JPS6072723A - 難燃性軽量パネル - 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、ハニカム状内部構造中に特定の樹脂混合物を
注入発泡させ、両面に金属板、難燃性ＦＲＰ板又は無機
板を貼り合せてなる難燃性軽量パネルに関する。

近年、エネルギー価格の上昇に伴い輸送機器の軽量化が
進んできた。特に航空機については軽量化により大巾に
燃料費の低減を計ることが絶対必要事項となっており、
航空輸送会社の収益にも大きな影響を与える要素となっ
ている。

その為、最近米国ボーイング社で開発された７６７型航
空機には複合材料を大巾に取り入れ軽量化を行うことに
より、従来機に比べ航続距離の延長と収容人数の増大を
針っている。

本発明者らはこの様な状況に鑑み、航空機を主体とした
輸送用機器及び高層建築物用の壁等の様に静置でしかも
難燃性、断熱性を有する材料を必要とする分野へ提供で
きるパネルの開発を目的に研究を進めた。

すなわち、従来から内部コアに発泡体を用いたサンドイ
ンチパネルは各種のものが知られ、その一部は市販され
ている。その内部コアの発泡体としては、ポリウレタン
フォーム、フェノールフオーム、各種ビニルフオーム等
が使用され、色々な用途に使われていた。しかしながら
、フェノールフオームにはそのＨ燃性、断熱性の反面、
その“もろさ”、強度に問題があった。又ポリウレタン
フォームには、難燃性に問題があり、ビニルフオームも
燃焼時のガス発生に問題があった。

本発明者らは、その内のフェノールフオームの［Ａ性、
断熱性に注目しその特性を生かし、しかもフェノールフ
オームの欠点である“もろさ”、強度を十分補充し得る
方法を見出し、本発明を完成するに至った。

叩ら、本発明は、ハニカムを用いたパネルにおいて内部
コアとしてハニカム内の空隙に、フェノール樹脂９０〜
３０重量部と、エポキシ樹脂又はポリウレタン樹脂１０
〜７０重量部とからなる密度０．０３〜０．７の発泡体
が充満し、ハニカムの両面に金属板、Ｎ燃性ＦＲＰ板、
もしくは無機板を有してなる！Ｉ燃性軽量パネルを提供
するものである。

本発明ではパネルの内部コア材としてフェノール樹脂発
泡体の“もろさ”解消のために、他の柔軟性を有する特
定の強化用樹脂を混入するが、このことは本発明の特徴
の一つを成すものである。この強化用樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂であり、１５０℃以下で
溶融するものが好ましい。これらのほかに１５０℃以下
で溶融する熱可塑性樹脂が強化用樹脂として使用可能で
ある。これらは液状でも固体状でも用いられる。

フェノール樹脂発泡体は、その発泡方法より２種類に大
別される。一つは、二成分以上の液を混合して室温で発
泡させるレゾール型発泡体を主体とする液状発泡であり
、他の一つは粉末状のフェノール樹脂と発泡剤を１００
〜２００℃、好ましくは１２０〜１５０℃に加熱して溶
融させ、その際揮発性ガスを発生させて発泡させる主と
してノボラック型発泡体である。

粉末状ノボラック型フェノール樹脂発泡体は、作業の必
要性からメタノール等のアルコール類、アセトン、メチ
ルエチルケトン等のケトン類、メチレンクロライド、ク
ロロホルム等のハロゲン含有溶剤等の低沸点溶剤中に２
０〜９０％の濃度で粉末状ノボラック型フェノール樹脂
を溶解又は分散させ、更に必要面に塗布し、常温〜６０
℃位で乾燥させた後に１００〜２００℃に加熱して発泡
させることにより得られる。もちろん本発明の強化用樹
脂の混入に際しこれを利用することができる。

液状発泡の場合、レゾール型フェノール樹脂液、発泡剤
液、触媒の三成分の混合糸か、又は発泡剤液を他のどち
らかに混合して二成分系での発泡が最も一般的であるが
、特にその成分数については制限されない。

強化用樹脂を混合する方法としては、フェノール樹脂液
又はフェノール樹脂液と発泡剤液に強化用樹脂を入れて
混合すれば良く、均−液にならない場合は強制攪拌によ
り均一分散状態で使用できる。

又、固体の樹脂を強化用樹脂として用いる場合は、微粉
末化して同じくフェノール樹脂液、又はフェノール樹脂
と発泡剤液に混合し攪拌により均一分散液として用いれ
ば良い。固体の樹脂で微粉末化が難しい場合、熔解でき
る溶剤があればそれに溶解させて用いることもでき、そ
の際沸点６０℃以下、望ましくは４０℃以下の溶剤が望
ましく、発泡の際の反応熱で気化して発泡剤の一部とし
て働くことが必要である。溶剤の使用は、発泡時に気化
せず発泡体中に未反応溶剤として残ることがあり発泡体
の強度低下を生じたり、又その量が多いとフェノール樹
脂の高分子量化を妨げることもあり、一般には好ましく
ない。

