JPH10130413A - 繊維強化合成樹脂積層用ポリカーボネート系発泡体及び該発泡体と繊維強化合成樹脂との複合体並びに該複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で断熱性にすぐれ、繊維強化合成樹脂と
の接着性に適したポリカーボネート系発泡体、更には、
この発泡体に繊維強化合成樹脂を積層した繊維強化合成
樹脂複合体を提供する。 【解決手段】 密度が４００ｋｇ／ｍ³以下のポリカー
ボネート系樹脂発泡体であって、その表層部はスチレン
モノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ²以下となるように
形成されていることを特徴とする繊維強化合成樹脂積層
用ポリカーボネート系発泡体。及び、この発泡体に、繊
維を含んだ未硬化の熱硬化性樹脂を接触させ、該熱硬化
性樹脂を硬化させてなることを特徴とする繊維強化合成
樹脂の複合体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で断熱性に優
れ且つ強度特性が優れている、繊維強化合成樹脂層用ポ
リカーボネート系発泡体及び繊維強化合成樹脂複合体並
びに該複合体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軽量で且つ強度を要求される、即ち軽量
構造材としては、芯材となる発泡体に繊維強化合成樹脂
を積層した繊維強化合成樹脂複合体が住宅、建築、土
木、運輸などの各種産業の分野で用いられている。中で
も、ポリカーボネート樹脂は、繊維強化合成樹脂との接
着性の良さ、高耐熱性、−２０℃から１５０℃の広範囲
に渡って安定した良好な耐衝撃性を示す、などの利点か
ら芯材としての試みがなされている。

【０００３】繊維強化合成樹脂積層用ポリカーボネート
系発泡体の製造には射出成形による試みがなされている
が、得られる発泡体は密度が高く、軽量とは言い難いも
のであった。もっとも、より軽量化を図るため、発泡体
の密度を低下させるために押出発泡法等を採用して高発
泡化する方法も考えられる。しかしながら、高発泡化に
ともない、得られる発泡体表皮が薄くなるため、そのよ
うなポリカーボネート系発泡体表面に、ガラス繊維等の
強化用繊維を含んだ未硬化の不飽和ポリエステル樹脂等
の熱硬化性樹脂を配して該熱硬化性樹脂を硬化させるこ
とにより繊維強化合成樹脂複合体を得ようとすると、熱
硬化性樹脂の架橋に用いられるビニルモノマー例えばス
チレンモノマー等の存在によって発泡体表皮部から内部
に熱硬化性樹脂が浸入してしまい、表面が良好な繊維強
化合成樹脂複合体を得るにはより多くの熱硬化性樹脂が
必要となり、前述と同様、軽量とは言い難いものになる
という問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軽量
で断熱性に優れ、繊維強化合成樹脂への接着性に適した
ポリカーボネート系発泡体、及びこの発泡体に繊維強化
合成樹脂を積層した複合体を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために鋭意研究した結果、ポリカーボネート系
発泡体において、その発泡体表層部を工夫することによ
って熱硬化性樹脂の浸漬量をコントロールでき、軽量で
断熱性があり、繊維強化合成樹脂への接着性に適したポ
リカーボネート系発泡体が得られることを見いだし、本
発明を完成するに至った。

【０００６】即ち、本発明によれば、密度が４００ｋｇ
／ｍ³以下のポリカーボネート系発泡体であって、その
表層部はスチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ²
以下となるように形成させられたことにより、軽量で繊
維強化合成樹脂への接着性に適したポリカーボネート系
発泡体が得られる。また、この発泡体に繊維強化合成樹
脂を積層し複合することで、軽量で、断熱性に優れ且つ
機械的強度が優れた繊維強化合成樹脂複合体が提供され
る。

【０００７】本発明におけるポリカーボネート系発泡体
の密度は４００ｋｇ／ｍ³以下であり、好ましくは４０
〜４００ｋｇ／ｍ³である。密度が４００ｋｇ／ｍ³以上
では発泡体は重く、軽量構造材とは言い難いものとな
る。また、密度が４０ｋｇ／ｍ³以下では芯材としての
強度が不足になりがちで、繊維強化合成樹脂との複合体
の強度も十分なものが得られにくくなる。

