JPS5940100B2 - 軽量合成材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は建材等に用いられて好適な軽量合成材料に関す
るものである。

構造材料として木材は軽量で強度が大きいすぐれた素材
として知られており、例えば比重が０．３前後の桐のよ
うに軽い木材や比重が０．４〜０．６の杉、松、檜のよ
うに丈夫な木材、更に比重が０．６〜０．８のラワンや
アピトンの如き重くて丈夫な木材等がある。

そして一般に木材は軽いもの程強度が低下する傾向にあ
る。一方、合成材料としてはガラス長繊維で補強された
合成樹脂発泡体があり、これは木材と類似した特性を有
するうえに吸水性や耐蝕性を改善したものとして知られ
ているが、この材料についても比重を小さくして軽くす
れば強度が低下する。

又、軽量な合成材料としてサンドイッチ構造体があり、
例えば表面材にＦＲＰ板を使用し、芯材に合成樹脂発泡
体やハニカム材を使用したのが知られている。この材料
は強度的にすぐれているが、表面がＦＲＰ板であるので
耐衝撃性に問題がある。又、合成樹脂発泡体の中で表面
層の密度を大きくし、中心部の密度を小さくしたサンド
イッチ構造の発泡体が知られているが、曲げ弾性が小さ
く曲り易い欠点があり、曲げ強さも小さいため、構造材
料としては適当でない。本発明は上記の諸点にかんがみ
て、軽量で強度のすぐれた合成材料を提供することを目
的としてなされたものであり、特に杉、松、檜等の通常
使用される木材よりも軽い桐程度の軽さを有し、かつ杉
、檜等と同等以上の強度を有し、衝撃にも強い材料を提
供することを目的とするものである。

すなわち本発明の要旨は繊維で補強された合成樹脂発泡
体において、表層部がガラス繊維と密度０．０９〜０．
３５ｇ／ ｃｍ３の合成樹脂発泡体とよりなり、中間層
が密度１．５ｇ／（Ｖ７ｌ３以下の有機繊維と密度０．
０９〜０．３５１／訓３の合成樹脂発泡体とよりなり、
全体の密度が０．２〜０．４ｙ／ ＣＷＬ３となされて
いることを特徴とする軽量合成材料に存する。次に本発
明の軽量合成材料につき図面を用いて説明する。第１図
は本発明軽量合成材料の一例を示す断面図であり、同図
においては板状の軽量合成材料が示されている。

図中Ａは表層部であり、該表層部Ａはガラス繊維と合成
樹脂発泡体とより構成されている。そして上記合成樹脂
発泡体はその密度が０．０９〜０．３５９／（１１Ｍ３
となされており、この密度にはガラス繊維の重量及び体
積は含まれていない。上記合成樹脂発泡体の密度が０．
０９ｆ！／Ｃｍ３より小さくなると圧縮強度、剪断強度
が低下し、本発明合成材料の圧縮強度、曲げ強度が低下
して本発明で目的とする強度が得られなくなり、又上記
密度が０．３５ｆ１／Ｃｍ３より大きくなると本発明で
目的とする軽量比が達成されない。又、上記合成樹脂発
泡体を得るには、始め液状であつてその後反応により硬
化する熱硬化性樹脂を採用してこれに発泡性を付与して
用いるのが良く、この様な発泡性樹脂液はガラス繊維束
に含浸されるので、これを発泡硬化させることにより、
ガラス繊維が均一に分散された合成樹脂発泡体が得られ
る。本発明に好適な合成樹脂としては例えば硬質ポリウ
レタン、不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹脂、尿
素樹脂、メラミン樹脂、ピラニール樹脂、エポキシ樹脂
等が挙げられる。又、ガラス繊維としては長さ２５ｍｗ
！以上のものが用いられるのが好ましく、又、その太さ
は加工性の点からして１〜５０μ程度のものが好適であ
る。

そして上記ガラス繊維は合成樹脂発泡体中に於て本発明
合成材料の長手方向に配列されていることが好ましいが
、これに限定されることはなく、その配列がマツトラン
ダムになされていてもよい。又、本発明に於ては連続長
繊維を用いるのが好ましいが、シート状に織成されたも
の、不織布になされたものやマツト状になされたものが
用いられ得る。表層部Ａに於ける上記ガラス繊維の使用
量としては、少なすぎれば充分な強度が得られ難くなり
、又、多すぎれば加工性や軽量性が損われる傾向にある
ので、体積含有率で５〜１２％の範囲とするのがよい。

