JP5377754B2 - 繊維強化プラスチック成形体、その製造方法、及びエレベーター - Google Patents
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Description
また、高剛性化を実現できる構造として、コア材の両面にFRPスキン板を配置したサンドイッチ構造体が知られている。
サンドイッチ構造体に用いられるコア材としては、軽量性等を確保する点から、多穴質体がよく用いられる。
多穴質体は、独立気泡からなる独立気泡体と連続気泡からなる連続気泡体とに分類される。独立気泡体は、断熱性、遮音性に優れる(例えば、特許文献1参照)。
一方、連続気泡体は、断熱性、吸音性に優れる(例えば、特許文献2参照)。
独立気泡体には、圧縮強度が高い硬質のものがあり、この硬質独立気泡体をコア材として用いることで、剛性、断熱性及び遮音性に優れたサンドイッチ構造体が得られる。
真空含浸成形法は、成形型に配置した繊維をバッグフィルムで覆い、バッグフィルム内を真空吸引した後、液状の樹脂をバッグフィルム内に注入し、樹脂を繊維に含浸させて硬化させ、その後成形型を抜いてFRP成形体を得る方法である。そして、このVaRTM法を用いて、独立気泡体からなるコア材とFRPからなるスキン材とを組み合せたサンドイッチ構造体であるFRP成形体を製造する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
吸音遮音複合構造体は、吸音材と遮音材とを組み合せて、空気伝播音を防止するものである。
即ち、吸音材は、音波を吸収することにより、音の反射を防ぎ、音源側で、音波の反射による音圧レベルの上昇を防ぎ、また遮音材は、音を吸収する機能はないが、音波を反射することにより、空気中を伝播する騒音を遮断する機能を有する(例えば、特許文献4参照)。
一方、吸音性に優れる連続気泡体は、一般的に圧縮強度が低いため、連続気泡体からなるコア材の両面にFRPスキン板を配置したサンドイッチ構造として用いても、硬質独立気泡体を用いたサンドイッチ構造と比較して高剛性化に寄与できない。
また、連続気泡体を用いたサンドイッチ構造体を、VaRTM法を用いて製造すると、気泡が連続しているため、連続気泡体に樹脂が含浸され、軽量性、吸音性が低下してしまう。
このものの場合、高剛性の吸音遮音複合構造体が得られるものの、サンドイッチ構造体の片面に連続気泡体を接着する、もしくは固定する工程を必要とするとともに、剛性・遮音性を得るための厚みと吸音性を得るための厚みが必要となり、全体が厚肉の吸音遮音複合構造体になってしまうという問題点がある。
また、硬質独立気泡体の両面に繊維強化プラスチックを配置しているので、高い剛性が得られる。
図1はこの発明の実施の形態1による繊維強化プラスチック成形体1(以下、FRP成形体と略称する。)を示す断面図である。
このFRP成形体1は、連続気泡体2と、この連続気泡体2を覆った硬質独立気泡体3と、この硬質独立気泡体3の全面(6面)に設けられた繊維強化プラスチック(以下、FRPと略称する。)4とを備えている。このFRP4には、樹脂が含浸、硬化されている。
FRP成形体1の下面には、図3に示すように配列された開口部5が複数個形成されており、開口部5を通じて連続気泡体2は、外部と導通している。
硬質独立気泡体3は、図5に示す、第1の平面部である上側平板部3a、第2の平面部である下側平板部3b及び図4に示すように連続気泡体2を四角形状の分割部2aに区画した支え部3cとから構成されている。
硬質独立気泡体3としては、フェノール、ポリウレタン、ポリオレフィン等の硬質発泡体を用いることができる。なかでも、難燃性のフェノール発泡体が好ましい。
連続気泡体2としては、吸音率の高いガラスウール、ウレタンフォーム等を用いることができる。
先ず、平板状の硬質独立気泡体ブロックを4箇所四角形状に切り抜き、穴Hを形成するとともに硬質独立気泡体3の支え部3cを得る。
次に、下側平板部3bの上に支え部3cを載置し、支え部3cの穴に連続気泡体2の分割部2aを嵌入する。
この後、支え部3c上に上側平板部3aを載置する(図5参照)。
このとき、下側平板部3bと支え部3c、支え部3cと上側平板部3aとは、事前に接着しなくてもよい。後の減圧工程で、下側平板部3b及び上側平板部3aは、大気圧で内側に押圧され、ある程度密着され、次工程でそれぞれの界面に樹脂14が侵入し、接着される。なお、このとき、樹脂14が連続気泡体2までは達しない。
但し、それぞれの界面の面積が大きい場合には、サンドイッチ構造としての剛性を高めるために、樹脂14で、下側平板部3bと支え部3c、支え部3cと上側平板部3aとを、事前に接着した方がよい。
この後、真空ポンプ13の作動により、バギングフィルム12内を減圧する。
この次に、樹脂タンク15内に貯留された樹脂14をバギングフィルム12内に注入し、FRP4に樹脂14を含浸する(図6参照)。
このとき、連続気泡体2は、全面が硬質独立気泡体3で覆われているため、樹脂14が連続気泡体2に浸み込むことはない。
