JPH04185314A - サンドイッチ複合成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車、建造物、航空宇宙用材料、スポーツ
用品、その他の分野で近年盛んに用いられている発泡コ
アを有するサンドイッチ複合成形物の製造方法に関する
。

［従来の技術〕 従来、「サンドイツチ材」と通称される発泡コアサンド
イッチ複合成形物は、発泡成形したコアと繊維補強プラ
スチック（以下ＦＲＰと略称）を接着する方法で製造さ
れている。その後、発泡成形したコアの表面にＦＲＰの
表皮を成形する方法、予め外殻となるＦＲＰの表皮を成
形してこの中に発泡性の樹脂を注入する方法、補強繊維
を金型の内面に添わせ、発泡性樹脂を注入して表皮ＦＲ
Ｐと発泡コアとを同時に成形する方法が掃案されている
。そして、これらの成形は通常は熱硬化性の樹脂を用い
て行われる。

［発明か解決しようとする課題］ 上述の予め発泡コアと表皮ＦＲＰとを作り両者を接着す
る方法は、良好な製品が得られるが、個々の成形物を予
め所定の形状に成形し、これを所定の通り組合せて互い
に接着するものであり、工程は複雑でかつ練達な技能を
要する。予めコアを発泡成形してこの外側に表皮となる
ＦＲＰを成形する方法については各種の実用化方法が考
案されているが、基本は所定の発泡コアを成形し、これ
を金型に入れて液状の熱硬化性樹脂で表皮ＦＲＰを成形
する方法である。例えば、フオームＲＴＭと呼称される
方法ではフオームコアの外側にガラス繊ａｍ物等の補強
材料を巻き付は金型に入れ液状の樹脂を注入するが、コ
アが精密に出来ており、かつ金型との隙間が小さくない
とコアの位置か定まらない。またフオームＴＥＭと呼称
される方法では、ｉ張力を残したフオームを樹脂を浸し
た補強材料で包んで金型内で加熱膨張させてこの欠点を
補っているが、この方法では膨張温度と樹脂の硬化温度
は略々一致している必要がある。一方、予め外殻ＦＲＰ
を成形して、その中に発泡性樹脂を注入する方法は、成
形品の形状に即した所定の空洞を有するＦＲＰを成形す
ることがまず課題になる。更に、補強１ｍ維を金型の内
面に位置させて液状の発泡性樹脂を注入する方法は、金
型内での補強繊維の固定が第一の課題であり、また、発
泡により生じた気泡が補強材料に浸入することも解決す
べき課題として残されている。

何れにしても、コアを予め成形することは問題を少なく
するが、成形コアと表皮ＦＲＰとを＃着する方法を除い
ては、いずれも熱硬化性の樹脂を用いている。然るに安
価な成形物を工業的に得る方毒として熱可塑性の樹脂を
用いようとするのは時代の趨勢であり、熱硬化性樹脂を
用いる上述の方法は将来ともに安価なサンドイツチ材を
得る方法につながることは考え難い。

従って、本発明の目的は、一般に安価でかつ取扱い性の
良い熱可塑性樹脂を用いて、生産性よくかつ効率的・経
済的に発泡コアを有するサンドイッチ複合成形物を製造
する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意研究の結果
、原料素材として発泡性の熱可塑性樹脂シート例えば発
泡性のポリオレフィンシート、ポリカーボネートのシー
ト等を利用することを考え、本発明に到達した。すなわ
ち、本発明は、上述の目的を達成するために、発泡性の
熱可塑性樹脂シート（又はフィルム）と非発泡性の熱可
塑性樹脂のシート（又はフィルム）及び補強繊維シート
（Ｉｌｌ物等）を積層して成形用の型内に収め、加圧・
加熱し、非発泡性の熱可塑性樹脂のシートを溶融して樹
脂補強繊維シートに含浸させるとともに、同様に溶融し
ていて常圧に戻せば発泡する熱可塑性樹脂を少くとも部
分的に放圧してこれを発泡させ、所定の厚さに合わせて
冷却成形する一種の内圧成形を行う方法により、発泡コ
ア相当部と表皮ＦＲＰの成形を熱可塑性樹脂を用いて同
時に実施し、サンドイッチ複合成形物を効率的かつ経済
的な方法で製造可能としたものである。

かくして、本発明は、発泡性の熱可塑性樹脂シート（Ａ
）を非発泡性の熱可塑性ｆ！Ｉ　＃１（８）で覆い、更
に補強繊維シート（Ｃ）で覆ったものを、型に入れ加圧
するとともに非発泡性樹脂ＣＢ）の流動点以上で発泡性
樹脂（Ａ）の常圧での発泡温度以上の温度に昇温し、次
いで型の間隔を拡げて放圧しながら所定の厚さにして中
間（中心）部に発泡層を形成せしめた後、発泡性樹脂と
非発泡性Ｗ脂の流動点以下まで冷却し、成形物を型から
取り出すことを特徴とする方法である。