固体状発泡原料、即ちノボラック型フェノール樹脂を用
いて発泡する場合、強化用樹脂を上記と同じ様に使用す
ることができる。更にこの場合には発泡時に１００〜２
００℃に加熱して発泡させるため、沸点１００℃位迄の
溶剤が使用可能である。

強化用樹脂としては液状エポキシ樹脂、液状ポリウレタ
ン樹脂、下記固体状強化用樹脂の溶液があり、又半硬化
エポキシ樹脂、固体状ポリウレタン樹脂、及び各種の固
体状熱可塑性樹脂が挙げられる。

液状強化用樹脂の場合、液状発泡の触媒液により急速に
高分子化するもの、又は液状発泡時の熱により溶剤が蒸
発して樹脂が残るもの、および粉末発泡法の場合には発
泡時の１００〜２００℃の加熱で高分子化するものか、
又は溶剤が蒸発して樹脂が残るものが良い。

発泡剤としては、配合物の硬化の際の加熱により気体を
発生するものであればいずれも使用できる。例えば硬化
の際の温度で揮発するアルコール類、ケトン類、ハロゲ
ン化炭化水素類、炭化水素類、及びその温度に於て分解
してガスを発生する炭酸アンモン、重炭酸ソーダ等の無
機塩類、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニト
ロソ化合物、アゾカーボンアミド、アゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ化合物類、ベンゼンスルホニルヒドラ
ジッド等のヒドラ５− ジッド類、パラターシャリ−ブチルベンゾニルアジド等
のアジド類等が挙げられ、これらを配合物１００重量部
中に１〜５０重量部添加する。

液状エポキシ樹脂としては、市販の各種エポキシ樹脂が
使用可能であり、例えば大日本インキ化学工業■製品の
「エビクロン８５０」と硬化剤、例えばジシアンジアミ
ドから得られるエポキシ樹脂が挙げられる。

液状ポリウレタン樹脂としては、イソシアネート基の５
〜２５重量％残存したいわゆるプレポリマーを用いるの
が良い。

固体状エポキシ樹脂としては、半硬化状態のものが良く
、例えば大日本インキ化学工業■製品「エピクロン８５
０」と硬化剤としてジシアンジアミドおよび硬化促進剤
としてジメチルベンジルアミンを加え、１３０℃、１０
分間反応させた半硬化樹脂がその代表例である。又、固
体状ポリウレタン樹脂としては、重合度の低い、いわゆ
るオリゴマーで、しかも未反応イソシアネート基の５〜
２５ｆｉ量％残存したものが適する。

熱可塑性樹脂の場合、既に高分子化した化合物でフェノ
ール発泡体に加えた後、その発泡時の熱で溶融すること
が必要である。しかし、粉末状発泡の場合には、１００
〜２００℃に加熱するのでその熱を利用するのが良い。

６− 発泡に関する前記２方法で、液状配合物を発泡体とする
には強酸性触媒を使うため、発泡後にも金属腐蝕の問題
がある。又発泡も必要成分を混合後、数分内に完結され
るのでその条件に応じて使う必要がある。

粉末状配合物を発泡体とする場合には、この様な問題が
ない代り１００〜２００℃に加熱して発泡させる必要が
あるので、これらの点を考慮して用途により使い分けれ
ば良い。発泡体中に入れる強化用樹脂の量はその“もろ
さ”克服の必要程度、必要物性値、又は必要難燃性の度
合により決るがｌＯ〜７０宙量部混入することが必要で
あり、好ましくは３０〜５０重量部の混入が最適である
。この使用量が１０重量部より少ないと殆どその効果が
なく、７０重量部を越えて使用すると難燃性が著しく低
下するので好ましくない。

又、上記により生じた発泡体のＮｆｉ性は強化用樹脂の
配合割合の増加に伴い落ちてくる。そのため難燃性能向
−１−を目指して各種難燃剤を０〜１０重量部混入する
ことが望ましい。難燃剤としては市販のリン原子やハロ
ゲン原子を含有する難燃剤を混入しても良いが、二酸化
アンチモン、ホウ酸化合物等の無機塩がより効果が大き
く、更にハロゲン原子含有Ｈ燃剤と無機塩の伴用により
更に難燃効果を増すことができる。

得られた発泡体の密度は０．０３〜０．７であり、０．
０３より小さいと非富にもろい発泡体となり、０．７よ
り大きいと軽量化効果が十分でなく実用的でない。

発泡体の強度をしげるために用いるハニカムの材質とし
ては、アルミニウム等の金属、紙、ノーメックス等の有
機物等各種のハニカムが使用可能であるが、経済性の点
ではヘ−ハーハニカムが最も優れており、更にペーパー
ハニカムにフェノール樹脂を含浸、硬化させた難燃性ペ
ーパーハニカムが最適である。