又、表層部Ａの厚さは０．５〜２ｍ１の範囲とするのが
よい。

次に第１図中Ｂは中間層であり、該中間層Ｂは有機繊維
と合成樹脂発泡体とより構成されており、上記有機繊維
としては密度１．５９／ＣｌｒＬ３以下の有機材料から
作られた繊維が用いられ、又合成樹脂発泡体としては、
前記表層部Ａに於けるのと同様な理由でその密度が０．
０９〜０．３５９／ＣＴ！Ｌ３となされた発泡体が用い
られる。

又、上記合成樹脂発泡体としては表層部Ａの場合と同様
に発泡性が付与された熱硬化性樹脂液から作られたもの
が好適である。

又、有機繊維として好適なるものとしては、例えば羊毛
、レーヨンや、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステ
ル、ナイロン６、アクリル樹脂等から製せられた繊維が
挙げられる。

そして上記有機繊維は長さ２５Ｔｎｍ以上のものが用い
られるのが好ましく、又、中間層中で本発明合成材料の
長手方向に配列されていることが好ましいが、これに限
定されることはなく、その配列がアツトランダムになさ
れていてもよい。又、本発明に於ては単繊維やより合わ
された繊維の連続長繊維を用いることが好ましいがシー
ト状に織成されたり不織布になされた有機繊維材料が用
いられ得る。中間層Ｂに於ける上記有機繊維の使用量と
しては、少なすぎれば圧縮強度や剪断強度が低下したり
、又、釘打ちが行われた際の釘の保持力が低下したりす
る傾向があり、又多すぎれば軽量性が損われる傾向にあ
るので体積含有率で３〜１０％の範囲とするのがよい。

しかして本発明合成材料は全体の密度、すなわち前記表
層部Ａと中間層Ｂとを一体的に見た場合の密度が０．２
〜０．４９／ＣＴｌＬ３となされるのである。

全体の密度を上記の範囲になすには、表層部Ａ及び中間
層Ｂの合成樹脂発泡体の密度並びにこれに用いる繊維材
料の種類や使用量を適宜選択することにより行われる。
次に本発明合成材料を製造するには、ガラス繊維及び密
度１．５ｙ／Ｃ７ＩＬ３以下の有機繊維のそれぞれに発
泡性樹脂液を含浸させたものを、有機繊維が内層に来る
ように配置し、樹脂液を発泡硬化させて発泡体単独で０
．０９〜０．３５９／ＣＴＩＬ３の密度を有し、全体と
して０．２〜０．４９／（：ＴｆＬ３の密度を有する一
体的に成形された繊維補強発泡体となすことにより行わ
れるのであり、この製造はバツチ法で行われてもよく、
連続法で行われてもよい。

第２図は本発明合成材料の製造に採用されて好適な製造
法を示す概要図であり、図中１，『はガラス繊維、２は
有機繊維である。

ガラス繊維１，１２及び有機繊維２は多数本引き揃えら
れてガイドロール３を経て引き出され、ロール４及び５
によつて適当な張力をかけられつつ同じ方向に進行し、
集束ロール６へ送られ、ここで、ガラス繊維１，１′の
間に有機繊維２が積層される様に配置される。この状態
のところへ発泡性樹脂液槽７から発泡性樹脂液を散布し
、含浸装置８及び揉み板９により、発泡性樹脂液を繊維
間に均一に分散、含浸させるようにし、次いで、エンド
レスベルト１１，１１′、エンドレスベルトのガイドロ
ール１２，１２′等により構成される成形用通路１０内
に導入され、ここで加熱等により、発泡性樹脂液が発泡
硬化し、成形用通路の断面に応じて一体的に成形される
ことにより、本発明合成材料１３となされる。本発明の
軽量合成材料は上述の通りの構成を有するものであり、
表層部がガラス繊維と特定密度の合成樹脂発泡体とより
なり、中間層が特定の有機繊維と特定密度の合成樹脂発
泡体とよりなり、全体の密度が０．２〜０．４９／礪３
となされたものであるから、桐材の如く軽量であるにも
か＼わらず、圧縮強度、曲げ強度、剪断強度等の構造材
として要求される機械的強度にすぐれ、又、耐水性、耐
蝕性にもすぐれ、さらに加工性や釘の保持力にもすぐれ
ているのである。従つて本発明の軽量合成材料は特に建
材等の構造材としての用途に適したものである。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 深さ２ｃｍ１巾１０ｃ１ｎ１長さ５０（７１１の凹部が
設けられた鋼型の金型に、太さ９ミタロンのガラス単繊
維を２００本集めて１ストランドとし、これを６０本集
めてローピングとなしたものを長さ５０鑞に切断したガ
ラス繊維５０９を上記金型の長手方向に揃えて敷きつめ
、その上に密度０．９９／礪３のポリプロピレン製のス
プリツトヤーン（２万デニール）を５０ｃＴｎに切断し
たものを２７９同様にして敷きつめ、さらにその上に上
記と同じガラス繊維５０ｙを敷きつめた。

