JPS5935342B2 - 軽量複合材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維で補強された合成樹脂発泡体よりなる軽量
複合材料に関するものである。

従来より繊維で補強された合成樹脂発泡体は知られてお
り、例えば一方向に揃えられた繕維束に発泡硬化性樹脂
液を含浸させこれを発泡硬化させて形成させた軽量材料
が知られている。

該材料は繊維方向にはすぐれた強度を有し、又、軽量に
して加工性、耐水性、耐食性にもすぐれているが、繊維
と直角方向には割れ易く、又圧縮強度に問題があり、部
分的に力が加わるとその部分に凹みを生じやすいという
欠点がある。又、合成樹脂発泡体やハニカム材を芯材と
し、金属やＦＲＰ板を表面材とするサンドイッチ構造材
も知られているが、これらの材料は加工性が悪い、表面
材と芯材とがはがれやすい、衝撃に弱い、耐水性が悪い
等の欠点のうちのいずれかの欠点を有している。本発明
は上記の如き従来の材料の欠点を解消し、加工性、耐衝
撃性、耐水性等にすぐれると共に機械的強度とくに圧縮
強度やいずれの方向の曲げ強度にもすぐれた軽量材料を
提供することを目的としてなされたものである。

すなわち本発明の要旨は、表面層と芯材層とが一体的に
結合されてなり、上記表面層はシート状繊維で補強され
た合成樹脂発泡体からなり、上記芯材層は同方向に配列
された多数の長繊維で補強された合成樹脂発泡体からな
るものであり、そして該合成樹脂発泡体は複数の密度の
大きい部分と複数の密度の小さい部分とがそれぞれ交互
に介在せしめられ一体化されて粗密構造となされ、その
粗密構造における隣接する密度の異なる他の部分との境
目が長繊維の配列方向と一致するように設けられたもの
であることを特徴とする軽量複合材料に存する。

以下図面により本発明軽量複合材料について説明する。

第１図は本発明軽量複合材料の一例を示す断面図であり
、１は表面層、２は芯材層にしてこれらは一体的に結合
されている。

表面層１はシート状繊維で補強された合成樹脂発泡体か
らなるものであり、本発明軽量複合材料の上面及び下面
に表面を形成する様に設けられている。

上記シート状繊維としてはガラス繊維、カーボン繊維、
アスベスト繊維、金属繊維などの無機質繊維や綿、レー
ヨン、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、ポリプロピ
レンなどの有機質繊維の編布、織布、不織布、マツト状
物などが使用出来るが強度、経済性、含浸性などの点か
らガラス繊維が好適であり、その中でもとくに連続した
ガラス長繊維を渦巻状にして集積させたコンテイニユア
スストランドマツトが好適である。又、合成樹脂発泡体
の合成樹脂の種類はとくに制限されるものではないが、
構造材として要求される耐熱性や製造のし易さ等の観点
からは例えばポリウレタン、フエノール樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂などが好適である。そして、とくに発泡
体を与える素材としては始め液状であるが短時間で発泡
・硬化することの出来る発泡性熱硬化性樹脂液が好適に
使用出来る。次に芯材層２は同方向に配列された多数の
長繊維で補強された合成樹脂発泡体からなるものである
が該発泡体は密度の大きい部分２１と密度の小さい部分
２２のそれぞれ複数が交互に介在せしめられ一体化され
て粗密構造が形成されたものである。

そしてその粗密構造における隣接する密度の異なる他の
部分との境目すなわち密度の大きい部分２１と密度の小
さい部分との境目は長繊維の配列方向と一致するように
設けられている。本発明においては上記芯材層２におけ
る密度の大きい部分２１の密度は０．３９／Ｃｃ以上で
あるのが好ましい。

なお、芯材層２の長繊維は前記したシート状繊維と同様
な種類の繊維が用いられるが、同様な理由によつてガラ
ス繊維が好適に用いられる。

又、芯材層２の発泡体を形成する合成樹脂の種類につい
ても前記した表面層１に用いられるのと同様な種類の合
成樹脂が用いられる０そして表面層１と芯材層２を構成
する樹脂や繊維の種類は同じであつても異なつていても
よい。本発明軽量複合材料の製造は、例えばポリウレタ
ン樹脂などの発泡熱硬化性樹脂液を含浸させた長繊維束
と上記樹脂液よりもさらに高倍率に発泡することの出来
る発泡熱硬化性樹脂液を含浸させた長繊維束とを横方向
に交互に並べ、この交互に並べられたものの上面及び下
面に発泡硬化性樹脂液を含浸させたシート状繊維を重ね
合せ、この積層物を適宣な型に入れて型内で樹脂液を発
泡・硬化させることにより行われ得る。