次に、FRP4に含浸した樹脂14を硬化する。
なお、図6の符号16はバルブである。
FRPの樹脂14としては、特に限定されるものではないが、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。なかでも、常温硬化が可能で、かつ低粘度で含浸性に優れるビニルエステル樹脂が、成形性の観点から好ましい。さらには、また、難燃性を付与させた、ビニルエステル樹脂が好ましい。
また、外側から発生した音波は、FRP4や硬質独立気泡体3で反射する。そのため、内側に透過する量を低減することができる。
即ち、FRP成形体1は、外側の面が遮音性に優れ、内側の面が吸音性に優れているので、FRP成形体1の内側において、外側で発生した音波のうち、FRP成形体1を透過する音波量が小さく、また内側で発生した音波のうち、内側で反射する音波量も小さいので、騒音対策の効果が大である。
従って、VaRTM法を用いてサンドイッチ構造体を製造しても、連続気泡体2に樹脂が含浸することはなく、VaRTM法により、軽量で吸音性及び遮音性に優れたFRP成形体1を安価に提供することができる。
図9はこの発明の実施の形態2のFRP成形体1Aを示す平断面図である。
この実施の形態では、FRP成形体1Aでは、硬質独立気泡体3Aは、支え部3Acにより連続気泡体2が三角形状の分割部2aに区画されている。
他の構成は、実施の形態1と同じである。
他の作用、効果は、実施の形態1のFRP成形体1と同じである。
図10はこの発明の実施の形態3のFRP成形体1Bを示す断面図であり、この実施の形態では、FRP4の上面、下面に接着材21を用いてアルミニウム製の金属薄膜20が貼付けられている。
他の構成は、実施の形態1と同じである。
なお、片面のみに金属薄膜20を貼付けてもよい。
他の作用、効果は、実施の形態1のFRP成形体1と同じである。
図11はこの発明の実施の形態4のFRP成形体1Cを示す断面図であり、この実施の形態では、開口部5Aは、中心線に沿った断面形状が外側に拡大した台形形状である。
他の構成は、実施の形態1と同じである。
他の作用、効果は、実施の形態1のFRP成形体1と同じである。
このようにすることで、開口部5Bが形成されたFRP成形体1Cは、図11の開口部5Aと比較してより多くの音波を吸収できる。
また、各実施の形態1〜4では、硬質独立気泡体3,3Aの上面、下面及び側面の各面を繊維強化プラスチックで覆ったが、硬質独立気泡体3,3Aの上面及び下面のみに繊維強化プラスチックを設けるようにしてもよい。
また、各実施の形態1〜4では連続気泡体2の内部に、支え部3c,3Acを有しているが、内部に支え部が無いFRP成形体であってもよい。このものの場合、連続気泡体2の周側面を覆った硬質独立気泡体3,3Aの部位が、圧縮方向の剛性を高めるのに寄与している。
図13はこの発明の実施の形態5のエレベーター22を示す断面図である。
この高速のエレベーター22のかごは、かご床23及びかご壁24で構成されている。
かごの上部及び下部には、走行時の空気の流れを整流する図16に示す整風カバー25が取付けられている。
かごの上部には、整風カバー25で覆われた送風機等の電気機器26が設けられている。
図15は図13の矢印Bの部位を示す断面図であり、かご壁24も図1に示したFRP成形体1で構成されており、内側に開口部5が形成されている。また、内側のFRP4には、例えば金属箔で構成された意匠板4が取付けられている。
なお、FRP成形体1をかご壁24にそのまま適用した場合には、開口部5が外部に露出して美観上よくないが、この実施の形態では、意匠板27がこの開口部5を覆っており、美観を損ねることはない。また、意匠板27は、薄い金属箔で構成されているので、遮音機能を殆ど有さず、音波は、開口部5を通じて連続気泡体2で吸収される。
各面が膨大の曲面形状の整風カバー25を製造するに当たり、まず曲面状の成形型を準備し、この成形型に、構造体を賦形(セット)する。
この構造体は、図6に示すように、連続気泡体2に、硬質独立気泡体3、FRP4、ピールプライ10、フローメディア11、及びバギングフィルム12の順序で覆われている。
この構造体については、真空ポンプ13の作動により、バギングフィルム12内を減圧し、この次に樹脂14をバギングフィルム12内に注入し、FRP4に樹脂14を含浸し、樹脂14を硬化する。
次に、ピールプライ10、フローメディア11、バギングフィルム12を除去し、開口部5が形成されていない、構造体を得る。
特に、フェノール発泡材のような熱硬化性では、加熱して曲げることができない。
ただし、樹脂含浸を防止する機能が失われないようにするため硬質独立気泡体3の外側まで貫通しないようにする必要がある。
また、溝28の形状は特に限定されるものではないが、V字が好ましい。
さらに、図17の硬質独立気泡体3は、溝28を形成した方向に曲げているが、反対に曲げてもよい。この場合は、溝28が広がり、余分な樹脂14が充填され重くなるが、VaRTM成形時の樹脂流路として活用することができ、成形型とFRP4との間のフローメディア11を除去することが可能となる。加えて、成形後、溝28に残る樹脂14は、リブとなり整風カバー25の補強効果が得られる。
