JP2001323101A - 複合材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より、更に、軽量で圧縮強度等の機械強
度に優れた複合材とその製造方法の提供。 【解決手段】 嵩比重0.2 の一辺４mmの立方体形状の
発泡ポリスチレンからなる、多数の軽量小片１１〜１６
が、エポキシ樹脂と酸無水物系硬化剤とを含有する接着
性熱硬化性材料が剛直化した接着膜によって互いに結合
されて一体化された複合材であって、軽量小片の辺に対
応する上記接着膜の分岐線２１〜２６が集まる交点３か
ら出る分岐線の数が６本以上である交点が、全ての交点
の半数以上を占めている複合材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建材用途、土木資
材用途、住宅機材用途、船舶資材用途などに使用され得
る軽量で圧縮強度等の機械強度に優れた複合材とその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽量かつ圧縮強度に優れた複合発泡体を
製造する技術として、例えば、オレフィン発泡粒子を硬
化性結合剤とともに加圧硬化成形する方法（特開昭４８
−１９６５６号公報参照）や、発泡剤を含む熱可塑性プ
ラスチック粒子と発泡剤を含まない熱可塑性プラスチッ
ク粉末の混合物を型内発泡成形する方法 (特開昭４８−
２８５６９号公報参照）等が知られている。これらは、
いずれも軽量小片である発泡体小片を、剛直化し得る硬
化性材料で一体化させた複合材として認識し得るもので
あり、軽量ではあるが、優れた強度を発現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、更に軽
量で高強度の材料が出現すれば、各種用途に展開が可能
であるので、上記技術分野において、より高い特性を具
備した複合材の開発が要請されている。本発明者等は、
上記発泡体小片を剛直化する硬化性材料で一体化させた
複合材について研究を続けたところ、硬化性材料が膜状
を呈するように各多面体形状の発泡体小片同士を一体化
することにより、軽量高強度の複合材が得られることを
見い出し、更に、その試料の坐屈破壊片から、接着膜の
分岐部で破壊が最初に起こっている可能性が高いとの知
見を得た。

【０００４】本発明は、このような知見に基づいて完成
したもので、従来より、更に、軽量で圧縮強度等の機械
強度に優れた複合材とその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的を達成するために、多数の多面体形状の軽量小
片が、接着性硬化性材料が剛直化した接着膜によって互
いに結合されて一体化された複合材であって、軽量小片
の辺に対応する接着膜の分岐線が集まる交点から出る分
岐線の数が６本以上である交点が、全ての交点の半数以
上を占めている複合材を提供する。また、請求項２記載
の発明は、軽量小片を剛直化する接着性硬化性材料で一
体化させて、個々の軽量小片が多面体形状となって剛直
化した硬化性材料からなる接着膜を介して結合している
複合材を製造する方法であって、７０〜６３％の正四面
体形状の軽量小片とこの正四面体形状の小片と同程度の
大きさの発泡能が残存している３０〜３７％の球状もし
くは正八面体形状の軽量小片とからなる多数の軽量小片
を加熱し、前記球状もしくは正八面体形状の軽量小片を
発泡させるとともに正四面体形状の軽量小片と一体化さ
せる請求項１記載の複合材の製造方法を提供する。

【０００６】また、請求項３記載の発明は、７０〜６３
％の熱可塑性樹脂から成る中空もしくは発泡した四面体
形状の軽量小片と３０〜３７％の前記四面体形状の小片
と同程度の大きさで発泡能が残存している予備発泡ビー
ズとからなる多数の多面体形状の軽量小片と、エラスト
マーエマルジョンとを混合してエラストマーエマルジョ
ンが軽量小片の表面を覆うようにした後、これに粉末状
のホットメルト接着剤を付着させて粘着性の乏しい多数
の粒子を得た後、型内で加熱成形する請求項１記載の複
合材の製造方法を提供する。以下、本発明を更に詳細に
説明する。