次に、水酸基価４１０１官能基４のプロピレンオキサイ
ド付加ポリエーテル１００重量部、シリコンオイル１重
量部、水１重量部、ジブチル錫ジラウレート０．５重量
部、ジフエニルメタンジイソシアネート１２０重量部を
混合して用意した発泡性ポリウレタン樹脂液を２８０９
上記金型の中に注入し、金型内の繊維材料によく含浸さ
せて型を閉じた。

これを加熱オーブンに入れ、１２０℃で３０分間加熱し
、オーブンより取り出して冷却したのち成形品を金型よ
り取り出した。

成形品全体の密度は０．４！ｌ／Ｃ７！Ｌ３で、その表
層部はガラス繊維とウレタンフオームより構成され、中
間層はポリプロピレン繊維とウレタンフオームより構成
されていた。又、表層部の発泡体の密度は０．３９／Ｃ
ｍ３、中間層の発泡体の密度は０．３９／礪３であつた
。この成形品の曲げ強さは６１０Ｋ′ＣＴ！１２、曲げ
弾性は４．９×１０４ＫＩ『２、圧縮強さは２５Ｋ戸２
で比重が０．５〜０．６の檜と類似の強度を示し、又、
鋸引き、釘うち等の加工が容易であつた。又、吸水率は
０．２％以下であり、これに対し檜は７％であつた。

実施例 ２ 第１図に示されるのと同様な装置を用い、繊維材料とし
ては、実施例１と同じガラス繊維ローピングを４８本用
い、これを２４本ずつ上下に分けて配置し、その中間に
実施例１と同じポリプロピレン製スプリツトヤーン３４
本を配置した。

上記繊維材料を引き揃えて進行させる途中で発泡性樹脂
液供給装置から実施例１で用いたのと同じポリウレタン
樹脂液をふりかけ、含浸装置でよく揉んで樹脂液を均一
に含浸分散させ、これを内壁がエンドレスベルトで構成
され、断面の大きさが１７０ｍｍ×１７ｍｍで長さが９
７ｎとなされ、最初の３ｍの区域は常温に保たれ、次の
３ｍの区域は１１０℃に加熱され、残りの区域は水冷さ
れている成形用通路に導入し、該成形用通路内で樹脂液
の発泡硬化を行わせ、繊維材料と樹脂とを一体化し、成
形用通路の断面形状の通りに成形した。かくして得られ
た成形体は巾１７０ｍｍ、厚さ１７ｍｍの板状体であつ
て、表面層はガラス繊維とウレタンフオームより構成さ
れ、中層部がポリプロピレン製スプリツトヤーンとウレ
タンフオームより構成されており、成形体全体の密度は
０．３５９／／ＣＴ！Ｌ３、表層部の発泡体の密度は０
．２９／Ｃｆ！Ｌ３、中間層の発泡体の密度は０．１８
ｙ／Ｃ！！１３であつた。又、該成形体の曲げ強さは４
５０ＫｉＣＴ！Ｌ２、曲げ弾性率は４．５×１０４Ｋ〜
、圧縮強さは１８ＫνＲ２であり、比重が０．４〜０．
５の杉板と類似の性能が得られた。また鋸引き、釘打ち
等の加工が容易であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明軽量合成材料の一例を示す断面図であり
、第２図は本発明軽量合成材料の製造法の一例を示す概
要図である。 Ａ・・・・・・表層部、Ｂ・・・・・・中間層、１，丁
・・・・・・ガラス繊維、２・・・・・・有機繊維、Ｔ
・・・・・・発泡性樹脂液層、８・・・・・・含浸装置
、１０・・・・・・成形用通路、１１，１１’・・・・
・・エンドレスベルト、１３・・・・・・軽量合成材料
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維で補強された合成樹脂発泡体において、表層部
   がガラス繊維と密度０．０９〜０．３ｇ／ｃｍ＾３の合
   成樹脂発泡体とよりなり、中間層が密度１．５ｇ／ｃｍ
   ＾３以下の有機繊維と密度０．０９〜０．３５ｇ／ｃｍ
   ＾３の合成樹脂発泡体とよりなり、全体の密度が０．２
   〜０．４１／ｃｍ＾３となされていることを特徴とする
   軽量合成材料。 ２ ガラス繊維及び有機繊維の長さが２．５ｍｍ以上で
   ある特許請求の範囲第１項記載の軽量合成材料。 ３ ガラス繊維及び有機繊維が長手方向に配列された連
   続長繊維である特許請求の範囲第１項記載の軽量合成材
   料。