JP6326739B2 - ハニカムサンドイッチ構造体及びハニカムサンドイッチ構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカムサンドイッチ構造体及びハニカムサンドイッチ構造体の製造方法に関する。具体的に、本発明は、ハニカムコアと、繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体であって、繊維強化プラスチック板は、繊維強化プラスチック成形体用シートから形成されたハニカムサンドイッチ構造体に関するものである。
ハニカムサンドイッチ構造体は軽量で、強度、断熱性、防音機能に優れているので、室内外の間仕切り、ドア等の建材や、家具、黒板、事務用機器のハウジング等に多用されている。ハニカムサンドイッチ構造体は、紙、プラスチックシート、金属箔等をハニカム形状に成形して成るハニカムコアの両面に各種の表面板、例えば、金属板、プラスチック板、木質板を接着して形成されるものである（例えば、特許文献１及び２）。
特許文献１又は２に記載されているように、従来のハニカムサンドイッチ構造体の表面板には各種素材が用いられている。ハニカムサンドイッチ構造体の表面板の素材は、用途や加工工程によって選択することができるが、近年は、ハニカムサンドイッチ構造体の軽量化が求められているため、プラスチック板が多用されている。ハニカムサンドイッチ構造体を軽量化するためには、表面板の厚さを薄くしたり、軽い素材のプラスチック板を選択することが考えられる。一方で、ハニカムサンドイッチ構造体には、軽量化と同時に強度も求められており、ハニカムコアと表面板の他に補強板が設けられることも検討されている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、従来技術にあるように、表面板にプラスチック板を用いたものでは、その強度が十分ではないという問題があった。一方で、特許文献２のように補強板を設けたハニカムサンドイッチ構造体では、その軽量化が十分ではなかった。すなわち、従来技術においては、優れた強度を有しつつも、十分に軽量化されたハニカムサンドイッチ構造体は得られていなかった。
また、従来のハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が十分ではなく、建材等に用いる場合には火気の少ない条件で使用されることが多かった。また、従来のハニカムサンドイッチ構造体は、発煙性が高いという問題も有していた。このため、難燃性が十分に高く、発煙性が抑えられたハニカムサンドイッチ構造体が求められていた。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、軽量化と高強度が両立されたハニカムサンドイッチ構造体であって、難燃性が高く、発煙性が抑制されたハニカムサンドイッチ構造体を提供することを目的として検討を進めた。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、ハニカムコアと、ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体において、繊維強化プラスチック板の構成を特定のものとすることにより、軽量化と高強度が両立されたハニカムサンドイッチ構造体を得ることができることを見出した。さらに、本発明者らは、このようなハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が高く、発煙性が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
［１］ハニカムコアと、前記ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体であって、前記繊維強化プラスチック板は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形したプラスチック板であり、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体。
［２］前記強化繊維成分は、無機繊維を含み、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であり、かつ前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は前記無機繊維の繊維径の５倍以下であることを特徴とする［１］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［３］前記繊維強化プラスチック成形体用シートのＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２に規定される透気度が２５０秒以下であることを特徴とする［１］又は［２］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［４］前記繊維強化プラスチック板は、前記ハニカムコアの上面及び下面の両面に設けられていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［５］前記バインダー成分は前記繊維強化プラスチック板の全質量に対して０．１〜１０質量％となるように含有されていることを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［６］前記バインダー成分は前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維と加熱溶融状態で相溶することを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［７］前記バインダー成分は、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［８］前記バインダー成分は、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有することを特徴とする［１］〜［７］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［９］前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする［８］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１０］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び前記バインダー繊維は、チョップドストランドであることを特徴とする［８］又は［９］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１１］前記繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と前記表層領域に挟まれた中間領域を有し、前記表層領域に含有されているバインダー成分は、前記中間領域に含有されているバインダー成分より多いことを特徴とする［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１２］前記バインダー成分に含まれる共重合体は、前記強化繊維成分と前記マトリックス樹脂成分を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在していることを特徴とする［７］〜［１１］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１３］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維又はポリカーボネート繊維から選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする［１］〜［１２］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１４］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維であることを特徴とする［１］〜［１３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１５］前記繊維強化プラスチック板は、貼合手段を介して前記ハニカムコアに積層されていることを特徴とする［１］