【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で焼却できる高剛性ポリウレタン／ポリウレア複合構造材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、硬質ウレタン成形品に使用される補強材としてはガラスファイバーがほとんどで、広く一般に使用されているが、使用後の処理に際して、例えば焼却によるエネルギー回収をする場合、ガラスファイバーは不燃性の為、灰として残る等の問題がある。また可燃性の補強材として天然繊維マットや天然繊維ファイバー、紙等が一部使用されているが、十分な剛性を得るためにはガラスファイバーよりも重くなる。
【０００３】
ガラスファイバーで補強した硬質ウレタン成形品としては、いわゆるＳＲＩＭ（ストラクチュアルＲＩＭ）と呼ばれる、ガラスマット補強の硬質ウレタンＲＩＭや、ＲＲＩＭ（ミルドファイバーレインフォーストＲＩＭ）があるが、いずれも補強材としてはガラスファイバーが使用されている。このガラスファイバーの補強効果は優れているものの、廃棄の際に焼却によるエネルギー回収をする場合、不燃性の為に灰分として残ってしまう等の問題がある。
【０００４】
ＳＲＩＭ法のガラスマットの代替として、天然繊維マットや天然繊維ファイバーを補強材として使用し硬質ウレタンで発泡硬化するという成形方法は、既に自動車のドアートリムパネルの基材として、Ｂｅｎｚ、ＢＭＷ、Ａｕｄｉ、Ｒｅｎｏｕｌｔ等の車種に採用されている。これら製品は、廃棄の際燃やしてエネルギー回収する事はできるものの、製品重量はやや重く、寸法安定性にも難がある。
【０００５】
発泡性熱硬化性樹脂を浸透させたガラス繊維マットをハニカム体の両面に重合しこれを加熱加圧して成形する自動車内装用芯材の成形方法（特開平３−１０９１４５）は軽量で高剛性の成形品が成形できるものの、この方法もガラスファイバーマットが使用されており、廃棄の際に燃やしてエネルギー回収する場合、不燃性の為に灰分として残ってしまう等の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、廃棄の際に容易に焼却出来る複合構造材を提供することにある。本発明の別の目的は、サンドウィッチ構造の表面材に高剛性のカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートを使用する事により、複合構造材の軽量化を図ることにある。本発明の他の目的は、軽量かつ高剛性の複合構造材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたカーボンファイバーシートおよび（２）ポリウレタン樹脂からなる複合構造材を提供する。カーボンファイバーシートは、天然繊維マットあるいはペーパーハニカムの少なくとも１つの主表面に付着されていてよい。カーボンファイバーシートは、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られていてよい。
【０００８】
本発明の複合構造材は、天然繊維マットあるいはペーパーハニカムの少なくとも１つの主表面に付着させたカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートからなることが好ましい。天然繊維マットあるいはペーパーハニカムの２つの主表面の一方または両方にカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートが付着されていることが好ましい。本発明の複合構造材は、天然繊維マットあるいはペーパーハニカムの２つ主表面のそれぞれに、１枚のカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシート（合計２枚のカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシート）を付着させたサンドウィッチ構造であることが好ましい。
【０００９】
複合構造材の補強材として、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたカーボンファイバーシートを使用する。一般に、カーボンファイバーの径は５〜２０μm、長さは０．５〜１００mmである。有機繊維としては、植物繊維の麻、亜麻、黄麻、サイザル麻、木材、ケナフや合成繊維のポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアクリル、ポリオレフィン、レーヨン等が挙げられる。有機繊維の径は、１０〜１０００μｍ、長さは、５〜１０００ｍｍである。一般に、カーボンファイバーシートの厚みは０．１mm〜１０mmである。
【００１０】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの目付（単位面積当たりの重さ）は、一般的に２０ｇ／ｍ２〜２０００ｇ／ｍ２、好ましくは３０ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２である。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは補強材として良好な性能を与える。
【００１１】
カーボンファイバーシートにおけるカーボンファイバーと有機繊維との重量比は、５：９５〜９５：５、例えば１０：９０〜９０：１０、特に２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの製造方法の例としては、例えば湿式抄紙法および乾式不織法が挙げられる。シートの製造方法は、均一なカーボンファイバーの分布とシートの厚みが得られれば、あらゆる製造方法が使用可能である。
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、自動車内装ドアートリムパネル等複雑形状に成形しても破れる事無く形状に追従し良好な補強材となる。
【００１２】
例えば、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートに硬質ウレタン樹脂を含浸し、天然繊維マットあるいはペーパーハニカムを挟み込んで加熱加圧することにより発泡硬化し、本発明の複合構造材を製造することができる。硬質ウレタン樹脂の量は、複合構造材の１０~７０重量％の量であってよい。
