JPS58134740A - サンドイツチ板およびその製法 - 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】 本発明は強度、剛性が高く、シかも耐水性にすぐ名るな
どの種々の特徴ケ有する新規なサンドイツチ板およびそ
の製法に関する。更に詳（、〈は、熱可塑性樹脂を主成
分とする結合剤で互いに結合された無機質粒子層を芯材
とし、繊維強化熱硬化性樹脂（以下、「ｌ・”　）ｔ　
ｌ’　Ｊと略称する）層を表面材とするサンドイツチ板
および康・らがじめ製造した芯材の両面にシート状でか
つ未硬化のｌ”　Ｉｔ　Ｐを配置した後、これを加熱加
圧することからなるサンドウィッチ板の製法に関する。

サンドイツチ板は航空機構造部相月１ｆＸどに開発され
て以来、その構ＩＪ１１：の自由さと相ネ１のイ１効利
１１．１の面から車輌、船舶を始め建築材料などにまで
広範囲に利用される状況にある。こｈＬ）のサンド覧イ
ツチ板は、耐荷娃力のある薄い上下表面材と軽量で比較
的軟質の芯材とを結合して、大きな曲げ剛性が得られる
ように構造効率を高めたものである。

現在実用化されているサンドイツチ板の表面材には合板
、金属板、Ｆｌ（Ｐ板、石綿スレート板などがあり、芯
材には合成樹脂発泡体、厚紙や金属板のハニカムまたは
フニツシュ構造体、木片などのチップボード、熱可塑性
樹脂シートなどがあり、これらが組合されて実用のサン
ドウィッチ板が構成されるためその数は膨大となる。こ
れらのうち、現在最も広く用いられているサンドイツチ
板はアルミニウムや鋼などの金属板あるＩＡは合板など
と、合成樹脂発泡体や厚紙の）−ニカム構造体などとが
組合さねたものである。しかしながら、表面材として金
属板を用込たものは耐薬品性に劣り、かつ比較的高重量
となるほか　、”’）ン１．材との結合がむずかしかっ
たり、塗装が必要になったりして一般に高価な材料にな
る。一方、合板を用いたものは、たとえ耐水ベニアを用
いても本質的に耐水性、耐薬品性に劣るので、屋外での
使用に制約がある□史に、芯材として合成樹脂発泡体を
用いたものけ軽１という特長はあるが、圧縮強度、せん
断強度、弾性率などが低下するために高度の枯造材が安
水さねる用途ｒ（は制約を受ける。また、厚紙のハニカ
ム構造体を用いたものは耐水性がｙ、（屋外での使用に
耐えない。

そこで、強度、弾性率が高く、耐水、耐薬品性の優ねた
無機質中空体を芯材として使用するサンドイツチ板が提
案されている。例えば、「縁台材料技術集成（産業技術
センター発行、乙ととページ）」ｒ（は芯材として無機
質中空体の一種であるパーライトの成形品を用いること
が試みらねているが、発明者らが検討したところでｒｊ
１パーライトを水ガラスの、８ような無機接着剤で結合
したもの□ やエポキシ樹脂１、不飽和ポリエステル樹１１ｔｆなど
の汎用の有機接着剤で結合【、た成形物ｔ　、ｉｉ；祠
とし、こねＫ　Ｆ　ｌｔ　Ｐ層を表面材として貼合して
→ノンドイツチ板を構成しても芯材がもろすぎて強度の
階ハたものが得られなかった。

以上述べたサンドイツチ板の現状に鑑み、上記欠点の克
服された新規なサンドイツチ板を開発すべく軽量で強度
１弾性率が高くかつ耐水性、耐薬品性に優ねたサンドイ
ツチ板の揮発およびそれの安価かつ容易な製造法につき
研究の結果本発明を達成した。すなわち、本発明は熱可
塑性樹脂を主成分とする結合剤で結合さｈた無機質粒子
層を芯材とし、繊維強化熱硬化性樹脂層を表面材とする
サンドイツチ板およびその製法を提供するものである。