又、この製造はバツチ方式が採用されても又は連続的製
造方式が採用されてもさし支えない。本発明軽量複合材
料は上述の通りの構成を有するものであるので、軽量に
して加工性、耐水性、断熱性等にすぐれている上に、表
面層によつてすぐれた耐衝撃性及び横曲げ強度が付与さ
れ、さらに芯材層の粗密構造によつてとくに圧縮強度が
すぐれているものである。

そして本発明軽量複合材料は上記のすぐれた特性によつ
て、住宅用断熱壁材、床材、ベンチ又はベランダ用材、
トラツク荷台材、陸上又は海上コンテナ一用材、ＦＲＰ
船舶用芯材等に用いられて好適なるものである。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 直径０．５ｍＴＬの空気抜きのための穴が２ケ所設けら
れた上蓋を有する内寸法が深さ２ＣＴ！Ｌ、巾１０（Ｖ
７！長さ５０（７！Ｌで内容積が１，０００ｃｃの鋼製
箱型金型の底に、１ｍ”当り４５０９の重量を有するコ
ンテイニユアスストランドマツトを１０Ｘ５０ｃｒ１Ｌ
に切断したものを敷いた。

その上から、次に示される組成のウレタン樹脂液（１）
２０９を金型を水平に保つて流し込んだ。ウレタン樹脂
液（１）組成 別に、太さ９μのガラス単繊維を２００本集めて１スト
ランドとしたものを６０ストランド集めたガラスローピ
ングを５０ｃｍの長さに切断したもの１２本（重さ５５
９）に次に示される組成のウレタン樹脂液（１）１．３
５９を均一に含浸させたウレタン樹脂液含浸長繊維を用
意し、これを２０ーピング毎に分けて６等分し、６等分
されたもののそれぞれを前記金型内のマツト上に間隔を
置いて並べた〇ウレタン樹脂液（Ｈ）組成 次に上記と同様にして上記と同じガラスローピング６本
（重さ２８９）に次に示される組成のウレタン樹脂液（
ｌ］）５５ｆ１を均一に含浸されたものを用意し、これ
を１０ーピング毎に分けて前記ウレタン樹脂液（）が含
浸されたローピングの間隙をおいて並べられた間に並べ
た。

ウレタン樹脂液（４）組成 更にその上に前記と同じコンテイニユアスストランドマ
ツトを載せ、その上から前記ウレタン樹脂液（１）２０
ｇを散布し、その上から上蓋をのせて型を閉じた。

この状態で放置しておくと樹脂液の発泡が起るが、発泡
がほぼ完了したのち金型をオーブンで１２０℃に３０分
間加熱し、その後冷却して製品を取り出した。

このものは第１図に示される如き構造のもので、コンテ
ニユアスストランドマツトで補強されたポリウレタン発
泡体よりなる表面層と長手方向に揃えられた長繊維で補
強され、巾方向に粗な発泡部分と密な発泡部分が交互に
配置された構造のポリウレタン発泡体よりなる芯材層が
一体的に結合された板状物であり、該板状物の比重は０
．３５７、曲げ強さ（ＪＩＳＺ−２１１３によるたて方
向）は５００ｋ９／ＣＩ！１１曲げ弾性率（同上、たて
方向）は４．０×１０４ｋｇ／ｄ１曲げ強さ（同上、よ
こ方向）は２００１＜９／ｉ及び圧縮強さ（ＪＩＳＺ２
ｌｌｌによる）は４０ｋｇ／ｄであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明軽量複合材料の一例を示す断面図である
〇１・・・・・・表面層、２・・・・・・芯材層、２１
・・・・・・密度の大きい部分、２２・・・・・・密度
の小さい部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面層と芯材層とが一体的に結合されてなり、上記
   表面層はシート状繊維で補強された合成樹脂発泡体から
   なり、上記芯材層は同方向に配列された多数の長繊維で
   補強された合成樹脂発泡体からなるものであり、そして
   該合成樹脂発泡体は複数の密度の大きい部分と複数の密
   度の小さい部分とがそれぞれ交互に介在せしめられ一体
   化されて粗密構造となされ、その粗密構造における隣接
   する密度の異なる他の部分との境目が長繊維の配列方向
   と一致するように設けられたものであることを特徴とす
   る軽量複合材料。 ２ シート状繊維及び長繊維がガラス繕維である第１項
   記載の軽量複合材料。 ３ 密度の大きい部分の密度が０．３ｇ／ｃｃ以上であ
   る第１項記載の軽量複合材料。