本発明方法において使用する発泡性樹脂シート（Ａ）は
、市販のものを用いることも可能であるが、発泡剤又は
発泡性粒子（バルーン）を加えた樹脂をシート化したも
のや、シート化された樹脂に発泡剤を加えたものも用い
られる。熱可塑性ｔＭ脂の種類は特に限定されず、例え
ばポリ塩化ビニル、ポリオレフィン等の発泡性シートを
前者の方法で、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の
気泡性フィルムを後者の方法で得ることなどが考えられ
る。

この他、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂、ボアミド樹脂
、液晶樹脂などでもよい。なお、ここで言うシートの厚
みに制限はなく薄いフィルム状のものであってもよい。

これと積層する非発泡性の熱可塑性樹脂（８）は、ポリ
オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドＦＭ脂
、ビニルＳ脂、ポリカーボネート樹脂等の汎用の熱可塑
性樹脂が好ましい、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ポリスルフォン
（ＰＳ）、ボリアリレート等、最近「高性能樹脂」とも
称されるものも用いられる。これらは通常シート（又は
フィルム）として用いられる。また、必要に応じて後述
の補強繊維の外側にもこれら非発泡性の熱可塑性樹脂シ
ートを配置して本発明を実施することも出来る。

この場合、外側の非発泡性の熱可塑性Ｖ！Ｊ脂シートは
複数の種類のものを重ねて用いることも出来る。

このような複数種の樹脂の併用は、表面の柔らかな樹脂
を上記の樹脂（８）として用いる場合、補強繊維の外側
に表面硬度の大きな樹脂のシートを配して成形物の表面
硬度を上げる手段として特に有効である。

なお、発泡性樹脂シート（Ａ）と非発泡性樹脂（Ｂ）の
シートが同一の素材ないしは同系統の素材であることが
好ましいが、本発明はこの場合のみに限定されない０本
発明者らの研究によれば、このような場合に好ましい組
合せがあり、例えばＡＢＳ樹脂の発泡性シートとポリカ
ーボネートの非発泡性シートとの組み合せが好適なもの
として挙げられる。この好ましい実施態様では、ＡＢＳ
樹脂の発泡体であるコアの両側にポリカーボネート樹脂
の表層からなる一体成形物が提供される。

更に、補強ｍ維シート（Ｃ）は、ガラス繊維、炭素繊維
、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊
維等のｉ１１編物、ウェブ、不ｍ物等が用いられ、特に
ガラス繊維布が好ましい。高級品には炭素繊維織物を用
いる。これらも２種以上併用してもよい。

本発明方法によれば、まず、上述の発泡性の熱可塑性樹
脂シート（＾）の表面（好ましくはその上下両面）を非
発泡性の熱可塑性樹脂（Ｂ）で覆い、更に、その表面（
好ましくはその上下両面）を補強繊維シート（Ｃ）で覆
って、成形用の型（以下、金型と称する）に入れる。通
常は、予め発泡性樹脂シート（Ａ）を非発泡性樹脂（Ｂ
）のシート（又はフィルム）で挾み、更にその両側を補
強繊維シート（Ｃ）で挾むようにして積層し、該積層物
を金型に入れるが、金型内で積層を行うようにしてもよ
い。また、上述の如く補強繊維シート（Ｃ）の外側を更
に非発泡性の熱可塑性樹脂シート（又はフィルム）で覆
ってもよい。積層したものを金型に入れる前に必要に応
じ予熱してもよい。

次に、金型に入れた積層物をプレス成形により加熱加圧
し、加圧下で樹脂（Ａ）の常圧下での発泡温度以上でか
つ樹脂（Ｂ）の流動点以上の温度に昇温し、少くとも樹
脂（Ｂ）（好ましくは樹脂（Ａ）及び樹脂（Ｂ）の両者
）を実質上溶融状態にして補強繊維シート（Ｃ）内に含
浸させる。そして、金型の間隔を成形物の厚みに応じた
所定間隔に拡大して、樹脂（Ａ）の発泡を顕在化させて
、中間部すなわち厚さ方向での中心部に発泡コア層を形
成させる。　゛しかる後、型を冷却して、好ましくは発
泡性樹脂（＾）と非発泡性の樹脂（Ｂ）の流動点以下で
且つ両者のガラス転位点以下の温度まで冷却した後、成
形物を取り出す。