〜［１４］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１６］ハニカムコアと、前記ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体の製造方法であって、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形し繊維強化プラスチック板を形成する工程と、前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかにを貼合する工程とを含み、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１７］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含み、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする［１６］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１８］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧成形されることを特徴とする［１６］又は［１７］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１９］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃で加熱加圧することを特徴とする［１６］〜［１８］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２０］前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに貼合する工程は、前記繊維強化プラスチック板と前記ハニカムコアの間に接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートを配して積層加圧し、前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂が溶融する温度に加熱し、その後冷却する工程を含むことを特徴とする［１６］〜［１９］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２１］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートの軟化温度が、前記繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分よりも低いことを特徴とする［２０］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２２］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と相溶する成分を含むことを特徴とする［２０］又は［２１］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２３］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と同一であることを特徴とする［２０］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２４］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む不織布であることを特徴とする［２０］〜［２３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２］前記強化繊維成分は、無機繊維を含み、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であり、かつ前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は前記無機繊維の繊維径の５倍以下であることを特徴とする［１］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［３］前記繊維強化プラスチック成形体用シートのＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２に規定される透気度が２５０秒以下であることを特徴とする［１］又は［２］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［４］前記繊維強化プラスチック板は、前記ハニカムコアの上面及び下面の両面に設けられていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［５］前記バインダー成分は前記繊維強化プラスチック板の全質量に対して０．１〜１０質量％となるように含有されていることを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［６］前記バインダー成分は前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維と加熱溶融状態で相溶することを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［７］前記バインダー成分は、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［８］前記バインダー成分は、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有することを特徴とする［１］〜［７］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［９］前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする［８］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１０］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び前記バインダー繊維は、チョップドストランドであることを特徴とする［８］又は［９］に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１１］前記繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と前記表層領域に挟まれた中間領域を有し、前記表層領域に含有されているバインダー成分は、前記中間領域に含有されているバインダー成分より多いことを特徴とする［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１２］前記バインダー成分に含まれる共重合体は、前記強化繊維成分と前記マトリックス樹脂成分を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在していることを特徴とする［７］〜［１１］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１３］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維又はポリカーボネート繊維から選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする［１］〜［１２］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１４］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維であることを特徴とする［１］〜［１３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１５］前記繊維強化プラスチック板は、貼合手段を介して前記ハニカムコアに積層されていることを特徴とする［１］〜［１４］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体。