また、この実施の形態に適用される、かご壁24及び整風カバー25が適用されるエレベーター22は、高速エレベーターに限定されないのは勿論である。
22 (高速)エレベーター、23 かご床、24 かご壁、25 整風カバー、26 電気機器(含む送風機等)、27 意匠板、28 溝。
Claims (14)
- 連続気泡体と、
この連続気泡体を覆った硬質独立気泡体と、
この硬質独立気泡体の少なくとの両面に設けられた繊維強化プラスチックとを備え、
前記連続気泡体は、前記硬質独立気泡体及び前記繊維強化プラスチックに形成された開口部を通じて外部に露出していることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。 - 外表面に金属層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記硬質独立気泡体は、対向した面同士を連結して設けられ圧縮方向の押圧力に対する支えとなる支え部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記支え部は、前記連続気泡体を三角形状に区画して設けられていることを特徴とする請求項3に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記開口部は、中心線に沿った断面形状が台形であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記開口部は、前記連続気泡体にまで及んでいることを特徴とする請求項5に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記硬質独立気泡体は、曲げ方向に対して垂直方向に延びた溝が間隔をあけて面上に複数形成されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体。
- 前記請求項1〜8の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体からなるかご壁を有することを特徴とするエレベーター。
- 前記かご壁には、前記開口部を覆った意匠板が設けられていることを特徴とする請求項9に記載のエレベーター。
- 前記請求項1〜8の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体からなり、かごの上部及び下部に取付けられかごの走行時の空気の流れを整流する整風カバーを有することを特徴とするエレベーター。
- 前記整風カバーは、面が外方向に膨大な曲面であるキャップ形状であることを特徴とする請求項11に記載のエレベーター。
- 前記請求項1,2,4〜8の何れか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法であって、
前記連続気泡体の全面を前記硬質独立気泡体で覆う硬質独立気泡体覆い工程と、
この硬質独立気泡体を強化繊維で覆う工程と、
この強化繊維をバッグフィルムで覆う工程と、
このバッグフィルムの内部を減圧する減圧工程と、
前記バッグフィルムの内部に液状の樹脂を注入し、前記強化繊維に樹脂を含浸させるとともにこの強化繊維に含浸された樹脂を硬化させて前記繊維強化プラスチックを形成する工程と、
前記硬質独立気泡体及び前記繊維強化プラスチックを穿設して前記開口部を形成する工程と
を備えたことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。 - 前記請求項3に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法であって、
前記連続気泡体の全面を前記硬質独立気泡体で覆う硬質独立気泡体覆い工程と、
この硬質独立気泡体を強化繊維で覆う工程と、
この強化繊維をバッグフィルムで覆う工程と、
このバッグフィルムの内部を減圧する減圧工程と、
前記バッグフィルムの内部に液状の樹脂を注入し、前記強化繊維に樹脂を含浸させるとともにこの強化繊維に含浸された樹脂を硬化させて前記繊維強化プラスチックを形成する工程と、
前記硬質独立気泡体及び前記繊維強化プラスチックを穿設して前記開口部を形成する工程とを備え、
前記硬質独立気泡体覆い工程は、硬質独立気泡体ブロック、第1の平板部及び第2の平板部からなる前記硬質独立気泡体のうち、硬質独立気泡体ブロックを穿設して、複数の穴及び前記支え部を形成する工程と、
この各穴に、前記連続気泡体から複数に分割された各分割部を嵌入する工程と、
前記連続気泡体の両面を前記第1の平板部及び前記第2の平板部で覆った工程と
を有することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
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