【００１３】
硬質ウレタン樹脂のポリイソシアネートとしては、芳香族系ポリイソシアネート（例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、脂肪族系ポリイソシアネート、（例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、）が例示される。それらのイソシアネートをウレタン変性、カルボジイミド変性、他の方法で変性したポリイソシアネートを使用しても良い。
【００１４】
硬質ウレタン樹脂のポリオール成分は、ポリオール、水、ウレタン触媒、要すれば界面活性剤からなる。
ポリオールとしては、多価アルコール（例えば、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュガー等）、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどを使用できる。ポリエーテルポリオールの例は、多価アルコールに、アルキレンオキサイド（例えば、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド）を付加したポリエーテルポリオール、アミン類（例えば、モノエチルアミン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン、ジエチレントリアミン、トリレンジアミン等）にアルキレンオキサイド（例えば、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド）を付加したポリエーテルポリオールである。
【００１５】
ポリエーテルポリオールは、水酸基価１００〜１０００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば２００〜６００ｍｇＫＯＨ／ｇであってよい。
【００１６】
ウレタン触媒としては、３級アミン触媒（例えば、ビス（ジメチルアミノエチルエーテル、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン）、有機酸塩（例えば、酢酸カリウム、乳酸カリウム）が例示される。
ウレタン触媒の量は、ポリオール成分の０．５〜３．０重量％、例えば１．０〜２．０重量％であってよい。
【００１７】
水の量は、ポリオール成分の０〜５．０重量％、例示すれば０．１〜３．０重量％、特に０．３〜１．５重量％であってよい。
【００１８】
ポリイソシアネートの量は、ポリオール成分との反応量論上過剰にすることが好ましい。ＮＣＯインデックスとして、１００〜３００、例えば、１１０〜２００であってよい。
【００１９】
カーボンファイバーシートの上に、他の可燃性補強材シートが存在してもよい。他の可燃性補強材は、カーボンファイバー以外の材料からなる。他の可燃性補強材は、例えば、合成繊維の布であってよい。複合構造材は、例えば、天然繊維マットの両面にカーボンファイバーシートが存在し、２つのカーボンファイバーシートの外側に２つの合成繊維の布が存在するサンドウィッチ構造を有していてよい。合成繊維の例は、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリウレタンなどである。布は、織布、編布、不織布などであってよい。合成繊維の布の１つの例は、ポリエステル不織布である。他の可燃性補強材が繊維から構成される場合に、この繊維の太さは、一般的に、５〜５０μｍである。他の可燃性補強材シートの厚みは、一般的に、０．１〜１．０ｍｍである。他の可燃性補強材シートの単位面積当たりの重さは、一般的に、１０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２、好ましくは２０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２である。他の可燃性補強材シートのカーボンファイバーシートへの付着は、カーボンファイバーシートに含浸した硬質ウレタン樹脂を用いて、カーボンファイバーシートの天然繊維マットへの付着と同時に行うことができる。
【００２０】
本発明の複合構造材は、効率的にサンドウィッチ構造の効果を発揮し、補強材による補強効果を出すことが出来る。
【００２１】
本発明の複合構造材は、自動車の内装材のみならず、エアースポイラー、バンパービーム等の自動車の外装材、建材や船舶、車両に使用されるFRP製品用途にも軽量かつ高剛性の材料として使用する事が出来る。本発明の複合構造材は、自動車用構造材として特に好適である。本発明の複合構造材は、一般に、型中で成形して製造される。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明する。
以下の例において成形品の評価は、次のように行った。
【００２３】
（１）曲げ弾性率
ＪＩＳＫ６３０１に準じて曲げ弾性率を測定した。成形品より長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍのサンプルを切り出し、支点間距離１００ｍｍ、テストスピード５０ｍｍ／ｍｉｎ．で測定した。
【００２４】
（２）成形性
脱型時の剛性、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの形状追従性等で判定した。
【００２５】
実施例１
工程（１）
単位面積重量９００ｇ／ｍ２の麻マット（縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ１ｃｍに切断した小泉製麻製緑化マット）の両面に、ポリメリックＭＤＩ（住化バイエルウレタン（株）製 ＳＢＵ イソシアネート ０３５７ 粘度 約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％）とポリオール成分（シュガー／プロピレングリコールにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価３８０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール９０重量％、エチレングリコール７重量％、乳酸カリウム５０％水溶液２重量％、ジメチルポリシロキサン（Ｌ−５４２０，日本ユニカー社製 界面活性剤１重量％）を２００重量部と１００重量部の比率で高圧ウレタンスプレー機（ＩＳＯＴＨＥＲＭ社製ＰＳＭ８０ミストフリースプレー機）で塗布（塗布量は両面で８００ｇ／ｍ２）した。