【０００８】また、本発明におけるポリカーボネート系
発泡体はその表層部のスチレンモノマーの浸透性が２．
０ｇ／ｃｍ²以下であり、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ²以
下である。スチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ
²を越える表層部を有するものは、熱硬化性樹脂中に含
まれるビニルモノマー、例えばスチレンモノマーがポリ
カーボネート系発泡体を侵食し、熱硬化性樹脂がポリカ
ーボネート系発泡体の中心部まで浸入してしまい、良好
な積層品を得るには熱硬化性樹脂を更に必要とし、複合
体全体として重くなり、軽量とは言い難いものとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明におけるポリカーボネート
系発泡体を得る方法としては、押出発泡、インジェクシ
ョン発泡、プレス発泡などが挙げられるが、低密度の発
泡体を得る方法として最も簡単なのは押出発泡である。
押出発泡は、ポリカーボネート樹脂を押出機に入れ、ポ
リカーボネート樹脂を加熱して溶融し、溶融したポリカ
ーボネート樹脂に発泡剤を圧入し、押出機の先端にスリ
ット状の押出孔を設けた口金を付設し、押出孔からポリ
カーボネート樹脂を大気中に押し出す方法である。

【００１０】本発明におけるポリカーボネート系発泡体
へのスチレンモノマーの浸透性は２．０ｇ／ｃｍ²以下
であるが、このコントロールは、ポリカーボネート系発
泡体の表層部に厚いスキン層を設けることにより可能で
ある。例えば、上記する押出機先端の口金が長方形のス
リットでガイド装置を用い板状に押し出せば、板状の発
泡成形体を得ることができるが、押出直後の発泡途上に
ある発泡体を、充分に間接冷却したガイド装置に接触さ
せ、発泡体表面部が充分に冷えるまで接触させ続けるこ
とによって、スキン層の厚い発泡体が得られる。また、
口金が円筒状のスリットでポリカーボネート樹脂を発泡
させながら円筒状のマンドレル上を進行させれば、シー
ト状の発泡体が得られるが、口金出口直後のポリカーボ
ネート樹脂へ多量のエアーを吹き付けても厚いスキン層
を有する発泡シートを得ることができる。得られた発泡
体のスキン層が薄い場合には、表面にソリッドのポリカ
ーボネート樹脂をラミネートしてもよく、また、熱プレ
スによって表面部を溶融することによって厚いスキン層
を設けてもよい。また、スチレンモノマーは、ポリカー
ボネート樹脂の平均分子量が大きくなるほど浸透しにく
くなるので、この点も充分考慮する必要がある。

【００１１】本発明に用いられるポリカーボネート樹脂
は、２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン、
２，２−ビス（４−オキシフェニル）ブタン、１，１−
ビス（４−オキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−
ビス（４−オキシフェニル）ブタン、１，１−ビス（４
−オキシフェニル）イソブタン、１，１−ビス（４−オ
キシフェニル）エタン等のビスフェノールから誘導され
る芳香族ポリカーボネートが耐熱性で優れている点で好
適である。

【００１２】発泡剤としては、色々なものを使用するこ
とができる。大別すると、熱分解型発泡剤、有機揮発性
発泡剤及び無機ガス系発泡剤を例示することができる。

【００１３】上記の熱分解型発泡剤には、例えば、アゾ
ジカーボンアミドなどが挙げられる。上記の有機揮発性
発泡剤には、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタ
ン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の低級脂
肪族炭化水素、また、シクロブタン、シクロペンタン、
シクロヘキサンなどの低級脂環族炭化水素、ベンゼン、
トルエン、キシレンなどの低級芳香族炭化水素、また、
メタノール、エタノールなどの脂肪族低級一価アルコー
ル、アセトン、メチルエチルケトンなどの低級脂肪族ケ
トン、１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン、ペンタ
フルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ン、１，１−ジフルオロエタン、メチルクロライド、エ
チルクロライドなどの低沸点ハロゲン化炭化水素などが
挙げられる。さらに、上記の無機ガス系発泡剤には、例
えば二酸化炭素、窒素などが挙げられる。