［１６］ハニカムコアと、前記ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体の製造方法であって、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形し繊維強化プラスチック板を形成する工程と、前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかにを貼合する工程とを含み、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１７］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含み、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする［１６］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１８］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧成形されることを特徴とする［１６］又は［１７］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［１９］前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃で加熱加圧することを特徴とする［１６］〜［１８］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２０］前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに貼合する工程は、前記繊維強化プラスチック板と前記ハニカムコアの間に接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートを配して積層加圧し、前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂が溶融する温度に加熱し、その後冷却する工程を含むことを特徴とする［１６］〜［１９］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２１］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートの軟化温度が、前記繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分よりも低いことを特徴とする［２０］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２２］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と相溶する成分を含むことを特徴とする［２０］又は［２１］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２３］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と同一であることを特徴とする［２０］に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
［２４］前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む不織布であることを特徴とする［２０］〜［２３］のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
本発明によれば、軽量であり、かつ高強度のハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。さらに、本発明によれば、難燃性が高く、かつ発煙性が低下したハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。
このように、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が高く、軽量で高強度であるため、スポーツ用品やレジャー用品、航空機用材料、内装材等の様々な分野で好ましく用いられる。
このように、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が高く、軽量で高強度であるため、スポーツ用品やレジャー用品、航空機用材料、内装材等の様々な分野で好ましく用いられる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
（ハニカムサンドイッチ構造体）
本発明は、ハニカムコアと、ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体に関する。ここで、繊維強化プラスチック板は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分の混合物を含み、さらにバインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形したプラスチック板である。さらに、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上である。本発明では、ハニカムサンドイッチ構造体の繊維強化プラスチック板を上記のような構成とすることにより、軽量であり、かつ高強度のハニカムサンドイッチ構造体を得ることに成功した。さらに、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が高く、発煙性が低いという利点を有している。
本発明は、ハニカムコアと、ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体に関する。ここで、繊維強化プラスチック板は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分の混合物を含み、さらにバインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形したプラスチック板である。さらに、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上である。本発明では、ハニカムサンドイッチ構造体の繊維強化プラスチック板を上記のような構成とすることにより、軽量であり、かつ高強度のハニカムサンドイッチ構造体を得ることに成功した。さらに、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、難燃性が高く、発煙性が低いという利点を有している。
本発明では、繊維強化プラスチック板は、ハニカムコアの上面及び下面の両面に設けられていることが好ましい。図１には、ハニカムコア２の上面及び下面の両面に繊維強化プラスチック板４が設けられたハニカムサンドイッチ構造体１０が示されている。また、図２には、本発明のハニカムコア２と繊維強化プラスチック板４を貼合してハニカムサンドイッチ構造体１０を形成する様子が示されている。図１及び図２に示されているように、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、ハニカムコアの上面及び下面の両面に繊維強化プラスチック板を有するものであることが好ましい。
本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、ＡＳＴＭ−６６２に準拠した方法で測定した有炎試験における２０分後の発煙濃度が、５５ＤＳ以下であることが好ましく、４３ＤＳ以下であることが更に好ましく、３７ＤＳ以下であることが特に好ましい。このように非常に低い発煙性を有するハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。
繊維強化プラスチック板は、貼合手段を介してハニカムコアに積層されることが好ましい。貼合手段としては、公知の貼合手段を適宜採用することができる。例えば、繊維強化プラスチック板の上に接着層を設けてハニカムコアと繊維強化プラスチック板を接着してもよく、釘の打ち付けや、ネジによる取り付けにより貼合を行なってもよい。中でも、本発明では、接着層を設けて接着を行うことが好ましい。