【００２６】
工程（２）
工程（１）の処理を行った麻マットの両面にカーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られた単位面積重量１００ｇ／ｍ２のカーボンファイバーシートを置き、１２０℃の金型で６０秒間加圧（圧力：２０ｂａｒ）し、厚さ２ｍｍの成型品を作製した。
この成形品は、密度（見掛密度）０．９ｇ／ｃｍ３で、単位面積重量１８００ｇ／ｍ2と軽量にもかかわらず、曲げ弾性率は５００００ｋｇ／ｃｍ2 の値を示し、自動車構造材としての性能を充分有していた。
【００２７】
実施例２
工程（１）
カーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られた単位面積重量１００ｇ／ｍ２のカーボンファイバーシートに、ポリメリックＭＤＩ（住化バイエルウレタン（株）製 ＳＢＵ イソシアネート ０３５７ 粘度 約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％）とポリオール成分（シュガー／プロピレングリコールにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価３８０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール９０重量％、エチレングリコール７重量％、乳酸カリウム５０％水溶液２重量％、ジメチルポリシロキサン（Ｌ−５４２０，日本ユニカー社製 界面活性剤１重量％）を２００重量部と１００重量部の比率で高圧ウレタンスプレー機（ＩＳＯＴＨＥＲＭ社製ＰＳＭ８０ミストフリースプレー機）で塗布（塗布量は３００ｇ／ｍ２）した。この塗布されたカーボンファイバーシートは裏面までウレタン原液が沁み出す事は無く手を汚す事は無かった。
【００２８】
工程（２）
単位面積重量７５０ｇ／ｍ2、厚さ６ｍｍのペーパーハニカム（名古屋芯材（株）製ＮＢコアー）の両面を、工程（１）の処理を行ったカーボンファイバーシートで挟み、１２０℃の金型で６０秒間加圧（圧力：２０ｂａｒ）し、厚さ５ｍｍの成型品を作製した。
この成形品は、密度（見掛密度）０．３ｇ／ｃｍ３で、単位面積重量１５００ｇ／ｍ2と軽量にもかかわらず、曲げ弾性率は３００００ｋｇ／ｃｍ2 の値を示し、自動車構造材としての性能を充分有していた。
【００２９】
比較例１
工程（１）
ガラスマット（厚さ１mm、目付３００ｇ／ｍ２）にポリメリックＭＤＩ（住化バイエルウレタン（株）製 ＳＢＵ イソシアネート ０３５７ 粘度 約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％）とポリオール成分（シュガー／プロピレングリコールにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価３８０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール９０重量％、エチレングリコール７重量％、乳酸カリウム５０％水溶液２重量％、ジメチルポリシロキサン（Ｌ−５４２０，日本ユニカー社製 界面活性剤１重量％）を２００重量部と１００重量部の比率で高圧ウレタンスプレー機（ＩＳＯＴＨＥＲＭ社製ＰＳＭ８０ミストフリースプレー機）で塗布（塗布量は３００ｇ／ｍ２）した。この塗布されたガラスマットは裏面までウレタン原液が沁み出し、手をウレタン原液で汚した。
【００３０】
工程（２）
単位面積重量７５０ｇ／ｍ2、厚さ６ｍｍのペーパーハニカム（名古屋芯材（株）製ＮＢコアー）の両面を、工程（１）の処理を行ったガラスマットで挟み、１２０℃の金型で６０秒間加圧（圧力：２０ｂａｒ）し、厚さ５ｍｍの成型品を作製した。
この成形品は、密度（見掛密度）０．３９ｇ／ｃｍ３で、単位面積重量１９５００ｇ／ｍ2、曲げ弾性率は４００００ｋｇ／ｃｍ2 の値で、実施例２の本発明品より重かった。
【００３１】
【発明の効果】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、カーボンファイバーと有機繊維のそれぞれの特性が生かされ相乗効果を発揮する。カーボンファイバーの特性である高い引っ張り強度により、サンドウィッチ構造物の補強材として使用すると、非常に軽量で高剛性の成形品が出来る。さらに、カーボンファイバーの脆さとその脆さから発生するカーボンファイバー紛が、有機繊維を混合する事によって解消される。又、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、ウレタン原液が沁みこみ易い為、作業性が極めて優れる。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、廃棄の際に、容易に燃え、焼却によるエネルギー回収が可能となる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-rigidity polyurethane / polyurea composite structure that is lightweight and can be incinerated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, glass fiber is the most common reinforcing material used in rigid urethane molded products, and is widely used.However, in the case of post-use treatment, for example, when recovering energy by incineration, glass fiber is incombustible. There is a problem that it remains as ash. In addition, natural fiber mats, natural fiber fibers, paper, and the like are partially used as flammable reinforcing materials, but they are heavier than glass fibers in order to obtain sufficient rigidity.