本発明に用いられる無機質粒子には砂利、ガラスピーズ
、石炭ガラあるいは無機質発泡粒子などが挙げられ、特
に本発明においては気孔を有する無機質発泡粒子が好ま
しい。このような無機質発泡粒子には、真珠岩、松脂岩
、黒曜石などを焼成発泡させたパーライト、シラスを焼
成発泡させたシラスバルーン、火山性軽石などの天然品
やアルミナ、シリカ、ホウ砂、合成ガラス、セメントな
どを人工的に発泡させた粒子などがある。

これら無機質粒子は平均粒径がｏ、３Ｉ１１以上のもの
が特に好ましい。モ均粒径０．３龍以Ｆのものは芯材と
しての密度が高くなったりあるいはｌ・”　）Ｌ　Ｐの
浸透が悪くなって結合力の劣ったサンドイツチ板が得ら
れるなどの不都合の生ずるル゛１合がある。

本発明においてけ黒曜石パーライトを用いた場合が最も
好ましいが、これは０．３１１１！以十の比較的大粒径
の粒子が得やすいこと、粒子内部は一次発泡粒子が集合
したいわゆる蜂の巣構造になっているため強度が大きい
こと、更には粒子表面が才滑で結合剤の付与が容易であ
ることなどの理由ｔｉｃよる。

本発明において結合剤として使用はれる熱り・γｉ１．
ｉ性樹脂には、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ホリ了ミド系樹脂、ポリ
エステル系樹脂などがあるが、こねらのうち靭性が高く
かつ安価であるという点でポリオレフィン系樹脂および
これらの共１１合物あるいは変性物などが好まＩ５い。

ポリオレフィン系樹脂にはポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブテン−／、ポリメチルペンテン−／ｆＸとか
慶、す、これらの共重合物にはエチレン−酢酸ビニル共
重合物、エチレン−アクリル酸エチル共重合物などがあ
り。

これらの変性物には無水マレイン酸変性物、アクリル酸
変性物などがある。

上記熱可塑性樹脂は単独あるいけ２種以上を組合せて使
用することが可能であり、更に無機質発泡体との結合力
を増大させるためにエマルション系接着剤や熱硬化性樹
脂を小量併用することも有効である。

これら結合剤は無機質発泡体１００重量部に対して２０
〜３００重量部用いるのが好ましい。これが２０重量部
以下の場合は結合力が不足して製品の強度の低下する場
合があり、一方３００重量部を越えて使用しても強度の
増大はあまり期待できず、かえって不経済になるおそハ
がある。

ＦＲＰは基本的には不飽和ポリエステルやエポキシなど
の熱硬化性樹脂を母材とし、ガラス繊維１１１□ や炭素繊維などを強化材として構成され、その成形方法
は多種多様である。本発明のサンドイツチ板は、既に板
状に成形されたＦＲＰを接着剤によって芯材に貼合する
方法によって製造可能であるが、貼合部の強度を高くシ
、かつ生産性を向上させるより好ましい成形方法として
、芯材の両面に直接未硬化の熱硬化性樹脂および強化材
をあてがい常温あるいけ加熱して加圧下に硬化させて芯
材に熱硬化性樹脂の一部を浸透させて一体化する方法が
ある。この方法には、従来から用いられているハンドレ
イアップ法やスプレーアップ法も適用できるが、安価で
生産性がよく、かつ適度の浸透性を有するという点で、
シートモールディングコンパウンドＣ以下、　　「ｓＭ
ｃＪと略称する）と呼ばれる未硬化のシート状物を用い
る方法か最も好ましい。一般に、ＳＭＣは硬化剤を含ん
だ小胞ポリエステル樹脂液とガラス繊維のチョツプドス
トランドと炭酸カルシウムなどの無機充填材とを屯１］ 量でほぼ等量ずつ混合しシート状に成形したもので・普
通こねは”ｆ、、、ドダイと呼ばわる成形型を使用して
加熱、加圧下□硬化させて成形される。

本発明においては、ＳＭＣを芯材の両面にあて−かい加
熱、加圧してＳＭＣの樹脂液および充填材を気孔の中に
適度に浸透させることによってサンドイツチ板が製造さ
れるので、優れた強度および弾性率を有する製品が得ら
れる。