本発明の接着層に用いられる接着剤としては、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ブチラール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、クロロプレン系樹脂（ハロゲン化ゴム）、ウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、ゼラチン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、珪素系樹脂、アルキッド系樹脂、アリル系樹脂、フラン系樹脂あるいはこれらの樹脂を構成するモノマーからなる各種共重合体等が挙げられる。
中でも、ポリエステル系樹脂、低密度ポリエチレン系樹脂、アタクチックポリプロピレン系樹脂、クロロプレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−イソブチルアクリレート共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−無水フタール酸共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、ナイロン１２、テレフタル酸−１，３−ブタンジオール系共重合体、ウレタン系樹脂、光硬化性アクリル系樹脂等が好ましく用いられる。かかる熱可塑性樹脂からなる熱溶融性接着剤は単独あるいは２種以上を混合して使用することも勿論可能であり、また硬化剤を併用することも可能である。
また、接着層には、例えば、熱可塑性スーパーエンプラを含む層（シート）を用いることができる。熱可塑性スーパーエンプラを含むシートを繊維強化プラスチック板とハニカムコアの間に設け、加圧・加熱処理を行うことで、繊維強化プラスチック板とハニカムコアを貼合することができる。
接着層として用いる熱可塑性スーパーエンプラを含むシートは、不織布であってもよく、後述する繊維強化プラスチック板に用いる不織布シートと同一ものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。
接着層として用いる熱可塑性スーパーエンプラを含むシートは、不織布であってもよく、後述する繊維強化プラスチック板に用いる不織布シートと同一ものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。
本発明のハニカムサンドイッチ構造体において、ハニカムコアは、その側面が露出しないように構成されていてもよい。例えば、図３に示すように、ハニカムコア２は、繊維強化プラスチック板４に覆われるように構成させていてもよい。なお、図３は、ハニカムコア２の様子が観察できるように、ハニカムサンドイッチ構造体１０を切断し、その様子を斜視図で表したものである。図３に示されたハニカムサンドイッチ構造体は、実際には、ハニカムコア２の全ての側面は外部から視認できない構造を有している。
また、図３に示されるように、ハニカムサンドイッチ構造体１０は、繊維強化プラスチック板４同士の貼合により形成されていてもよい。この場合、繊維強化プラスチック板４同士の貼合手段は特に制限させるものではないが、図３に示されるように、ボルトとナットによる嵌合により、貼合されていてもよい。このように、繊維強化プラスチック板４同士を貼合することにより、ハニカムサンドイッチ構造体をより強固なものとすることが可能となる。
なお、図４（ａ）には、図３に示したハニカムサンドイッチ構造体１０の断面図を示している。２枚の繊維強化プラスチック板４は、ボルト６とナット８により嵌合されており、このような貼合手段により、ハニカムサンドイッチ構造体１０が形成されていてもよい。
また、図４（ｂ）に示すように、複数のハニカムコア２を連結して、ハニカムサンドイッチ構造体を形成してもよい。図４（ｂ）では、２つのハニカムコア２の間では、繊維強化プラスチック板４がボルト６とナット８により嵌合されており、２つのハニカムコア２が繊維強化プラスチック板４の間で接触したり、移動したりしないように固定されている。
また、図４（ｂ）に示すように、複数のハニカムコア２を連結して、ハニカムサンドイッチ構造体を形成してもよい。図４（ｂ）では、２つのハニカムコア２の間では、繊維強化プラスチック板４がボルト６とナット８により嵌合されており、２つのハニカムコア２が繊維強化プラスチック板４の間で接触したり、移動したりしないように固定されている。
図５（ａ）には、中空補強部材９を有するハニカムコア２と繊維強化プラスチック板４を貼合してハニカムサンドイッチ構造体１０を形成する様子が示されている。中空補強部材９は、ハニカムコア２に複数個設けられていてもよく、ハニカムコアの構造を強固にする働きをする。これにより、ハニカムサンドイッチ構造体に圧力等がかけられた場合であっても、ハニカムサンドイッチ構造体が破壊したり、潰れたりすることを防ぐことができる。
図５（ｂ）の右側図面には、ハニカムコアのセル２（ａ）を拡大し、ハニカムコアのセル骨格を点線で表した図を示している。このように、中空補強部材９は、ハニカムコアの１つのセル２（ａ）に１つずつ設けられることが好ましい。図５（ｂ）に示されるように、ハニカムコアのセルと同様の高さを有する中空補強部材９を設けることにより、より効果的に、ハニカムサンドイッチ構造体の強度を高めることができる。
図５（ｂ）の右側図面には、ハニカムコアのセル２（ａ）を拡大し、ハニカムコアのセル骨格を点線で表した図を示している。このように、中空補強部材９は、ハニカムコアの１つのセル２（ａ）に１つずつ設けられることが好ましい。図５（ｂ）に示されるように、ハニカムコアのセルと同様の高さを有する中空補強部材９を設けることにより、より効果的に、ハニカムサンドイッチ構造体の強度を高めることができる。
中空補強部材９は、ハニカムコア２に複数個設けられることが好ましく、中でも、ハニカムサンドイッチ構造体１０の四隅に設けられることが好ましい。図５（ａ）に示されるように、四隅に設けられた中空補強部材９には、ボルトを貫通させることができ、これにより、接着層等を設けずにハニカムコア２と繊維強化プラスチック板４を貼合することも可能となる。
（繊維強化プラスチック板）
本発明の繊維強化プラスチック板は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形して形成したプラスチック板である。繊維強化プラスチック成形体用シートは単層で加熱加圧成形されてもよいし、所望の厚さとなるように積層して加熱加圧成形されてもよい。
本発明の繊維強化プラスチック板は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形して形成したプラスチック板である。繊維強化プラスチック成形体用シートは単層で加熱加圧成形されてもよいし、所望の厚さとなるように積層して加熱加圧成形されてもよい。
加熱加圧工程は、熱可塑性樹脂の少なくとも一部が溶融する温度まで加熱しつつ加圧を行う工程である。加熱加圧工程では、熱プレス処理を施すことが好ましい。
加熱加圧工程では繊維強化プラスチック成形体用シートの表面温度がＴｇ〜Ｔｇ＋１００℃となるように加熱することが好ましい。ここで、Ｔｇは、熱可塑性樹脂のガラス転移温度を表す。なお、加熱温度は、熱可塑性樹脂繊維が流動する温度であって強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。
加熱加圧工程では繊維強化プラスチック成形体用シートの表面温度がＴｇ〜Ｔｇ＋１００℃となるように加熱することが好ましい。ここで、Ｔｇは、熱可塑性樹脂のガラス転移温度を表す。なお、加熱温度は、熱可塑性樹脂繊維が流動する温度であって強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。
（繊維強化プラスチック成形体用シート）
繊維強化プラスチック成形体用シートは、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む。
繊維強化プラスチック成形体用シートは、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む。
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、強化繊維成分と熱可塑性スーパーエンプラ繊維の質量比は１：０．２〜１：１０であることが好ましく、１：０．５〜１：５であることがより好ましく、１：０．７〜１：３であることがさらに好ましい。強化繊維成分と熱可塑性スーパーエンプラ繊維の質量比を上記範囲内とすることにより、軽量であり、かつ高強度のハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。