【００１４】ポリカーボネート系樹脂に配合し得る添加
剤としては、可塑剤、滑剤、顔料、また、タルクなどの
気泡調整剤などが挙げられる。

【００１５】熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステ
ル系樹脂が挙げられ、液状、粘液状にして使用する。

【００１６】本発明では、熱硬化性樹脂層を補強するた
めに、繊維を含有させるようにして用いる。繊維として
は、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、金
属繊維、チタン酸カリウム繊維、炭素ケイ素繊維などを
用いることができる。繊維の状態は単繊維であってもよ
いが、また、ヤーン、ストランド、ロービング、チョッ
プストランド、マット、クロスなど、そのどれであって
もよい。

【００１７】本発明の複合体は、ハンドレイアップ法、
スプレイアップ法、ＳＭＣ（シートモールディングコン
パウンド）法、レジンインジェクションモールディング
法などの従来公知の方法で製造することができる。

【００１８】本発明の複合体は、ポリカーボネート系発
泡体に繊維含有の熱硬化性樹脂を接触させ、その後は樹
脂を硬化させるだけで製造することができる。発泡体上
には格別の接着剤を用いる必要がない。繊維含有熱硬化
性樹脂は、ポリカーボネート系発泡体の片面だけに付設
されてもよいが、また両面に付設され、繊維含有熱硬化
性樹脂がポリカーボネート系発泡体を中にはさんで、サ
ンドイッチ構造となってもよい。なお、本発明でいう発
泡体の表層部のスチレンモノマーの浸透性は以下の方法
により測定されたものである。すなわち、発泡体の表面
部にポリエチレン製の直径７０ｍｍの円筒体の一方の開
放端を、円筒体内に入れた液体が外部に漏れないように
熱硬化性のエポキシ接着剤を用いて密着させた。円筒体
を密着させた発泡体を２３℃の室内に一昼夜放置後、ス
チレンモノマーを円筒体内に１００ｍｌ入れ、１０分後
のスチレンモノマーの液の減少量を測定した。その減少
量から、単位面積当りのスチレンモノマーの減少量を求
め、その値を当該浸透性とした。

【００１９】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例によって制限されるものでは
ない。

【００２０】実施例１ ビスフェノールＡから誘導されるポリカーボネート樹脂
（三菱エンプラ社製、Ｅ−２０００）１００重量部に気
泡調整剤としてタルク０．０５重量部を加え、これを押
出機内で加熱、溶融、混合してから、発泡剤としてｎ−
ペンタン２重量部を押出機内に圧入して、押出機先端の
口金より発泡剤を含浸した樹脂を間接水冷で冷却したガ
イド装置を使用して、充分に発泡体表面部が冷却される
まで接触させ、板状に押し出し板状発泡体を得た。その
発泡体は厚み２０ｍｍ、密度は２００ｋｇ／ｍ³であ
り、表層部に厚いスキン層を有する板状の発泡体であっ
た。