【０００７】本発明の複合材は、多数の多面体形状の軽
量小片が、接着性硬化性材料が剛直化した接着膜によっ
て互いに結合されて一体化された複合材であり、仮に、
剛直化した接着膜が存在しないとした場合に、多面体と
しての各軽量小片の頂点部分に集まる軽量小片の辺が６
個以上となる割合が全体の５０％以上になる様に、各軽
量小片が配置されると共に、これらが接着性硬化性材料
によって互いに接着硬化され剛直化した接着膜により一
体化された状態の複合材である。すなわち、本発明の複
合材において、「軽量小片の辺に対応する接着膜の分岐
線が集まる交点」とは、各軽量小片の頂点にほぼ対応す
る部分を指している。

【０００８】本発明の複合材における上記接着膜の分岐
線の分岐状況を実現するもっとも直接的な方法は、形が
揃っていて３次元空間に隙間なく密に充填できる鈍角で
ない頂点をもった形状の軽量小片を、剛直化し得る接着
性硬化性材料で被覆つつ規則的に配置していく方法が挙
げられる。例えば、立方体形状の軽量小片を細密充填す
る方法や、正四面体形状と正八面体形状の軽量小片を、
適当な個数の割合で用いて後述する組合せ形状を基本と
する規則的配置により最密充填する方法などが挙げられ
る。

【０００９】しかしながら、多数の軽量小片を、工業的
に厳密に規則的に配置するためのコストは、通常、高く
つく。従って、簡便な方法で請求項１に記載の状態の複
合材を製造するべく、請求項２及び３記載の発明を完成
させた。

【００１０】本発明における軽量小片とは、一般的な樹
脂発泡体、ゴム発泡体などの発泡小片，中空小片，多孔
質小片などの小片をいい、軽量の意図として個々の比重
が0.5 以下のものが望ましい。軽量小片の大きさは、最
終的な複合材の大きさの１万分の１から10分の１程度の
範囲で選択可能であり、通常、最大長さが０．５〜１０
ｍｍの範囲のものが用いられる。

【００１１】本発明の複合材の製造方法において用いら
れる、ほぼ正四面体形状の軽量小片は、フォーム小片で
もよいし、多孔質小片でもよいし、中空小片であっても
良い。ここで、正四面体形状の軽量小片の製造方法は特
に限定されず、例えば、次の様な方法が挙げられる。 １）ストロー状に押出した熱可塑性樹脂をその直径とほ
ぼ等しい間隔で、交互に縦横に両刃切断することで、テ
トラパック構造の中空小片を得ることができる。 ２）熱可塑性樹脂を丸孔から発泡押出したフォームを、
完全に冷却固化する前に、その直径とほぼ等しい間隔
で、交互に縦横に両刃切断することで、ほぼ正四面体形
状のフォーム小片を得ることができる。 ３）発泡性ビーズを、個々のビーズが各々収まる正４面
体形状の型の中で予備発泡させることにより、ほぼ正４
面体形状のフォーム小片を得ることができる。

【００１２】本発明における剛直化する接着性硬化性材
料としては、広く熱可塑性材料，熱硬化性材料，反応硬
化性材料等から選ぶことができる。接着性硬化性材料と
して用いる熱可塑性材料は、発泡能を残している予備発
泡ビーズの発泡温度で溶融可塑化状態になるものであれ
ばよい。そのような熱可塑性材料は、通常の熱可塑性樹
脂、低融点合金などから選ぶ。接着性硬化性材料として
用いる熱硬化性材料は、発泡能を残している予備発泡温
度かそれより１０度高い温度の範囲で硬化する材料であ
ればよい。そのような熱硬化性材料としては、熱硬化性
樹脂が代表的なものである。接着性硬化性材料として用
いる反応硬化性材料としては、反応硬化性樹脂、セメン
ト、ゾルゲル転移硬化性材料などがある。剛直化した接
着性硬化性材料は、軽量小片の間で接着膜を形成する。
この接着膜は、複合材の全体に渡って連続相をなし、そ
の中に軽量小片が分散して存在する。