加熱加圧成形後に十分な強度を得るためには、強化繊維成分とマトリックス樹脂成分は均一に混合されていることが好ましい。このためには、強化繊維とマトリックス樹脂繊維の繊維径が近いほうが好ましい。この観点からは、スーパーエンプラ繊維の繊維径は強化繊維の繊維径の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましく、最も好ましくはスーパーエンプラ繊維の繊維径と強化繊維の繊維径がほぼ同等であることである。
一般に、マトリックス樹脂は、溶融粘度が高いため、射出成形等の方法では強化繊維を多量に配合すると、強化繊維を均一に分散させることが難しいため、強化繊維の配合比に限界がある。しかし、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートでは、必要とされる強度に応じて比較的自由に強化繊維とマトリックス樹脂繊維との比率を設定することができる。
繊維強化プラスチック成形体用シートのＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２に規定される透気度は、２５０秒以下であることが好ましく、２３０秒以下であることがより好ましく、２００秒以下であることがさらに好ましい。この数値は、数字が小さいほど空気が通りやすい（通気性が良い）ことを表す。本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートの透気度を上記範囲内とすることにより、加熱加圧工程における成形速度を高めることができ、生産効率を高めることができる。
但し、上記通気性を満たすための材料として、処理前のシートを嵩高に調整した場合、繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧工程での熱プレス機等に挿入する際に不都合が生じる場合がある。また、繊維強化プラスチック成形体用シートを製造後、加熱加圧工程に供するまでの間、保管コストがかかるという問題もある。このような問題は、加熱加圧成形前に熱プレス、若しくは熱カレンダーによって軽くプレスし、適宜密度を高めることで解決できる。この方法の場合、空気は多少通りにくくなるので、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法に準拠した方法で測定される透気度が２５０秒以下という状態を維持できる範囲で高密度化することが好ましい。
＜強化繊維成分＞
強化繊維成分は、無機繊維を含む。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等を挙げることができる。なお、これらの無機繊維は、１種を使用してもよく、複数種を使用してもよい。さらに、本発明では、強化繊維成分は、このような無機繊維の他に、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維等の耐熱性に優れた有機繊維を含有していてもよい。
強化繊維成分として、例えば、炭素繊維等の無機繊維を使用した場合、不織布シートに含まれる熱可塑性スーパーエンプラ繊維の溶融温度で加熱加圧処理することにより曲げ強度・引張強度・弾性率が高い繊維強化プラスチック板を得ることができる。
強化繊維成分として、アラミド繊維等の高耐熱性・高強度の有機繊維を使用した場合は、高度な平滑性の要求される精密な研磨用の機器に適する繊維強化プラスチック板を得ることができる。アラミド等の有機繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される繊維強化プラスチック板は、一般的に強化繊維として無機繊維を使用したスタンパブルシートから形成される繊維強化プラスチック体よりも耐摩耗性に優れる。また擦過等によって繊維強化プラスチック体の一部が削り取られたとしても、その削り粕が無機繊維よりも柔らかいので、被研磨物を傷つけるおそれが少ない。
強化繊維成分は、無機繊維を含む。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等を挙げることができる。なお、これらの無機繊維は、１種を使用してもよく、複数種を使用してもよい。さらに、本発明では、強化繊維成分は、このような無機繊維の他に、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維等の耐熱性に優れた有機繊維を含有していてもよい。
強化繊維成分として、例えば、炭素繊維等の無機繊維を使用した場合、不織布シートに含まれる熱可塑性スーパーエンプラ繊維の溶融温度で加熱加圧処理することにより曲げ強度・引張強度・弾性率が高い繊維強化プラスチック板を得ることができる。
強化繊維成分として、アラミド繊維等の高耐熱性・高強度の有機繊維を使用した場合は、高度な平滑性の要求される精密な研磨用の機器に適する繊維強化プラスチック板を得ることができる。アラミド等の有機繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される繊維強化プラスチック板は、一般的に強化繊維として無機繊維を使用したスタンパブルシートから形成される繊維強化プラスチック体よりも耐摩耗性に優れる。また擦過等によって繊維強化プラスチック体の一部が削り取られたとしても、その削り粕が無機繊維よりも柔らかいので、被研磨物を傷つけるおそれが少ない。
＜マトリックス樹脂成分＞
マトリックス樹脂成分は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む。なお、熱可塑性スーパーエンプラ繊維は熱成形により溶融してマトリックス樹脂となる。
マトリックス樹脂成分は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む。なお、熱可塑性スーパーエンプラ繊維は熱成形により溶融してマトリックス樹脂となる。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、スーパーエンプラ（スーパーエンジニアリングプラスチック）と称される熱可塑性樹脂の繊維であり、耐熱性で難燃性の熱可塑性樹脂を繊維化したものである。熱可塑性スーパーエンプラ繊維としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等を例示することができる。ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂は耐薬品性が高く、耐熱性が高いため、耐薬品性と高温時の強度に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂を用いた場合は、他のスーパーエンプラよりも耐薬品性と高温時の強度に特に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。また、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂は炭素繊維やガラス繊維との密着性が優れ、また限界酸素指数が樹脂ブロックの状態で４７と非常に高いため、強度と難燃性に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維として、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）繊維又はポリカーボネート（ＰＣ）繊維から選ばれる少なくとも１種以上を用いることが好ましい。中でも、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂を繊維化したポリエーテルイミド（ＰＥＩ）繊維を用いることが特に好ましい。ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂は、溶融し成形加工された状態での限界酸素指数が４０以上、またＡＳＴＭ Ｅ−６６２に記載の方法で測定した２０分燃焼時の発煙量が３０ｄｓ前後と、非常に発煙量が少ないため好ましく用いられる。
尚、通常スーパーエンプラ繊維には分類されないが、ポリカーボネート（ＰＣ）も難燃性に優れているため、本発明には含むものとする。本発明の熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、２種類以上用いることもできる。また、本発明の効果を損ねない範囲で、また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ樹脂等の熱可塑性スーパーエンプラ繊維以外も添加することができる。