[0003]
As a rigid urethane molded product reinforced with glass fiber, there is a so-called SRIM (Structured RIM), a rigid urethane RIM reinforced with a glass mat, and an RRIM (Milled Fiber Reinforced RIM). Fiber is used. Although the reinforcing effect of this glass fiber is excellent, when energy is recovered by incineration at the time of disposal, there is a problem that it remains as ash due to its nonflammability.
[0004]
As a substitute for the glass mat of the SRIM method, a molding method in which a natural fiber mat or a natural fiber fiber is used as a reinforcing material and foamed and hardened with hard urethane has already been used as a base material for a door trim panel of an automobile, such as Benz, BMW, Audi, It is used in vehicles such as Renault. Although these products can be burned at the time of disposal to recover energy, the product weight is slightly heavy, and there is also difficulty in dimensional stability.
[0005]
A method of molding a core material for an automobile interior in which a glass fiber mat impregnated with an expandable thermosetting resin is polymerized on both surfaces of a honeycomb body and heated and pressed to form the core material (Japanese Patent Laid-Open No. 3-109145) is lightweight and has high rigidity. Although molded articles can be formed, glass fiber mats are also used in this method, and there is a problem in that when they are burned at the time of disposal and energy is recovered, they remain as ash due to incombustibility.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
One object of the present invention is to provide a composite structure that can be easily incinerated at the time of disposal. Another object of the present invention is to reduce the weight of a composite structural material by using a sheet made of a mixture of highly rigid carbon fibers and organic fibers for the surface material of the sandwich structure. Another object of the present invention is to provide a lightweight and highly rigid composite structural material.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a composite structural material comprising (1) a carbon fiber sheet made of a mixture of carbon fiber and organic fiber, and (2) a polyurethane resin. The carbon fiber sheet may be attached to at least one major surface of a natural fiber mat or paper honeycomb. The carbon fiber sheet may be made of a mixture of carbon fibers and organic fibers.