【００１３】請求項３記載の発明に使用するエラストマ
ーとしては、天然ラテックスや天然ゴムおよびこれらの
変性体；スチレン・ブタジエン系ゴム（ＳＢＲ），ブタ
ジエンゴム（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），エチレ
ン- プロビレン共重合体（ＥＰＭ），エチレン- プロピ
レン- ジエン- ターポリマー（ＥＰＤＭ），アクリロニ
トリル- ブタジエン共重合ゴム，クロロプレンゴム，ブ
チルゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴム，アクリルゴ
ムなどの合成ゴム；スチレン系熱可塑性エラストマー
（ＳＢＣ），オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰ
Ｏ），ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ），ポ
リエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ），ポリ
アミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ），ポリブタ
ジエン系熱可塑性エラストマー，塩ビ系熱可塑性エラス
トマー（ＴＰＶＣ），フッ素系熱可塑性エラストマーな
どの熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。

【００１４】これらは、硬化性物質ならびに軽量小片の
種類毎の組合せによって、これらとの接着性やコスト等
を考慮して適宜都合のよいものを選べばよい。。エラス
トマーには、通常、乳化分散剤と、加硫促進剤や加硫
剤，スコーチ防止剤，素練促進剤，粘着付与剤，ラテッ
クス凝固剤，加工助剤，老化防止剤，着色剤などの添加
物とが適宜加えられて、エマルジョンとして用いられ
る。

【００１５】請求項３記載の発明におけるエラストマー
エマルジョンとは、通常、エラストマーを乳化分散剤と
共に水に分散させた水性エマルジョンであって、好まし
くは固形分が４０〜８０重量％のものであればよく、混
合時の被覆性や後の乾燥、乾燥後の皮膜の形成性などを
良好にするためには、更に好ましくは、固形分が６０％
前後であることが望ましい。予備発泡ビーズと水性エラ
ストマーエマルジョンの混合比は、水性エラストマーエ
マルジョンが予備発泡ビーズの表面を覆い、かつ軽量性
を保つために、予備発泡ビーズ１重量部に対し、水性エ
ラストマーエマルジョンが0.2 〜2 重量部の範囲である
ことが好ましく、0.7 〜1.2.重量部の範囲が更に好まし
い。

【００１６】粉末状のホットメルト接着剤を加える前
に、予備発泡ビーズと水性エラストマーエマルジョンの
混合物は、互いに固着しない程度の半乾燥状態としてお
く方が、エラストマー層と接着膜の積層状態が明瞭にな
って望ましい。半乾燥する方法としては、発泡性ビーズ
と水性エラストマーエマルジョンとを混合撹拌したもの
を、室温で数分〜十数分放置するだけで充分である。ま
た、送風機を併用するなどして、時間を短縮することも
できる。

【００１７】請求項１及び２記載の発明における接着性
硬化性材料は、常温で可塑性を示す材料であってよい
が、常温固体で発泡温度以下の温度で溶融可塑化する硬
化性材料の粉末であってもよい。このようないったん溶
融可塑化する硬化性材料の粉末を混合する硬化性材料と
して用いると、互いに粘着することのない粒子を多数形
成し、これらの粒子を金型キャビティに充填する際に、
空気輸送手段を用いることができるようになる。いった
ん溶融可塑化する硬化性材料としては、ホットメルト熱
反応硬化性材料と熱可塑性材料のどちらでも用いること
ができ、請求項３記載の発明に用いるホットメルト接着
剤も、ホットメルト熱反応硬化性材料と熱可塑性材料の
どちらでも用いることができる。

【００１８】尚、請求項１記載の複合材、及び請求項２
〜３記載の製造方法において、本発明の目的達成を阻害
しない範囲で、他の付加的な機能を発現するために、適
宜の添加物が、その構成もしくは製造過程における原材
料に加えられてもかまわない。こうした添加物の例とし
て、色素、顔料、香料、防カビ剤、抗菌剤、吸湿性微粒
子、弾性微粒子、磁性体、金属粉、導電性材料、帯電防
止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、繊維、中空
微粒子などがあげられる。

【００１９】又、請求項２及び３記載の製造方法におい
て、加熱の手段としては、赤外線によるヒートゾーン方
式、オーブン加熱、型内オイル温調、熱風吹き込み装
置、発熱面材の型壁埋込、金型ボイル、金型背面からの
水蒸気吹きつけ、加熱ロッド挿入法などの手段を用いる
ことができる。加熱ロッドは、成形完了まで型内にとど
めれば、ロッドの形状に対応する穴をもつ成形品が得ら
れ、成形完了前に引き抜けば、穴の無い成形品を得るこ
とができる。なお、熱に弱い軽量小片の使用時には、硬
化性材料の硬化後はすみやかに冷却することが望まし
い。