尚、通常スーパーエンプラ繊維には分類されないが、ポリカーボネート（ＰＣ）も難燃性に優れているため、本発明には含むものとする。本発明の熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、２種類以上用いることもできる。また、本発明の効果を損ねない範囲で、また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ樹脂等の熱可塑性スーパーエンプラ繊維以外も添加することができる。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、繊維状態において限界酸素指数が２４以上であることが好ましく、３０以上であることがより好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数を上記範囲とすることにより、難燃性に優れた不織布シートを得ることができる。なお、本発明において、「限界酸素指数」とは、燃焼を続けるのに必要な酸素濃度を表し、ＪＩＳ Ｋ７２０１に記載された方法で測定した数値をいう。すなわち、限界酸素指数が２０以下は、通常の空気中で燃焼することを示す数値である。尚、上記ポリカーボネートの限界酸素指数は２４〜２６である。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度は、１４０℃以上であるものが好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維には、強化繊維プラスチック板を形成する際に３００℃から４００℃というような温度条件下で十分に流動的であることが求められる。なお、ＰＰＳ樹脂繊維のようにガラス転移温度が１４０℃未満のスーパーエンプラ繊維であっても、樹脂の荷重たわみ温度が１９０℃以上となるスーパーエンプラを繊維化したものであれば使用可能である。このような熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、加熱・加圧により溶融して限界酸素指数が３０以上という非常に高い難燃性を有する樹脂ブロックを形成する。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であることが好ましい。さらに、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は上述した無機繊維の繊維径の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック板の強度をより高めることができる。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であることが好ましく、３５μｍ以下であることがより好ましく、３２μｍ以下であることがさらに好ましい。中でも、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は、１〜３０μｍであることが好ましい。
本発明で用いられる繊維強化プラスチック成形体用シートでは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が繊維形態をしていることによりシート中に空隙が存在している。
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が加熱加圧成形前には、繊維形態を維持しているため、繊維強化プラスチック板を形成する前は、シート自体がしなやかでドレープ性がある。このため、繊維強化プラスチック成形体用シートを巻き取りの形態で保管・輸送することが可能であり、ハンドリング性に優れるという特徴を有する。
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が加熱加圧成形前には、繊維形態を維持しているため、繊維強化プラスチック板を形成する前は、シート自体がしなやかでドレープ性がある。このため、繊維強化プラスチック成形体用シートを巻き取りの形態で保管・輸送することが可能であり、ハンドリング性に優れるという特徴を有する。
また、本発明で用いられる繊維強化プラスチック成形体用シートは、繊維強化プラスチック板に加工する際の加熱加圧成形時間が短時間ですみ、生産性に優れている。繊維強化プラスチック成形体用シートを短時間で加熱加圧成形するためには、使用される熱可塑性スーパーエンプラ繊維が高温下で速やかに溶融することが必要であり、そのためには、スーパーエンプラ繊維の繊維径が細いほうが好ましい。繊維径が細いほど繊維同士の接触点数が増加するため、繊維同士の接触面積が増加し、熱伝導が良好となること、及び繊維の熱容量が小さくなるため、溶融させるために必要な熱量が少なくなるためである。
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維長は特に限定されないが、湿式、若しくは乾式不織布法で製造するため、好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維の分散性を良好にすることができ、また、繊維強化プラスチック成形体用シート等の破断等を防ぐことができる。なお、繊維径及び繊維長は単一であってもよく、また異なる繊維径、繊維長のものをブレンドして使用してもよい。
＜バインダー成分＞
本発明において、繊維強化プラスチック成形体用シートに含有されるバインダーとしては、一般的に不織布製造に使用されるアクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、ＰＶＡ樹脂等が使用できる。
本発明において、繊維強化プラスチック成形体用シートに含有されるバインダーとしては、一般的に不織布製造に使用されるアクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、ＰＶＡ樹脂等が使用できる。
バインダー成分は、加熱加圧成形後にマトリックスとなる熱可塑性スーパーエンプラ繊維が加熱加圧成形で溶融する際に、その樹脂と相溶する樹脂成分であることが特に好ましい。このような樹脂成分をバインダーとした場合、加熱加圧成形後、マトリックス樹脂とバインダー樹脂の間に界面が存在せず一体化するため高強度となる。さらにバインダー成分に起因するマトリックス樹脂のガラス転移温度の低下が少ないという特徴を持つ。
本発明では、バインダー成分は、繊維強化プラスチック板の全質量に対して０．１〜１０質量％となるように含有されることが好ましく、０．３〜１０質量％であることがより好ましく、０．４〜９質量％であることがさらに好ましく、０．５〜８質量％であることが特に好ましい。バインダー成分の含有率を上記範囲内とすることにより、製造工程中の強度を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。また、バインダー成分の含有率を上記範囲とすることにより、難燃性・低発煙性を損なうこともない。なお、バインダー成分の量は多くなると表面強度・層間強度共に強くなるが、逆に加熱成形時の臭気の問題が発生しやすくなる。しかし、上記の範囲においては臭気の問題はほとんど発生せず、また繰り返しの断裁工程を経ても層間剥離などを発生しない繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。
バインダー成分は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート及びエチルアクリレートの少なくとも１種のモノマーを含有するモノマー混合物を重合させることによって得られる共重合体を含むことが好ましい。すなわち、バインダー成分は、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体を含有する。中でも、バインダー成分は、メチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体を含有することが好ましい。
なお、本発明において、「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を含むことを意味し、「（メタ）アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を含むことを意味する。