[0008]
Preferably, the composite structure of the present invention comprises a sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers attached to at least one major surface of a natural fiber mat or paper honeycomb. Preferably, a sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers is attached to one or both of the two main surfaces of the natural fiber mat or paper honeycomb. The composite structural material of the present invention includes a sheet made of a mixture of one carbon fiber and an organic fiber (a total of two sheets of a carbon fiber and an organic fiber) on each of two main surfaces of a natural fiber mat or a paper honeycomb. It is preferable to have a sandwich structure to which a sheet made of the above is adhered.
[0009]
As a reinforcing material for the composite structure, a carbon fiber sheet made of a mixture of carbon fiber and organic fiber is used. Generally, the diameter of the carbon fiber is 5 to 20 μm and the length is 0.5 to 100 mm. Examples of the organic fibers include hemp, flax, jute, sisal, wood, kenaf and synthetic fibers such as polyester, polyamide, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyacryl, polyolefin, and rayon. The diameter of the organic fiber is 10 to 1000 μm, and the length is 5 to 1000 mm. Generally, the thickness of the carbon fiber sheet is 0.1 mm to 10 mm.
[0010]
The (weight per unit area) basis weight sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers, typically 20g / m 2 ~2000g / m 2 , is preferably 30g / m 2 ~1000g / m 2 . Sheets made of a mixture of carbon fibers and organic fibers give good performance as reinforcement.
[0011]
The weight ratio between the carbon fibers and the organic fibers in the carbon fiber sheet is preferably 5:95 to 95: 5, for example, 10:90 to 90:10, and particularly preferably 20:80 to 80:20.
Examples of a method for producing a sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers include, for example, a wet papermaking method and a dry nonwoven method. As a method for producing a sheet, any production method can be used as long as a uniform distribution of carbon fibers and a thickness of the sheet can be obtained.
A sheet made of a mixture of carbon fiber and organic fiber follows the shape without breaking even if it is formed into a complicated shape such as a car interior door trim panel, and is a good reinforcing material.
[0012]
For example, impregnating a hard urethane resin into a sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers, foaming and hardening by sandwiching a natural fiber mat or paper honeycomb and heating and pressurizing to produce the composite structural material of the present invention Can be. The amount of the hard urethane resin may be 10 to 70% by weight of the composite structural material.
[0013]
Examples of the polyisocyanate of the hard urethane resin include aromatic polyisocyanates (eg, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, diphenylmethane diisocyanate (polymeric MDI), aliphatic polyisocyanates, (eg, hexamethylene diisocyanate). , Isophorone diisocyanate, etc. Polyisocyanates obtained by modifying these isocyanates by urethane modification, carbodiimide modification, or other methods may be used.
[0014]
The polyol component of the hard urethane resin comprises a polyol, water, a urethane catalyst, and, if necessary, a surfactant.
As the polyol, polyhydric alcohols (for example, ethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, sugar, etc.), polyether polyols, polyester polyols and the like can be used. Examples of polyether polyols include polyether polyols obtained by adding an alkylene oxide (eg, propylene oxide, ethylene oxide) to a polyhydric alcohol, amines (eg, monoethylamine, ethylenediamine, N, N-dimethylethylamine, diethylenetriamine, triethylenetriamine). It is a polyether polyol obtained by adding an alkylene oxide (for example, propylene oxide, ethylene oxide) to a diamine or the like.
[0015]
The polyether polyol may have a hydroxyl value of 100 to 1000 mg KOH / g, for example, 200 to 600 mg KOH / g.
[0016]
Examples of the urethane catalyst include a tertiary amine catalyst (for example, bis (dimethylaminoethyl ether, triethylenediamine, dimethylethanolamine)) and an organic acid salt (for example, potassium acetate and potassium lactate).