【００２０】離型時に、硬化性材料の型壁への接着が問
題となる場合には、型壁に離型処理をほどこしておく。
テフロン（登録商標）樹脂の焼付け加工やクロム等の緻
密なメッキが好適に用いられる。簡便に済ます場合に
は、スプレー硬化式の離型潤滑剤やテフロンテープ、テ
フロンシートを用いてもよい。更にテフロンに替えてシ
リコーン樹脂でもよい。

【００２１】本発明の複合材は、その軽量で圧縮強度等
の機械強度に優れた物性ゆえに、建材用途、土木資材用
途、住宅機材用途、船舶資材用途などに使用され得る複
合材となる。特に、壁・戸板の芯材，床・天井の裏打
ち，軽量盛土，複合パネル芯材などに好適に用いられ
る。また、金属や木質，紙，繊維質，合成樹脂などの面
材を本発明による複合材の板の片面もしくは両面に貼り
付けることにより、複合パネルとして容易に曲げ強度，
引っ張り強度を改善して、それを建材用途、土木資材用
途、住宅機材用途、船舶資材用途などに使用することが
できる。

【００２２】本発明の複合材を利用する複合パネルは、
本発明の硬化性物質による一体化というプロセスの特徴
を生かして、型内で面材や芯材と共に一体成形パネルと
して製造されることもある。本発明の複合材は、型内で
表面加飾成形や表面硬化成形することも容易である。本
発明の複合材で特に軽量小片として緻密軽量な独立気泡
発泡小片を用いたものは、断熱性能にも優れ、従来、断
熱部材と構造部材を組合せて複数の部材を用いていた箇
所に、一体型成形物でその機能を果たす構造物として適
用することができる。本発明の複合材は、ビーズ発泡成
形により、賦形性にも優れ、立ち壁のある成形体を製造
することも容易である。

【００２３】（作用）本発明者等は、上述の発泡体小片
を剛直化する硬化性材料が膜状を呈するように各多面体
形状の発泡体小片同士を一体化することにより、比較的
軽量高強度の複合材が得られることが見い出したが、そ
の試料の坐屈破壊片から、接着膜の分岐部、特に膜と膜
の分岐線が複数集まる多面体頂点部分で破壊が最初に起
こっている可能性が高いとの考察を基に、複合材全体を
より軽量高強度なものとするべく、上記分岐線の数を増
大させた複合材を完成させた。

【００２４】図１は、複合材における分岐の増加によ
り、接着膜分岐部が強化される様子を部分的に表す３次
元の模式図であり、（ａ）は、軽量小片１１１，１１２
及び１１３（具体的形状は図示せず）、が剛直化した接
着膜２１１，２１２及び２１３によって結合されてお
り、軽量小片の辺に対応する接着膜からなる分岐線が集
まる交点３１から出る分岐線の数が３の例を示していお
り、本発明の複合材においても、部分的に存在する場合
があり得る。一方、（ｂ）は、軽量小片１１〜１６が剛
直化した接着膜２１〜２６によって結合されており、交
点３から出る接着膜からなる分岐線の数が６の例を示し
ており、この様に分岐線の数が６以上の交点３が、本発
明の複合材においては、全ての交点の半数以上を占めて
いるので、圧縮強度等の機械強度に優れている。

【００２５】本発明の複合材を簡便に製造する際に、例
えば正四面体形状の軽量小片を導入すれば、正四面体に
隣接する部分でおのずと接着膜の分岐数が増えることは
説明するまでもないが、正四面体の導入によって軽量小
片同士の間に隙間が生じてしまえば、前提にしている剛
直な接着膜が連なる構造が崩れてしまう。また、もし、
全ての軽量小片が正四面体であったなら、隙間なく３次
元空間を埋め尽くすことはできない。しかしここで、全
ての小片の数の３分の２だけが正四面体形状となるよう
にすることで、異形状の粒子の導入による粒子間の空隙
生成を最低限に抑え、実質隙間なく充填することができ
るのである。以下、請求項２記載の発明において、正四
面体形状の軽量小片が３分の２を、残りの３分の１が正
八面体形状を占める場合に限定して説明する。