なお、本発明において、「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を含むことを意味し、「（メタ）アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を含むことを意味する。
バインダー成分は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有してもよい。バインダー繊維は、ＰＥＩ繊維等と混合して水中に分散し、湿式抄紙法で抄造した場合、粒状バインダーのように抄紙ワイヤーの目から抜けて歩留が低下したり、ワイヤー側に偏在したりすることがないため好ましく用いられる。また、このようなバインダー繊維を使用することにより、層間強度を向上させることができる。
バインダー繊維としては、ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。変性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂を変性することで融点を低下させたものであれば特に限定されないが、変性ポリエチレンテレフタレートが好ましい。変性ポリエチレンテレフタレートとしては、共重合ポリエチレンテレフタレート（ＣｏＰＥＴ）が好ましく、例えば、ウレタン変性共重合ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。ポリエステル樹脂はポリエーテルイミド繊維と加熱溶融時に相溶するため、冷却後もポリエーテルイミド樹脂の難燃性・低発煙性といった優れた点を損ないにくいため、好ましく用いられる。
共重合ポリエチレンテレフタレートは、融点が１４０℃以下のものが好ましく、１２０℃以下ものがより好ましい。また、特公平１−３０９２６号公報に記載のような変性ポリエステル樹脂を使用してもよい。変性ポリエステル樹脂の具体例として、特に、ユニチカ社製商品名「メルティ４０００」（繊維全てが共重合ポリエチレンテレフタレートである繊維）が好ましく挙げられる。また、上記芯鞘構造のバインダー繊維としては、ユニチカ社製商品名「メルティ４０８０」や、クラレ社製商品名「Ｎ−７２０」等が好適に使用できる。
共重合ポリエチレンテレフタレートは、融点が１４０℃以下のものが好ましく、１２０℃以下ものがより好ましい。また、特公平１−３０９２６号公報に記載のような変性ポリエステル樹脂を使用してもよい。変性ポリエステル樹脂の具体例として、特に、ユニチカ社製商品名「メルティ４０００」（繊維全てが共重合ポリエチレンテレフタレートである繊維）が好ましく挙げられる。また、上記芯鞘構造のバインダー繊維としては、ユニチカ社製商品名「メルティ４０８０」や、クラレ社製商品名「Ｎ−７２０」等が好適に使用できる。
メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体は繊維強化プラスチック板の全質量に対して０．１〜４質量％となるように含有され、バインダー繊維は繊維強化プラスチック板の全質量に対して１．５〜６質量％となるように含有されることが好ましい。共重合体とバインダー繊維の含有率を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック板の表面強度及び層間強度を高めることができる。なお、上記の範囲においては、共重合体を成分とするバインダー（液状バインダー）の配合量は、ポリエステル樹脂又は変性ポリエステル樹脂よりも少ないほうが、臭気の関係から好ましい結果が得られる。ポリエステル系バインダーはマトリックス樹脂と相溶するため、比較的添加量が多くとも臭気を発生しにくく、また、液状バインダーは繊維交点に集中して偏在しやすいため、かかる結果が得られているものと推定している。
バインダー成分として好ましい組合せとしては、アクリル系のエマルジョンと低融点熱可塑性樹脂繊維としてのチョップ状のＰＥＴ繊維の組合せである。具体的には、繊維強化プラスチック板の全質量に対してアクリル系バインダー０．３〜４質量％、ＰＥＴ繊維１.５〜６質量％である。好ましくはアクリル系バインダー１〜３質量％、ＰＥＴ繊維２〜６質量％、更に好ましくはアクリル系バインダー１．５〜２．５質量％、ＰＥＴ繊維３〜５質量％である。
繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と表層領域に挟まれた中間領域を有することとした場合、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましい。特にバインダー成分のうち、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体が表層領域に多く含有されていることが好ましい。
ここで、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域は、不織布シートを厚さ方向（Ｚ軸方向）に略３分割した際に、外側に位置する２つの領域である。なお、中間領域はこれらの２つの領域に挟まれた間の領域をいう。表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましく、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分の１．１〜１．５倍であることがより好ましい。
ここで、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域は、不織布シートを厚さ方向（Ｚ軸方向）に略３分割した際に、外側に位置する２つの領域である。なお、中間領域はこれらの２つの領域に挟まれた間の領域をいう。表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましく、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分の１．１〜１．５倍であることがより好ましい。
このように、バインダー成分を表層領域に集中させることで、高温の金型やプレス板により加熱加圧成形される際に、バインダー成分が効果的に加熱されるため、バインダー成分が速やかに熱分解・揮発する。これにより熱成形品に残留するバインダー成分がごく僅かな量に抑えられることとなる。このため、本発明の繊維強化プラスチック板は、高い難燃性を有しており、発煙性が抑えられている。
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、及びメチルアクリレートの少なくとも１種のモノマーを含有するモノマー混合物を重合させることによって得られる共重合体を成分とする液状バインダーは繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域に集中して存在することが好ましい。また、これらの液状バインダーは、両表層領域の繊維成分同士の交点に水掻き膜状に局在することが好ましい。すなわち、共重合体は、強化繊維成分とマトリックス樹脂成分を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在することが好ましい。このように局在することにより、バインダー成分が少量であっても使用工程においても両表層領域の繊維の脱落を少なくすることができる。また、変色が少なく好適であり、繊維強化プラスチック成形体用シートの抄造直後に平板にカットして積層し、プレスするような工程に好適に使用できる。
なお、バインダー成分のうち、共重合体を含む成分は、表層領域に集中させることが好ましいが、バインダー繊維は、繊維強化プラスチック成形体用シートの中間領域に含有させることもできる。これにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの層間強度が高まり、加熱成形加工時のハンドリング性が更に改善される。
バインダー繊維は、強化繊維やＰＥＩ繊維等と共に空気中に分散させてネットに捕捉してウエブを形成する方法（乾式不織布法）で繊維強化プラスチック成形体用シートに含有させることができる。また、バインダー繊維は、溶媒中に分散させ、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法（湿式不織布法）等の方法で繊維強化プラスチック成形体用シートに含有させることもできる。