本発明方法において、発泡性の樹脂シート（Ａ）を金型
に入れると云うことは、フオームコアを精密に作る必要
がないことであり、同時にその膨張力を利用することは
内圧成形に相当する。従って、フオームを用いる場合の
予備成形、特に成形物の形状に合わせて予備成形するこ
とを要するという間眩はこれで解決される。また、加圧
下で非発泡性の樹脂のシートを溶融することは、フオー
ムＲＴＭと呼ばれる方法等における金型とコア間に詰め
込まれた繊維層への樹脂注入の問題から解放されること
を意味する。本発明方法では成形工程における最初の加
熱加圧時には発泡性の樹脂は発泡せず、放圧に際して発
泡するので、発泡樹脂が補強材料内部に浸入する問題も
ない。

本発明方法を実施するに際して、樹脂シートをその柔軟
性を利用して、平板ではなく曲げて金型に収めて成形す
ることも材料の選択次第で可能であり、補強材料と積層
結合して金型に収めること、この際樹脂シート又は／及
び補強材料を金型で挾んで固定すること、などは本発明
方法を用いることにより得られるメリットである。

本発明では、実用上、１枚の発泡性シートを用いること
も出来るが、複数の発泡性シートを重ねることも出来、
特に該シート間に非発泡性樹脂シ−トを介在させること
が好ましい。また、この際、発泡性シート間に補強繊維
のｌＩｉ物等を挾み、補強等に役立たせることも好まし
い。これはコア部の補強のために有用である。

目的成形物が厚手でかつ厚さが異なる部分がある場合に
は、金型内にダイアフラム等を入れて併用し、加圧昇温
に際してダイアフラム加圧し、放圧に際してダイアフラ
ムを自由にして金型に添わせて成形することも出来る。

［発明の効果］ 以上の如き本発明方法により、軽量で安価を、熱可塑性
樹脂による発泡コアサンドインチ複合成形物が効率的に
製造でき、特に薄手のサンドインチ材の製造において本
発明の利点がよく顕れる。

しかも本発明方法により得られる成形物は、補強繊維が
成形物の両面近くに平面性良く均等に配されているため
、機械的物性の良好なものとなる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明
はこれにより限定されるものではない。なお、特に断り
のないかぎり各例中のｒ部」は重量部である。

実施例１ 市販の発泡性ＡＢＳ樹脂「ポリスレン」　（氷相化成製
）を入手し、これを１５０°Ｃ，２００ｋｃ＋／ｃ１２
で溶融製膜し、厚さ０．５＋ｕｉの発泡性シートとした
。

一方、非発泡性樹脂シートとして厚さ０．３１１１のポ
リカーボネート（今人化成製）を入手した。　　′炭素
繊維織物（東し製Ｃ０６３４３）／′ポリカーボネート
シート／′１−ボリスレンコシート／ポリカーボネート
シート／炭素繊維織物（同上）の順で積層し、積層体を
金型に納め、プレスにより２００ｋｇ　、／Ｃ１１２の
圧力をかけ、２６０”Ｃまで昇温しな。

１０分後に金型間隔を３ｉｎに開いて放圧した。５゜°
Ｃまで昇温しで金型をプレスから外し、更に２５℃まで
冷却して金型からサンプルを取りだした。

得られたサンプルは、中間部にＡＢＳ発泡コア層を有し
、表層（両面）に炭素繊維補強ポリカーボネート樹脂層
を有するサンドイッチ複合成形板であり、その曲げ試験
結果は、強度６．７ｋｇ／ｌｎ２゜弾性率８０２ｋｇ／
ｎｎ２であった。

実施例２ ポリ塩化ビニルｍ脂１００部、ジオクチルフタレート（
可塑剤）　４０部、４，４°オキシベンセンスルホニル
ヒドラジド（発泡剤）３部、トリメチロールトリアクリ
レート０．８部を均一に混合し、約１３０°Ｃで溶融押
し出し製膜して、厚さ約０．３μｍの発泡性シート（フ
ィルム）を得な。一方、同じポリ塩化ビニル樹脂１００
部、ジオクチルフタレート（可塑剤）　４０部、トリメ
チロールトリアクリレート０，８部を均一に混合し、約
１３０℃で溶融押し出し製膜して、厚さ約０．３μｍの
非発泡性シート（フィルム）を得た。

日東紡製のガラス繊維クロスＷＦ−１８７−１００ＢＶ
（綾織り）を金型の寸法に合せて切り、この上に前記の
ポリ塩化ビニルシート２枚を載せた。

更に発泡性ポリ塩化ビニルシート１枚、ポリ塩化ビニル
シートを２枚、ガラス繊維クロスを１枚この順序で重ね
、金型を閉じた。プレス機で２００ｋ（］／ＩＩ２の圧
力をかけ、２４０℃まで昇温しな。１０分後に金型間隔
を２１１１１に拡げた。