【００２６】すなわち、正四面体形状と正八面体形状と
を２対１の数の割合でランダムに混合した上で、型成形
時の発泡圧もしくはプレス圧により再配置することによ
って、図２（ａ）のように、正四面体形状の小片４が２
個と正八面体形状の小片８が１個の割合で組み合わさっ
て、斜方六面体６（図２（ｂ）参照）を組合せ単位の基
本として捉えることのできる、図３の如き充填構造が形
成されてくるのである。

【００２７】この作用を模式的に説明する。最初、バラ
バラな向きであった小片は、例えば、型内成形圧によ
り、小片同士ができるだけ多くの面で接触するように配
向する。正４面体が理想的に均等に分布する場合は、正
四面体同士が直接面接触することはなく、先に挙げた正
四面体２個と正八面体１個とを組み合わせてできる斜方
六面体を基本とする充填構造（図３参照）となる。分布
が偏って、四面体が２個もしくは、３個，４個，５個と
かたまって互いに面接触する状況が生じた場合にも、局
所的に、結晶系は異なるものの、斜方六面体を基本とす
る結晶系となって、隙間は生じない。

【００２８】例外的に隙間が生じる並びがあるが、それ
は、四面体でない粒子が３個、４個もしくは８個かたま
って存在する部分であり、これは、従来のビーズ発泡に
おいて、隙間が埋まるのと同じ原理により、軽量小片の
変形によって吸収消滅する。このような理由のために、
隙間はごく一部の欠陥構造を除いて残らない。このよう
な、自己組織化と隙間消滅の作用のために、１個１個の
小片を明示的に位置制御することなく、ただ混ぜて型内
で成形するだけで、発泡圧等によって再度分配すること
となり、分岐数を増やしつつ、所望の接着膜構造が得ら
れるのである。

【００２９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明を一連のプロセスの中で簡便に実現するための方法で
あり、多数の軽量小片の表面をエラストマーエマルジョ
ンが覆うようにした後、これに粉末状のホットメルト接
着剤を付着させて粘着性の乏しい多数の粒子を得た後、
これを型内で加熱成形するに際して、軽量小片として、
熱可塑性樹脂から成る中空もしくは発泡したほぼ正四面
体形状の小片と、この小片と同程度の大きさの発泡能を
残した予備発泡ビーズとが特定の割合でなる軽量小片を
用いる、複合材の製造方法である。

【００３０】この方法によらない場合、高粘度の硬化性
材料に対して、これが容易に流動するように系を加温す
る必要があったが、この方法によれば、硬化性材料が流
動化しない常温で混合が行えるようになる。また、粘性
流動状態の硬化性材料との混合と違い、粉体混合なの
で、小さな混練エネルギーしか要さない。更に、完全に
乾燥する前のエラストマー被覆が粉末状のホットメルト
接着剤を支持することによって、剛直化した硬化性材料
の膜を請求項２の発明に比べて均一に厚くすることがで
きる。そのうえ、混合後は、互いに粘着性がない粒子と
なるので、異形の成形型への充填性も良く、空気輸送が
出きるという利点もある。

【００３１】なお、エラストマーエマルジョン被覆に
は、次のような作用もある。すなわち、軽量小片を浸食
する硬化性材料から軽量小片を保護する作用、連続気泡
の軽量小片の場合に、軽量小片の細孔に硬化性材料が浸
透するのを防止する作用、更に、硬質の軽量小片の場合
に、接着膜と軽量小片の界面に応力分散を促す緩衝粘着
層を設けて、接着膜の特定箇所での応力集中破壊を防ぐ
作用等の作用もあり、これらも、補助的にではあるが、
複合材の軽量高強度化を支援することとなる。