しかしその強度、軽量化、用途の必要程度に応じて、金
属ハニカムや各種有機ハニカムも使用可能である。

又、ハニカム構造の大きさについては発泡を容易に行う
ために大きい方が望ましく、特にその大きさは限定しな
いが、通常２〜５０酊程度である。ハニカムを含んだ発
泡体のコアの両面につける表面板の材質としては、アル
ミニウム、鉄、ステンレス、マグネシウム、チタン等の
金属板やその合金等の各種金属板、石膏やケイ酸カルシ
ウム、セラミック板、岩綿板、石綿板、ガラス繊維板、
ガラス板等の各種無機板、その他の木質系合板やプラス
チック板、Ｆｌ？Ｐ板等が使用可能であるが、その難燃
性、軽量性、経済性を考えた際、金属板、難燃性ＦＲＰ
板が適しており、特にフェノール樹脂をマトリックス樹
脂としたＦＲＰ板が最適である。

又、ＦＲＰ板としての強化繊維としてはガラス＆１１１
ｍ、炭素繊維、アラミド繊維等の各種無機繊維、有機繊
維が使用可能であるが、経済性からはガラス繊維が最も
有利である。

強化繊維の使用形態についても、繊維を一方向に並べた
使用法や３〜６０寵位に短く切ってマトリックス樹脂中
に分散させて使う場合もあるが、取り扱い上織布状にし
たものが最も好ましい。

又、この表面板として半硬化状態の所謂プリプレグを使
用することも可能であり、その場合にはパネル作成時の
プレスにより加圧、加熱硬化させて表面板とする。この
板の厚さは、０．１〜２ｆｉ程度である。

本発明のパネルを作るには次の方法による。

■発泡体充填ブロックよりコアを切り出す方法。

予め離型性を有する表面をもつ箱の底に均一に発泡材料
（フェノール樹脂発泡材料十強化用樹脂＋難燃剤）を分
散させ、ハニカムをその上に乗せ発泡させる。発泡開始
によりハニカムの下から順次発泡体の充填が行われる。

発泡完了後約６０分を経た後、できたブロックより必要
厚さのコア板を切り出す。

切り出したコア板の、Ｆ下に表面板を乗せる。表面板が
半硬化状態のプリプレグである場合を除き、表面板とコ
９− ア板との間に接着剤、又は予め紙、寒冷紗やガラスクロ
スにフェノール樹脂やエポキシ樹脂を含浸させ半硬化状
態にした接着のためのシートを挟み１００〜２００℃で
加圧硬化して作る。

■一体成型する方法 表面板の上に発泡させる樹脂配合物を乗せておき、その
Ｌにハニカム、更に表面板を乗せプレスにて加熱、加圧
成形させる。この場合発泡硬化時に上下表面板の接着が
同時に行われる。

更に大きな接着力を必要とする場合には、表面材とハニ
カムの間に前記接着シートを入れ、接着強度を高めるこ
ともできる。

以下、実施例により説明するが、文中「部」及び「％」
は重量基準であるものとする。

実施例１ ２００　ｇ／ｒｄの密度を有するガラスクロスＬ２８５
　（旭ファイバーガラス社製）にプライオーフェン５０
１０　（大日本インキ化学社、フェノール系樹脂製品）
を２２０　ｇ／ｒｄの量で含浸させＢ−ステージ化させ
たプリプレグを作った。

このプリプレグ２枚を合せてホットプレスにて厚さ０．
３ｍ／ｍの表面材を作った。

この表面材を切ってｌ０ＣＩＩＸＩＯ■としホントプレ
スの１０− 下面に乗せ上に接着シートとして上記プリプレグを乗せ
、その上にプライオーフェンＴＯ−２０３０Ｈ（大日本
インキ化学社、フェノール樹脂製品）９ｇと強化用樹脂
としてエピクロン８５０（大日本インキ化学社、エポキ
シ樹脂製品）５ｇとジシアンジアミド０．５ｇ及び難燃
剤として二酸化アンチモン１ｇを混合した配合物を均一
に分散させた。その上に８１■のセルサイズを有する厚
さ１０ｉｎ＋のペーパーハニカム５ｇを乗せ、更にプリ
プレグ及び上記表面板を乗せて、１５０℃、圧力１ｋｇ
／ｃｓＡで加圧成形した。

できあがったパネルは全体密度０．’ｌ　ｇ　／　ｃ−
であり、又その曲げ強度は、３９ｋｇ／ｃ＋１であり最
高荷重時の歪量は０．９９ｍ　／　ｍであった。

この値は、内部に発泡物のないパネルの場合の曲げ強度
２３ｋｇ／ｃれ歪量０．８３　ｍ　／　ｍ、及び内部ニ
ア　エ／　−ル発泡体のみを充填したパネルの場合の曲
げ強度３３ｋｇ／ｃｄ、０．８０ｍ／ｍに比し優れた強
度とねばりを示すことが確認された。

代理人　弁理士　高　橋　勝　利 １１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハニカムを用いたパネルにおいて、内部コアとしてハニ
   カム内の空隙に、フェノール樹脂９０〜３０重１１、及
   びエポキシ樹脂又はポリウレタン樹脂１０〜７０重量部
   とからなる密度０，０３〜０，７の発泡体が充満し、ハ
   ニカムの両面に金属板、難燃性ＦＲＰ板、もしくは無機
   板を有してなる難燃性軽量パネル。