The amount of urethane catalyst may be from 0.5 to 3.0% by weight of the polyol component, for example from 1.0 to 2.0% by weight.
[0017]
The amount of water may be from 0 to 5.0% by weight of the polyol component, for example from 0.1 to 3.0% by weight, especially from 0.3 to 1.5% by weight.
[0018]
It is preferable to make the amount of the polyisocyanate excessively stoichiometric with the polyol component. The NCO index may be 100 to 300, for example, 110 to 200.
[0019]
Other combustible stiffener sheets may be present on the carbon fiber sheet. Other flammable reinforcements are made of materials other than carbon fiber. Other flammable reinforcements may be, for example, synthetic fiber cloth. The composite structure may have, for example, a sandwich structure in which carbon fiber sheets are present on both sides of a natural fiber mat and two synthetic fiber cloths are present outside the two carbon fiber sheets. Examples of synthetic fibers are polyester, polyamide, acrylic, polyvinyl alcohol, polyolefin, polyurethane and the like. The fabric may be a woven, knitted, non-woven, or the like. One example of a synthetic fiber fabric is a polyester nonwoven fabric. If the other flammable reinforcement is composed of fibers, the thickness of the fibers is generally between 5 and 50 μm. The thickness of the other flammable reinforcing material sheet is generally 0.1 to 1.0 mm. Weight per unit area of the other combustible stiffener sheet is generally, 10g / m 2 ~200g / m 2, preferably 20g / m 2 ~80g / m 2 . The attachment of the other flammable reinforcing material sheet to the carbon fiber sheet can be performed simultaneously with the attachment of the carbon fiber sheet to the natural fiber mat using a hard urethane resin impregnated in the carbon fiber sheet.
[0020]
ADVANTAGE OF THE INVENTION The composite structural material of this invention can exhibit the effect of a sandwich structure efficiently, and can show the reinforcement effect by a reinforcing material.
[0021]
The composite structural material of the present invention is used not only as an interior material for automobiles but also as an exterior material for automobiles such as air spoilers and bumper beams, as a lightweight and highly rigid material for FRP products used for construction materials, ships, and vehicles. You can do it. The composite structural material of the present invention is particularly suitable as a structural material for automobiles. The composite structural material of the present invention is generally manufactured by molding in a mold.
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
In the following examples, evaluations of molded articles were performed as follows.
[0023]
(1) Flexural modulus The flexural modulus was measured according to JIS K6301. A sample having a length of 150 mm and a width of 50 mm was cut out from the molded product, and the distance between supporting points was 100 mm, and the test speed was 50 mm / min. Was measured.
[0024]
(2) Formability Judgment was made based on the rigidity at the time of demolding, the shape following property of a sheet made of a mixture of carbon fibers and organic fibers, and the like.
[0025]
Example 1
Process (1)
Polymer MDI (SBU isocyanate manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., SBU isocyanate 0357) on both sides of a hemp mat having a unit area weight of 900 g / m 2 (30 cm × 30 cm × 1 cm thick) 100 mpa.s / 25 ° C., NCO content 31.5%) and a polyol component (sugar / propylene glycol to which propylene oxide is added with propylene oxide 90% by weight of polyether polyol having 380 mg KOH / g, ethylene glycol 7% by weight, potassium lactate 50) % Aqueous solution 2% by weight, dimethylpolysiloxane (L-5420, manufactured by Nippon Unicar, 1% by weight of surfactant) in a ratio of 200 parts by weight to 100 parts by weight, a high pressure urethane sprayer (PSM80 mist-free sprayer manufactured by ISOTHERM). (Applied amount is 8 on both sides 0g / m 2) was.
[0026]
Step (2)
A carbon fiber sheet having a unit area weight of 100 g / m 2 in which a carbon fiber and a hemp fiber are formed at a weight ratio of 2: 1 is placed on both sides of the hemp mat that has been subjected to the treatment of the step (1), and is placed in a mold at 120 ° C. Pressure was applied (pressure: 20 bar) for 60 seconds to produce a molded product having a thickness of 2 mm.