【００３２】

【実施例】（実施例１）本実施例は、請求項１記載の複
合材に関するものである。 （Ａ）軽量小片 嵩比重0.2 の発泡ポリスチレンを、カッターで一辺４mm
の立方体形状に切り出した軽量小片を多数作った。 （Ｂ）接着性熱硬化性材料の調製用原料： エポキシ樹脂 エピコート828 （油化シェルエポキシ社製） 55重量部 エポキシ樹脂 エピコート1001（油化シェルエポキシ社製） 45重量部 緑色顔料 MACROLEX GREEN （BAYER 社製） 0.05重量部 上記原料（Ｂ）を１００℃で均一になるまで混合し、こ
れに、酸無水物系硬化剤、アデカハードナーＥＨ-703
（旭電化社製）５０重量部を加え、80℃に保った。更
に、３級アミン触媒、アデカハードナーＥＨＣ-30 （旭
電化社製）２重量部を加えて、１００℃で硬化する、８
０℃で粘性流動状態の硬化性材料（ｂ）を得た。

【００３３】次いで、立方体の軽量小片（Ａ）の表面に
バインダーとして硬化性材料（ｂ）を塗って、隙間なく
規則的に配置して、３次元空間を埋めつくすようにし、
端部をカッターナイフで処理して、４０mm×４０mm×２
０mmの塊を得た。この塊を100 ℃のオーブン中に１時間
いれて、硬化性材料を完全に硬化させ、上記の切り出し
た軽量小片が、剛直化した接着膜によって互いに結合さ
れて一体化された複合材を得た。得られた複合成形品
は、本発明の請求の範囲における「交点」から出る分岐
線の数は、成形品端部を除いて、全て６本であり、物性
評価結果は以下のとおりであった。 嵩比重： ０．２５、 圧縮強度： ４．８ MPa

【００３４】 （比較例１） （Ａ）軽量小片 発泡性ポリスチレンビーズ（エスレンＨＡ、積水化成品工業社製）を100 ℃の 湯浴で５秒間処理した発泡済ビーズ 200 重量部 （Ｂ）熱硬化性材料 エポキシ樹脂 エピコート828 （油化シェルエポキシ社製） 55重量部 エポキシ樹脂 エピコート1001（油化シェルエポキシ社製） 45重量部 緑色顔料 MACROLEX GREEN （BAYER 社製） 0.05重量部 上記原料（Ｂ）を１００℃で均一になるまで混合し、こ
れに、酸無水物系硬化剤、アデカハードナーＥＨ-703
（旭電化社製）50重量部を加え、８０℃に保った。更
に、３級アミン触媒、アデカハードナーＥＨＣ-30 （旭
電化社製）２重量部を加えて、１００℃で硬化する、８
０℃で粘性流動状態の硬化性材料（ｂ）を得た。

【００３５】次いで、 上記軽量小片（Ａ）と硬化性材
料（ｂ）とをポリエチレンカップ内で混合し、硬化性材
料（ｂ）が軽量小片（Ａ）の個々の粒子の表面を覆うよ
うにした。得られた混合物のうち、５０ｇとり、１００
mm×１００mm×２０mmのアルミ型に充填して、１００℃
のオーブンで６０分間加熱して発泡成形した。得られた
複合材を切断し、切断面をミクロトームで平坦に仕上げ
て光学顕微鏡で観察したところ、平均気泡径が約５０μ
ｍで発泡した直径３〜５ｍｍの白色の多面体形状のポリ
スチレン発泡小片を、エポキシ樹脂硬化膜が個々の小片
の間に入り込むようにして取り囲み一体化した構造が観
察された。本発明に対応した「交点」から出る分岐線の
数を観察したところ、成形品端部を除いて、分岐数４本
の交点が８割を占め、平均分岐数は、４．２であった。
また、物性評価結果は以下のとおりであった。 嵩比重： ０．２５、 圧縮強度： ４．２ MPa

【００３６】（実施例２）本実施例は、請求項２記載の
複合材の製造方法に関するものである。 （Ａ）四面体形状の軽量小片 嵩密度0.2 の発泡ポリスチレンをカッターで切り出し
て、一辺４ｍｍのほぼ正四面体形状の軽量小片を得た。 （Ｂ）球形の軽量小片 発泡性ポリスチレンビーズ（エスレンＨＡ、積水化成品
工業社製）を熱湯にくぐらせて、粒子間の空隙を含む嵩
密度が０．２となるように予備発泡させた。 （Ｃ）接着性熱硬化性材料の調製用原料： エポキシ樹脂 エピコート828 （油化シェルエポキシ社製） 55重量部 エポキシ樹脂 エピコート1001（油化シェルエポキシ社製） 45重量部