その後５０℃まで冷却し、プレスから金型を外し、さら
に２５゛Ｃまで冷却して金型からサンプルを取りだした
。かくして良好な平板状の発泡コアを有するサンドイン
チ材が得られた６比重は０．８２、曲げ試験による強度
は４．２ｋｇ／ｉ１２、弾性率は４４３ｋ（１／１１１
２であった。

実施例３ ポリプロピレン樹脂８０部、ポリブテン樹脂２０部、ト
リアリルイソシアヌレート（架嬌助刑）１部、アゾジカ
ルボンアミド（発泡剤）３部、ジクミルペルオキシド（
有機過酸化物）０．１部を十分に混合し、１７０°Ｃで
シートを溶融製膜した。得られた発泡性シートは厚み約
５０ＡＬｍであった。

一方、市販のポリプロピレンシート（非発泡性）を入手
した。この厚さは０．３ｎｎであった。

これらを利用して実施例２に準じた成形を試みた。すな
わち、炭素繊維織物、ポリプロピレンシート２枚、発泡
性ポリプロピレンシート、ポリプロピレンシート２枚、
炭素繊維織物の順で積層して金型に収めた． 金型をプレスに挾み、２００／ａｎ２に加圧し、２６０
℃まで昇温した。そのまま５分間保持した後、冷却を始
め、２２０℃になったときに金型の間隔を２Ｉｎに拡げ
た．そのまま冷却を続け、金型が３５゜Ｃになったとき
プレスから金型を外した。金型を開いて成形物を得た。

かくして平板状の発泡コアを有ずるサンドイッチ材が得
られた．曲げ試験の結果、強度は４．６ｋｇ　／ｒａｒ
ｇ　　＝弾性率は３７８ｋｇ／ｎｎ２であった。

実施例４〜６ まず、実施例１と同様に「ボリスレン」の発泡性シート
を製造した。また、ポリカーボネートシ一トとポリエチ
レンテレフタレートシ一トを準備した．ポリカーボネー
トシ一トは実施例１と同様のものであり、ポリエチレン
テレフタレートシ一トは末延陣の特注品であり、厚さ０
．３ｉＩＩのものである． 実施例１とほぼ同様にしてポリエチレンテレフタレート
シ一ト／ボリカーボネートシ一ト／炭素繊維織物／ボリ
カーボネートシート／ボリスチレン発泡性シ一ト／ボリ
カーボネートシ一ト／炭素繊維織物／ポリカーボネート
シート／ポリエチレンテレフタレートシ一トの順で積層
した．積層物を金型に収め、プレスに挾んで２００ｋｑ
　／ＣＩ１２に加圧した。加圧下に２６０゜Ｃまで昇温
し、１０分間保持して金型間隔を３１１に拡げた。その
後４０゛Ｃまで冷却して成形物を取りだした．同様にし
てポリエチレンテレフタレートシ一ト・／炭素繊維ＩＩ
物／ボリカーボネートシ一ト／ボリスチレン発泡性シ一
ト／ボリカーボネートシ一ト／炭素ｍ維１１１ｉｅｌ／
ポリエチレンテレフタレートシ一トの順で積層したもの
、ポリカーボネートシート／炭素繊維織物／ボリカーボ
ネートシ一ト／ボリスレン発泡性シ一ト／ボリカーボネ
ートシート／炭素繊維織物／ボリカーボネートシ一トの
１頓に積層したものをそれぞれ作り、実施例１と全く同
様な条件で成形した。

得られた各成形物は、発泡コアを有するサンドイッチ材
であり、これらは何れも曲げ強度５．６〜／　７．２ｋ
ｇ／ｎｎ”　、弾性率１５０〜１１００ｋｇ／　ｉｍ２
と良好な物性を示した． 特許出願人　帝　人　株　式　会　社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発泡性の熱可塑性樹脂シート（Ａ）を非発泡性の熱可塑
   性樹脂（Ｂ）で覆い、更に補強繊維シート（Ｃ）で覆っ
   たものを、型内で加圧すると共に非発泡性の樹脂（Ｂ）
   の流動点以上でかつ発泡性の樹脂（Ａ）の常圧での発泡
   温度以上の温度に昇温し、次いで型の間隔を拡げて積層
   体を所定の厚さとなし、しかる後、発泡性の樹脂（Ａ）
   と非発泡性の樹脂（Ｂ）との流動点以下の温度まで冷却
   し、型より成形物を取り出すことを特徴とするサンドイ
   ッチ複合成形物の製造方法。