This molded article has a density (apparent density) of 0.9 g / cm 3 and a flexural modulus of 50,000 kg / cm 2 despite its light weight of 1800 g / m 2 per unit area. Had sufficient performance.
[0027]
Example 2
Process (1)
Polymeric MDI (SBU isocyanate 0357 manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., 0357 viscosity: about 100 mpa.s / 25) was coated on a carbon fiber sheet having a unit area weight of 100 g / m 2 , in which carbon fiber and hemp fiber were formed at a weight ratio of 2: 1. C., NCO content 31.5%) and polyol component (sugar / propylene glycol added with propylene oxide 90% by weight of polyether polyol having a hydroxyl value of 380 mg KOH / g, ethylene glycol 7% by weight, potassium lactate 50% aqueous solution 2% by weight) , Dimethylpolysiloxane (L-5420, manufactured by Nippon Unicar Co., 1% by weight of surfactant) in a ratio of 200 parts by weight to 100 parts by weight with a high-pressure urethane sprayer (PSM80 mist-free sprayer manufactured by ISOTHERM) (coating amount) the 300g / m ) Was. The coated carbon fiber sheet that is that dirty without hand did not ooze out urethane stock solution to the back.
[0028]
Step (2)
A paper honeycomb having a unit area weight of 750 g / m 2 and a thickness of 6 mm (NB core manufactured by Nagoya Core Materials Co., Ltd.) is sandwiched on both sides by the carbon fiber sheet treated in the step (1), and the mold is heated at 120 ° C. Pressure was applied (pressure: 20 bar) for 60 seconds to produce a molded product having a thickness of 5 mm.
This molded product has a density (apparent density) of 0.3 g / cm 3 and a flexural modulus of 30,000 kg / cm 2 despite its light weight of 1500 g / m 2 per unit area. Had sufficient performance.
[0029]
Comparative Example 1
Process (1)
Polymeric MDI (SBU isocyanate 0357 manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., viscosity: about 100 mpa.s / 25 ° C., NCO content: 31.5%) and a polyol component (sugar / sugar) were added to a glass mat (thickness: 1 mm, basis weight: 300 g / m 2 ). 90% by weight of a polyether polyol having a hydroxyl value of 380 mg KOH / g obtained by adding propylene oxide to propylene glycol, 7% by weight of ethylene glycol, 2% by weight of a 50% aqueous solution of potassium lactate, dimethylpolysiloxane (L-5420, manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd. (1% by weight of the agent) in a ratio of 200 parts by weight to 100 parts by weight with a high-pressure urethane sprayer (PSM80 mist-free sprayer manufactured by ISOTHERM) (coating amount: 300 g / m 2 ). Urethane undiluted to the back Out, soiled hands with urethane stock solution.
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Step (2)
A paper honeycomb having a unit area weight of 750 g / m 2 and a thickness of 6 mm (NB core manufactured by Nagoya Core Materials Co., Ltd.) is sandwiched on both sides by a glass mat that has been subjected to the process (1). Pressure was applied (pressure: 20 bar) for 2 seconds to produce a molded product having a thickness of 5 mm.
This molded product had a density (apparent density) of 0.39 g / cm 3 , a unit area weight of 19500 g / m 2 , and a flexural modulus of 40,000 kg / cm 2 , which was heavier than the inventive product of Example 2.
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【The invention's effect】
A sheet made of a mixture of carbon fiber and organic fiber exhibits a synergistic effect by making use of the respective characteristics of carbon fiber and organic fiber. Due to the high tensile strength characteristic of carbon fiber, when used as a reinforcing material for sandwich structures, very lightweight and highly rigid molded products can be obtained. Furthermore, the brittleness of the carbon fiber and the carbon fiber powder generated from the brittleness are eliminated by mixing the organic fiber. In addition, a sheet made of a mixture of carbon fiber and organic fiber is extremely excellent in workability because the urethane stock solution easily penetrates. Sheets made of a mixture of carbon fibers and organic fibers easily burn when discarded, allowing energy recovery by incineration.