【００３７】上記原料（Ｃ）を１００℃で均一になるま
で混合し、これに、酸無水物系硬化剤、アデカハードナ
ーＥＨ-703（旭電化社製）50重量部を加え、８０℃に保
った。更に、３級アミン触媒、アデカハードナーＥＨＣ
-30 （旭電化社製）２重量部を加えて、１００℃で硬化
する、８０℃で粘性流動状態の硬化性材料（ｃ）を得
た。

【００３８】四面体形状の軽量小片（Ａ）１０ｇ、球形
の軽量小片（Ｂ）５ｇ、均一混合した熱硬化性材料
（ｃ）１０ｇを加えて撹拌してペースト状の原料を得
た。８０℃のこのペースト状の原料を４０ｇとり、ヘラ
を用いて１００mm×１００mm×２０mmのアルミ型に充填
して、１００℃のオーブンで６０分間加熱して発泡成形
した。得られた複合材を切断し、切断面をミクロトーム
で平坦に仕上げて光学顕微鏡で観察したところ、平均気
泡径が約５０μｍで発泡した直径３〜５ｍｍの白色の多
面体形状のポリスチレン発泡小片を、緑色の顔料が分散
したエポキシ樹脂硬化膜が個々の小片の間に入り込むよ
うにして取り囲み一体化した構造が観察された。本発明
の請求の範囲における「交点」から出る分岐線の数を観
察したところ、成形品端部を除いて、分岐数１２本の交
点が全体の８割を占め、平均分岐数は１０．８であっ
た。また、物性評価結果は以下のとおりであった。 嵩比重： ０．２５、 圧縮強度： ４．７ MPa

【００３９】（実施例３）本実施例は、請求項３記載の
複合材の製造方法に関するものである。 （Ａ）四面体形状の軽量小片 嵩密度0.2 の発泡ポリスチレンをカッターで切り出し
て、一辺４ｍｍのほぼ正四面体形状の軽量小片を得た。 （Ｂ）球形の軽量小片 エスレンＨＡ（積水化成品工業）を熱湯にくぐらせて、
粒子間の空隙を含む嵩密度が０．２となるように予備発
泡させた。 （Ｃ）エラストマーエマルジョン クロロプレン水性エマルジョン（固形分66％） （Ｄ）ホットメルト接着剤材料 エポキシ樹脂 エピコート828 （油化シェルエポキシ社製） 40重量部 エポキシ樹脂 エピコート1001（油化シェルエポキシ社製） 60重量部 上記材料（Ｄ）を１００℃で均一になるまで混合し、こ
れに、酸無水物系硬化剤、アデカハードナーＥＨ-703
（旭電化社製）50重量部を加え、８０℃に保った。更
に、３級アミン触媒、アデカハードナーＥＨＣ-30 （旭
電化社製）2 重量部を加えて、均一になるまで攪拌混合
した。これを離型紙の上に厚み３mm程度の板状に延ば
し、常温まで急冷して固体とし、ミルで砕いて、更にマ
イクログラインダーにかけて粉末とし、100 ℃で一旦流
動化したのち硬化する、ホットメルト硬化性材料を得
た。

【００４０】四面体形状の軽量小片（Ａ）３６重量部、
及び、球形の軽量小片（Ｂ）１８重量部を混合したもの
に、更にエラストマーエマルジョン（Ｃ）１８重量部を
加えてエラストマーエマルジョンが個々の軽量小片を覆
うように手早く混合した。これに、粉末のホットメルト
熱硬化性材料３８ｇを加えて撹拌し、個々の軽量小片を
エラストマー層が被覆し、それを更にホットメルト熱硬
化性材料粉末が被覆した、互いに粘着性のない多数の粒
子を得た。これを５０ｇとり、１００mm×１００mm×２
０ｍｍのアルミ型に充填し、１００℃のオーブンで６０
分間加熱して発泡成形した。最後の加熱工程以外は全て
常温で操作できた。また、型への充填は、単に多数の粒
子を注ぎ入れるだけであった。

