロゲン原子を含有する難燃剤を
混入しても良いが、三酸化アンチモン、ホウ酸化
合物等の無機塩がより効果が大きく、更にハロゲ
ン原子含有難燃剤と無機塩の伴用により更に難燃
効果を増すことができる。

得られた発泡体の密度は0.03〜0.7であり、0.03
より小さいと非常にもろい発泡体となり、0.7よ
り大きいと軽量化効果が十分でなく実用的でな
い。

発泡体の強度を上げるために用いるハニカムの
材質としては、アルミニウム質の金属、紙、ノー
メツクス等の有機物等各種のハニカムが使用可能
であるが、経済性の点ではペーパーハニカムが最
も優れており、更にペーパーハニカムにフエノー
ル樹脂を含浸、硬化させた難燃性ペーパーハニカ
ムが最適である。

しかしその強度、軽量化、用途の必要程度に応
じて、金属ハニカムや各種有機ハニカムも使用可
能である。

又、ハニカム構造の大きさについては発泡を容
易に行うために大きい方が望ましく、特にその大
きさは限定しないが、通常２〜50mm程度である。
ハニカムを含んだ発泡体のコアの両面につける表
面板の材質としては、アルミニウム、鉄、ステン
レス、マグネシウム、チタン等の金属板やその合
金等の各種金属板、石膏やケイ酸カルシウム、セ
ラミツク板、岩綿板、ガラス繊維板、ガラス板等
の各種無機板、その他の木質系合金板やプラスチ
ツク板、FRP板等が使用可能であるが、その難
燃性、軽量性、経済性を考えた際、金属板、難燃
性FRP板が適しており、特にフエノール樹脂を
マトリツクス樹脂としたFRP板が最適である。

又、FRP板としての強化繊維としてはガラス
繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の各種無機繊
維、有機繊維が使用可能であるが、経済性からは
ガラス繊維が最も有利である。強化繊維の使用形
態についても、繊維を一方向に並べた使用法や３
〜60mm位に短く切つてマトリツクス樹脂中に分散
させて使う場合もあるが、取り扱い上織布状にし
たものが最も好ましい。

又、この表面板として半硬化状態の所謂プリプ
レグを使用することも可能であり、その場合には
パネル作成時のプレスにより加圧、加熱硬化させ
て表面板とする。この板の厚さは、0.1〜２mm程
度である。

本発明のパネルを作るには次の方法による。

発泡体充填ブロツクよりコアを切り出す方
法。

予め離型性を有する表面をもつ箱の底に均一
に発泡材料（フエノール樹脂発泡材料＋強化用
樹脂＋難燃剤）を分散させ、ハニカムをその上
に乗せ発泡させる。発泡開始によりハニカムの
下から順次発泡体の充填が行われる。発泡完了
後約60分を経た後、できたブロツクより必要厚
さのコア板を切り出す。

切り出したコア板の上下に表面板を乗せる。
表面板が半硬化状態のプリプレグである場合を
除き、表面板とコア板との間に接着剤、又は予
め紙、寒冷紗やガラスクロスにフエノール樹脂
やエポキシ樹脂を含浸させ半硬化状態にした接
着のためのシートを狭み100〜200℃で加圧硬化
して作る。

一体成型する方法 表面板の上に発泡させる樹脂配合物を乗せて
おき、その上にハニカム、更に表面板を乗せプ
レスにて加熱、加圧成形させる。この場合発泡
硬化時に上下表面板の接着が同時に行われる。

更に大きな接着力を必要とする場合には、表
面材とハニカムの間に前記接着シートを入れ、
接着強度を高めることもできる。

以下、実施例により説明するが、文中「部」及
び「％」は重量基準であるものとする。

実施例 １ 200ｇ／m²の密度を有するガラスクロスＫ−285
（旭フアイバーガラス社製）にプライオーフエン
5010（大日本インキ化学社、フエノール系樹脂製
品）を220ｇ／m²の量で含浸させたＢ−ステージ
化させたプリプレグを作つた。このプリプレグ２
枚を合せてホツトプレスにて厚さ0.3ｍ／ｍの表
面材を作つた。

この表面材を切つて10cm×10cmとしホツトプレ
スの下面に乗せ上に接着シートとして上記プリプ
レグを乗せ、その上にプライオーフエンTD−
2030H（大日本インキ化学社、フエノール樹脂製
品）９ｇと強化用樹脂としてエピクロン850（大日
本インキ化学社、エポキシ樹脂製品）５ｇとジシ
アンジアミド0.5ｇ及び難燃剤として三酸化アン
チモン１ｇを混合した配合物を均一に分散させ
た。その上に８mmのセルサイズを有する厚さ10mm
のペーパーハニカム５ｇを乗せ、更にプリプレグ
及び上記表面板を乗せて、150℃、圧力１Kg／cm²
で加圧成形した。

できあがつたパネルは全体密度0.2ｇ／cm³であ
り、又その曲げ強度は、39Kg／cm²であり最高荷重
時の歪時は0.99ｍ／ｍであつた。

この値は、内部に発泡物のないパネルの場合の
曲げ強度23Kg／cm²、歪量0.83ｍ／ｍ、及び内部に
フエノール発泡体のみを充填したパネルの場合の
曲げ強度33Kg／cm²、0.80ｍ／ｍに比し優れた強度
とねばりを示すことが確認された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハニカムを用いたパネルにおいて、内部コア
   としてハニカム内の空隙に、フエノール樹脂90〜
   30重量部、及びエポキシ樹脂又はポリウレタン樹
   脂10〜70重量部とからなる密度0.03〜0.7の発泡
   体が充満し、ハニカムの両面に金属板、難燃性
   FRP板、もしくは無機板を有してなる難燃性軽
   量パネル。