この際に用いられるＳＭＣの粘度（ガラス繊維を除いた
充填材を含む樹脂液の粘度）は、１０万〜１００万ポイ
ズ、好ましくは、２０万〜ｊＯ万ポイズの範囲のものが
適用される。この範囲を外れると樹脂液が芯材の気孔に
浸透しすぎたり、浸透が不充分であったりして強度のす
ぐれたサンドイツチ板が得られない懸念が生ずる。

芯材に対するＦＲＰの使用量（すなわち、芯材の厚みと
ＦＲＰの厚みの関係）は、用途および要求される性能に
よって適宜選択されるが、厚みの比率としては芯材１０
０に対してＦ　ｌ（Ｐ、２〜ｊＯとするのが好ましい。

一般的に、ＦＲＰの厚みの比率が大きい方が高い強度お
よび弾性率を示す傾向があるので、高い性能が要求され
る場合、）・ノドレイアップ法によるときは重ね塗りを
行ない、一方８ＭＣを使用するときけ複数枚を重ねて積
層するなどの手段がとられる。

次に、本発明のサンドイツチ板の製法の実施態様を述べ
る。

まず、芯材の無機質粒子を結合剤を用いて結合させる工
程は、芯材とＦＲＰを積層する工程において行なうこと
も可能であるが、一般的には品質の安定した製品を得る
ためあらかじめ無機質粒子を結合剤を用いて結合させた
板状体などに予備成形された芯材を使用するのが好着し
い。これには、熱可塑性樹脂の粉体を使用して、とねを
静電気的に無機質粒子に付着させることもできるが、少
量の粘着性物質を無機質粒子に複覆しだのち、その粘着
力を利用して熱可塑性樹脂粉体を付着させることによっ
てより多量の粉体を付着させることが可能になるばかり
でなく、特に粘着性物質に接着剤を使用すると無機質粒
子と熱可塑性樹脂との結合力が向上して好ましい芯材が
得られる。次に、熱可塑性樹脂粉体を付着させた混合物
は樹脂の融（軟化）点以上の温度に加熱したのち冷却し
て成形されるが、この際多少加圧するのが好ましい。

芯材の成形方法としては成形型に複〜混合物を充填して
硬化成形する方法のほか、ダブルベルトコンベア一方式
の成型機を用いて連続的に板状体を製造する方法もある
。

次に、芯材にＦＲＰを積層する工程には、あらかじめ成
形されたＦＲＰ板を接着剤を用いて貼合する慣用の方法
を用いることも可能であるが、前述したように未硬化の
ＦＲＰをハンドレイ了ツブ法やスプレーアップ法で塗布
したり、ＳＭＣを積層したのち加熱、加圧してサンドイ
ツチ板とする方法が好ましい。ＳＭＣを用いる場合は、
ダブルベルトコンベア一方式などによって、表裏のＳＭ
Ｃの間に芯材を送り込み、加熱、加圧することによって
連続的にサンドイツチ板を製造することができる。本発
明の製法においては、特にＳＭＣを用い、芯材に気孔を
有する無機質発泡体を適用し適度の通気孔を設けること
にｊって未硬化のＦＲＰの樹脂分の一部が芯材に浸１擁
するので特に強度、□　・・ が向上する。

以上の記載から明らかなように、本発明のサンドイツチ
板を構成する芯材は強度、耐水性、耐薬品性の優ねた無
機質粒子と靭性に優れた熱可塑性樹脂より構成され、か
つ得られる芯材はそわそれの特徴が生かされている。

更に、本発明の芯材を通気孔を有するように成形するこ
とによって軽量であるばかりでなく、１２ＲＰ層はその
樹脂分の一部が通気孔に浸透するように貼合されるので
得ら名るサンドイツチ板の強度および剛性は極めて大き
くなる。

また、本発明では芯材の両面に適正に粘度調節された未
硬化のＦＲＰシートをあてがい、加熱加圧することによ
って容易かつ生産性良くサンドイッチパネルを製造する
ことができる。