【００４１】得られた複合材を切断し、切断面をミクロ
トームで平坦に仕上げて光学顕微鏡で観察したところ、
平均気泡径が約５０μｍで発泡した直径３〜５ｍｍの白
色の多面体形状のポリスチレン発泡小片を、エラストマ
ー膜が取り囲み、それを更に緑色の顔料が分散したエポ
キシ樹脂硬化膜が個々の小片の間に入り込むようにして
一体化した構造が観察された。本発明の請求の範囲にお
ける「交点」から出る分岐線の数を観察したところ、成
形品端部を除いて、分岐数１２本の交点が８割を占め、
平均分岐数は１０．８であった。また、物性評価結果は
以下のとおりであった。 嵩比重： ０．２５、 圧縮強度： ４．６ MPa

【００４２】

【発明の効果】本発明の複合材は、上述の通り構成され
ており、軽量小片の辺に対応する接着膜の分岐線が集ま
る交点から出る分岐線の数が６本以上である交点が、全
ての交点の半数以上を占めているので、軽量でかつ高強
度、特に高圧縮強度であるので、広く、建材用途、土木
資材用途、住宅機材用途、船舶資材用途などに使用され
得る、有用性の高い複合材である。

【００４３】請求項２記載の本発明の複合材の製造方法
は、上述の通り構成されており、２種の特定の多面体形
状を有する軽量小片を、特定量使用することに着目した
もので、この方法によれば、個々の軽量小片の精密配置
に気を配ることなく、本発明の複合材を簡便に製造する
ことが可能となる。請求項３記載の本発明の複合材の製
造方法は、上述の通り構成されており、この方法によれ
ば、厳密な温度制御に気を配ることなく常温操作で材料
の混合ができ、型充填も容易になるなど、請求項２記載
の発明より更に簡便に本発明の複合材を製造し得るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分岐の増加により、接着膜分岐部が強化される
様子を表す模式図。

【図２】四面体２つと八面体１つの組合せ単位からなる
斜方六方格子を示す斜視図。

【図３】斜方六方格子による３次元空間の充填例を表す
斜視図。

【符号の説明】

１１１，１１２、１１３・・・軽量小片 ２１１，２１２、２１３・・・接着膜（分岐線） ３ ・・・交点 ４ ・・・正四面体形状の小片 ６ ・・・斜方六面体 ８ ・・・正八面体形状の小片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA14 AA32 AA64 CA23 CA30 CA32 CC10X CC10Y CC22X CC22Z CE58 DA50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の多面体形状の軽量小片が、接着性
   硬化性材料が剛直化した接着膜によって互いに結合され
   て一体化された複合材であって、軽量小片の辺に対応す
   る接着膜の分岐線が集まる交点から出る分岐線の数が６
   本以上である交点が、全ての交点の半数以上を占めてい
   ることを特徴とする複合材。
2. 【請求項２】 軽量小片を剛直化する接着性硬化性材料
   で一体化させて、個々の軽量小片が多面体形状となって
   剛直化した硬化性材料からなる接着膜を介して結合して
   いる複合材を製造する方法であって、７０〜６３％の正
   四面体形状の軽量小片とこの正四面体形状の小片と同程
   度の大きさの発泡能が残存している３０〜３７％の球状
   もしくは正八面体形状の軽量小片とからなる多数の軽量
   小片を加熱し、前記球状もしくは正八面体形状の軽量小
   片を発泡させるとともに正四面体形状の軽量小片と一体
   化させることを特徴とする請求項１記載の複合材の製造
   方法。
3. 【請求項３】 ７０〜６３％の熱可塑性樹脂から成る中
   空もしくは発泡した正四面体形状の軽量小片と３０〜３
   ７％の前記正四面体形状の小片と同程度の大きさで発泡
   能が残存している予備発泡ビーズとからなる多数の多面
   体形状の軽量小片と、エラストマーエマルジョンとを混
   合してエラストマーエマルジョンが軽量小片の表面を覆
   うようにした後、これに粉末状のホットメルト接着剤を
   付着させて粘着性の乏しい多数の粒子を得た後、型内で
   加熱成形することを特徴とする請求項１記載の複合材の
   製造方法。