【００２１】この発泡体の表層部のスチレンモノマーの
浸透性を測定したところ０．１ｇ／ｃｍ²未満であっ
た。

【００２２】繊維強化熱硬化性樹脂と発泡体との積層は
次のように行った。まず、ポリテトラフルオロエチレン
（テフロン）を表面にコーティングしたアルミニウムか
らなる平板を用意し、そのテフロン面にガラス繊維から
なるチョップストランドマットを配し、次に日本ユピカ
社製の不飽和ポリエステル樹脂（４０７２、ＡＰＴ−
３）に硬化剤としてメチルエチルケトンパーオキサイド
を添加し、これをハンドレイアップ法にてチョップスト
ランドマットを塗布含浸させ、直ちにこの上に発泡体を
乗せ、上面に上記したものと同じチョップストランドマ
ットを配し、次に上記したものと同じ硬化剤を添加した
不飽和ポリエステル樹脂をチョップストランドマット上
から同様にハンドレイアップ法にて塗布含浸させた。そ
の後、直ちにテフロンコートしたアルミニウム平板を乗
せ、放置して不飽和ポリエステル樹脂を反応硬化させ
た。反応硬化させた後、アルミニウム平板を剥がし、ガ
ラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化体（ＦＲＰ）
／発泡体／ガラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化
体（ＦＲＰ）からなる積層体（ＦＲＰ積層品）を得た。
この積層品の発泡体中央部には樹脂の含浸が見られず、
良好であった。ＦＲＰを発泡体との界面で剥がそうとし
たところ、容易に剥がれず、無理に剥がすと発泡体が破
壊した。

【００２３】比較例１ ビスフェノールＡから誘導されるポリカーボネート樹脂
（住友ダウ社製、ガリバー６００−３）１００重量部に
気泡調整剤としてタルク０．０５重量部を加え、これを
押出機内で加熱、溶融、混合してから、発泡剤としてｎ
−ペンタン２重量部を押出機内に圧入して、押出機先端
の口金より発泡剤を含浸した樹脂を間接水冷で冷却した
ガイド装置に充分に接触させずに板状に押し出し発泡体
を得た。その発泡体は厚み１６ｍｍ，密度は２６０ｋｇ
／ｍ³であり、表層部のスキン層は薄い発泡体であっ
た。この発泡体の表層部のスチレンモノマーの含浸量を
実施例１と同様にして測定したところ、既に５分後に浸
透性が４．０ｇ／ｃｍ²であった。比較例１で得られた
ポリカーボネート発泡体を実施例１と同様の方法でＦＲ
Ｐを積層したところ、発泡体中心部までＦＲＰ樹脂の含
浸が見られた。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、架橋に用いられるス
チレンモノマーなどの浸漬をなるべく抑えるようにポリ
カーボネート系発泡体表層部に特徴を持たせることによ
り、ポリカーボネート系発泡体の密度を下げても熱硬化
性樹脂の浸漬を少なくすることができ、芯材として、ま
た複合体として軽量化することができる。また、発泡体
の材料としてポリカーボネート樹脂を用いているため、
耐熱性があり、比較的高温の成形でも発泡体が発泡構造
を失うに至らず、従って直接熱硬化性樹脂層を設けるこ
とができる。接着性も芯材破壊するほど強固なものであ
る。また、熱硬化性樹脂は繊維を含んでいるから、繊維
で補強され、充分な機械的強度をもったものとなってい
る。しかも、それを作るのに格別の接着剤を必要としな
いため、その製造が容易である。繊維強化合成樹脂複合
体としては、軽量で断熱性もあり、高強度ものとなって
おり、かつ広い温度範囲に亘って耐衝撃性に優れてい
る。従ってこの複合体は住宅、建築、土木、運輸などの
構造材として使用するのに好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｃ０８Ｌ 69:00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密度が４００ｋｇ／ｍ³以下のポリカー
   ボネート系樹脂発泡体であって、その表層部はスチレン
   モノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ²以下となるように
   形成されていることを特徴とする繊維強化合成樹脂積層
   用ポリカーボネート系発泡体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発泡体に、繊維を含んだ
   未硬化の熱硬化性樹脂を接触させながら、該熱硬化性樹
   脂を硬化させることを特徴する繊維強化合成樹脂複合体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、未硬化の熱硬化性樹
   脂が不飽和ポリエステル系樹脂であることを特徴とする
   繊維強化合成樹脂複合体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の発泡体に、繊維を含んだ
   未硬化の熱硬化性樹脂を接触させ、該熱硬化性樹脂を硬
   化させてなることを特徴とする繊維強化合成樹脂複合
   体。
5. 【請求項５】 請求項４において、未硬化の熱硬化性樹
   脂が不飽和ポリエステル系樹脂であることを特徴とする
   繊維強化合成樹脂複合体。