以下、実施例を挙げて本発明のサンドイツチ板を具体的
に説明するが、こねに使用する各素材の内容は以下の通
りである◇ 無機雷発泡体１： １１１１１ 黒曜石パニ、ライト 商ｓ　ｒ’フヨーライト」、フヨーライト社製 結合剤および結合助剤： 高密度ポリエチレン 商標「スタフレンＥｌｆ♂Ｏ」８石化学社製 エポキシ樹脂　三片石油化学エポキシ社製商標「エポミ
ツクＶＲ−／３０ＡＪ グ０重量部 液状ポリブテン　′ 商標「日石ボリプデンＬＶ−３；ＯＪ 日石化学社製 ＦＲ，Ｐ素材： 不飽和ポリエステル樹脂 日本触媒化学社製 商標「エボラツク パーオキサイド ガラス繊維チョツプド９ストランドマツト商標ｒＭｃ−
６００に’Ｊ日東紡績社製８ＭＣ商標「ポリマールマッ
ト」 乙０９ＬＡ　　Ｊ□ＪＩＶＲ／、３　ｍｍ厚み（ガラス
繊維３０重譬゛係含有、これ を除すた樹脂液の粘１すは約ｔＯ万 ポイズ）　武田薬品工業社製 また、実施例で示される曲げ強度および弾性率は次の条
件で３点曲げ試験によった。

試験機：島津オートグラフＤＳＬ−２０００温度：　、
２０　’Ｃ試験速度：試験片厚み／、２（ｍｍ１分） 試験片幅＝ＳＯｎ　スパン：、２００問実施例／ 無機質発泡体として平均粒径が約ｒ　ａｍの黒曜石パー
ライトを使用し、これの／　００　ｉｌｊ　１を部に対
しど０重量部の高密ＩＷポリエチレン粉末′ｆｒ渇合し
て粒子表面に付着させた。これをアルミ製の金型に充填
１シ、外部より、２３０°Ｃで５分間加熱してＬ１７み
ｊ朋の板を成形した。

次に、これを芯材として表面にガラス繊維チョツプドス
トランドマットを載せ、羽毛塗りで不飽和ポリエステル
樹脂を含浸させ、室温で硬化させて表面材として厚み／
、６寵のＦＲＰ層を形成した。

裏面にも全く同様のＦＲＰ層を形成してサントイ参考例
／ 芯材として厚みｊＯのポリ塩化ビニル発泡体を使用し、
表面材は実施例／と全く同様にして形成してサンドイツ
チ板を作成した。これの曲げ強度は４’、　３　ｋｙ　
／　ａｍ　、曲げ弾性率は弘７０ゆ／ｄであった。

実施例２ 実施例／と同じ方法で厚み１０ＩＩＩ＋の芯材を成形し
、これの表裏に実施例／と同じ方法で厚みＯｌざ闘のＦ
ｌ（、ｌ）層を形成してサンドイツチ板を作成し゛ま た。これの曲げ強度ＩＩ′ｉ／、ざに９／ｌｌ１１　曲
げ弾性率は２７０　ｋｇ７　ｍ諺　であった。

参考例コ 芯材として厚み１０１１１の硬質ポリウレタン発泡体を
使用し５、表面材は実施例コと全く同様にして形成【２
てサンドイツチ板を作成した。こわの曲げ強度は０．７
θｋｇ　／　ａｍ、曲げ弾性率はｊ３ゆ／　ｓｎであっ
た。

実施例３ 実施例／と同じ黒曜石パーライト１ｏｏｘＩ″量部に対
し、２０重量部のエポキシ樹脂を混合被覆し、と九に１
００重量部の高密度ポリエチレン粉末を混合付着させた
。これを多数のスリットを有するアルミ類の金型に充填
し、これを発泡ポリスチレンなどを成形するときに一般
に用いられているスチーム成形機に装填ｔ、、２ｕ／ｃ
ｌＩ！ａの水蒸気圧力下に、２分間保持して厚み、２０
ＩＩｍの板を成形した。

次に、これを芯材としてその両面に５ＭＣｆ１枚ずつは
さみ、とｈを熱プレス中で／　３　ｊ　’Ｃでｇ分間微
圧′保持してγ７ドイ′チ板を作成した・これの曲げ強
度け／、へ柳／鳳♂、曲げ弾性率は／乙Ｏゆ／ｄであっ
た。

参考例３ 芯材に厚み、２０ＩＩＩｌの発泡ポリ塩化ビニルを使用
し、表面材は実施例３と同様にして成形を試みたが、Ｓ
ＭＣの加熱時に芯材の軟化によって崩壊しサンドイツチ
板は得られなかった。

実施例グ 実施例３と同じ方法で厚み１０ｍｍの芯材を作成し、こ
ｔｌに実施例３と同じ方法でＳＭＣを積層した。これの
曲げ強度は３．２に９／鰭、曲げ弾性率は３００に９／
翼諺　であった。

実施例ｊ 平均粒径７社の黒曜石パーライトにエポキシ樹脂１０重
量部を混合被覆し、これに１００重量部の高密度ポリエ
チレン粉体を混合付着させて厚み１０ＩＩｌｌｌの芯材
を作成し、実施例３と同様の方法でサンドイツチ板を作
成した。これの曲げ強度は、！、Ｏｋｇ／１１３１．曲
げ弾性率ｔｄｊ００ｋａ／ｍ　　であった◇ 実施例乙 平均粒径約／龍の黒曜石パーライトｉｏｏ重量部に７０
重量部のエポキシ樹脂を混合被覆し、これに！Ｏ重量部
の高密度ポリエチレンを混合付着させて実施例３と同じ
方法で厚み２０ｍｍ、の板を成形した。次にとわを芯材
としてその両面Ｉｔ（Ｓ　Ｍ　Ｃを３枚ずつはさみ熱プ
レス中で／　３　！；　’Ｃで７５分間微圧下に保持し
てサンドイツチ板を作成した。

これの曲げ強１’ｆけＡ／ゆ／肩鳳、曲げ弾性率は／）
Ｏｋｇ　／　ｉｎ　　であった。

実施例７ 平均粒径約／龍の黒曜石パーライトを使用し、これの７
００重量部に対し７０重量部の液状ポリブチンを混合被
麺し、これに２０１１１：部の高蓋度ポリエチレンを混
合付着して実施例と同じ方法で厚み、２０龍の板を作成
した。こわを芯材として実施例乙と同じ方法でＳＭＣを
積層した。これの曲げ強度は！６に９／ｒｎｍ、曲げ弾
性率け／ざＱ　ｋｇ　／　ｍｙ２であった。

比較例／ 平均粒径約ｓ２　ｍｌの黒曜石パーライト１００１縫部
に対してエポキシ樹脂７００重量部を混合被覆し、／！
；Ｏ’ＣＫｊ分間保持してエポキシ樹脂を硬化させて厚
みノ０朋の板を成形した。これに実施例３と同じ方法で
ＳＭＣを積層した。これの曲げ強度けＯ０乙ｊゆ／ｄ、
曲げ弾性率は７３０ゆ／關であった。

特許出願人 日本石油化学株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱可塑性樹脂を主成分とする結合剤で結合さｆ１
   ｆｃ無機質粒子層を芯材とし、繊維強化熱硬化性樹脂層
   を表面材とするサンドイツチ板。 （２前記無機質粒子が無機質発泡粒子であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のサンドイツチ板。 （３）　　前記無機質発泡粒子が黒曜石パーライトであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のサン
   ドイツチ板。 （４）　　前記熱可塑性樹脂がポリオレフィンである特
   許請求の範囲第７項、第２項または第３項に記載のサン
   ドイツチ板。 （５）　　あらかじめ熱可塑性樹脂を主成分とする結合
   剤で結合さｈた無機質粒子層からなる芯材の両面に未硬
   化の繊維強化熱硬化性樹脂シートを配置し、加熱圧着す
   ることを特徴とするサンドイツチ板の製法□ （６）　　前記未硬化の繊維強化熱硬化性樹脂シートの
   樹脂分の粘度が７０万〜１０Ｏ万ボイズであることを特
   徴とする特許請求の範囲・１３５項に記載のサンドイッ
   チ板の製法。