繊維強化プラスチック成形体用シートの表層にバインダーを相対的に多く存在させる方法としては、下記方法が挙げられる。例えば、バインダー成分を溶媒に溶解した液状物、若しくはバインダー成分の乳化物（エマルジョン）を不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥するという製造方法が挙げられる。中でも、湿式不織布法又は乾式不織布法によってウエブを形成した後、バインダー成分を溶媒に溶解した液状物、若しくはバインダー成分の乳化物（エマルジョン）を、ディッピング、若しくはスプレー法等で付与し、加熱乾燥するという製造方法が好ましく用いられる。この方法によれば、加熱乾燥する際に、ウエブ内部の溶媒が両面の表層に移動し、蒸発するため、この溶媒の移動に伴ってバインダーも表層に相対的に多く集中する。
上記のように、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層にバインダー成分を偏在させるためには、バインダー成分の溶液、若しくはエマルジョン等、液状のバインダー成分を使用し、加熱乾燥させる製造方法を採用することができる。この場合、溶媒の移動が多いほうがバインダー成分の偏在が強まるため好ましい。
このような方法を採用する場合、湿式不織布法でウエットウエブを形成後、バインダーの水溶液、若しくはエマルジョンをウエブにディッピング若しくはスプレー等の方法で付与し、乾燥する方法が好ましい。この場合、ウエブ水分はバインダーの水溶液、若しくはエマルジョンのバインダー液濃度や、湿式不織布製造工程におけるウエットサクション、ドライサクションによる水分の吸引力の調整で行うことが可能である。
このような方法を採用する場合、湿式不織布法でウエットウエブを形成後、バインダーの水溶液、若しくはエマルジョンをウエブにディッピング若しくはスプレー等の方法で付与し、乾燥する方法が好ましい。この場合、ウエブ水分はバインダーの水溶液、若しくはエマルジョンのバインダー液濃度や、湿式不織布製造工程におけるウエットサクション、ドライサクションによる水分の吸引力の調整で行うことが可能である。
バインダー成分を偏在させるために好ましいウエブ内の水分量は５０％以上であるが、ある程度以上に水分が多いと乾燥負荷が大きくなり、製造コストがかさむため、両者を勘案して適宜ウエブ内水分量を調整することが好ましい。
上記の対策で不十分な場合、バインダー成分の添加量を減少させる方法として、繊維強化プラスチック成形体用シートを湿式抄紙し、強度縦横比を大きくすることも好ましい。具体的には、ジェットワイヤー比の調整によってマシンの抄造方向（ＭＤ方向）とその直角方向（ＣＤ方向）の強度比（強度縦横比）を大きくすることができる。一般に、強度縦横比を大きくすると、繊維が一方向に並ぶ傾向となり、不織布の密度が高くなる傾向にある。その結果、繊維間の交点が増加するため、少量のバインダーでも十分な表面強度が得られる。このような効果が明確に得られるのは、通常、強度縦横比が１．５以上、より明確に得られるのは３．０以上、更に明確に得られるのは５．０以上である。
一方、あまりに強度縦横比が強いと横強度が弱くなり、ハンドリング性に劣る。この点を考慮すると、好ましい強度縦横比は１５以下、より好ましくは１０以下である。
一方、あまりに強度縦横比が強いと横強度が弱くなり、ハンドリング性に劣る。この点を考慮すると、好ましい強度縦横比は１５以下、より好ましくは１０以下である。
バインダー成分は、加熱溶融した際にＰＥＩ繊維と相溶するバインダー成分であることが好ましい。本発明者らの検討によれば、このような成分を選定した場合、加熱加圧成形後にＰＥＩ樹脂の難燃性・低発煙性がほとんど損なわれないことが判明している。
（繊維形状）
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維とバインダー繊維は、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。また、本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートに含まれる、熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び強化繊維も、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。このような形態とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用シート中で、各種繊維を均一に混合することができる。
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維とバインダー繊維は、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。また、本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートに含まれる、熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び強化繊維も、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。このような形態とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用シート中で、各種繊維を均一に混合することができる。
上記のような場合、繊維強化プラスチック成形体用シートは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維、強化繊維、バインダー繊維のチョップドストランドを、空気中に分散させてネットに捕捉してウエブを形成する方法（乾式不織布法）で製造される。また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維、強化繊維、バインダー繊維のチョップドストランドを溶媒中に分散させ、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法（湿式不織布法）等の方法で製造されてもよい。
（ハニカムコア）
ハニカムコアは六角形セルの集合体をいう。ハニカムコアはその大部分が空気を含む構造となっているため、非常に軽量である。さらにハニカムコアは、その構造から軽量でありながら高い剛性を有し、主に航空機や車両等の構造材として用いられている。また、ハニカムパネルは剛性が高いことから平面度も高く維持することができる。ハニカムコアの素材としては、アルミニウムのほか、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック板）やアラミド繊維を素材としたＡＦＲＰ、紙等を挙げることができる。
ハニカムコアは六角形セルの集合体をいう。ハニカムコアはその大部分が空気を含む構造となっているため、非常に軽量である。さらにハニカムコアは、その構造から軽量でありながら高い剛性を有し、主に航空機や車両等の構造材として用いられている。また、ハニカムパネルは剛性が高いことから平面度も高く維持することができる。ハニカムコアの素材としては、アルミニウムのほか、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック板）やアラミド繊維を素材としたＡＦＲＰ、紙等を挙げることができる。
なお、ハニカムコアは、空間（空気）が９５〜９９％、コア材（六角柱を構成する材料）が１〜５％の容積比率であることが好ましい。また、筒状ハニカム構造体のハニカムの形状としては、６角形の他に、３〜１２の角形、円、星型等、またはそれらの組合わせ等、補強が可能であれば特に限定されるものではない。また、各ハニカム形状の大きさは特に限定されないが、２〜３０ｍｍ四方の方形状に含まれる大きさ（セルサイズ）であることが好ましい。
（ハニカムサンドイッチ構造体の製造方法）
本発明のハニカムサンドイッチ構造体の製造工程は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形し繊維強化プラスチック板を形成する工程を含む。さらに、ハニカムサンドイッチ構造体の製造工程は、繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかにを貼合する工程を含む。また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上である。
本発明のハニカムサンドイッチ構造体の製造工程は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形し繊維強化プラスチック板を形成する工程を含む。さらに、ハニカムサンドイッチ構造体の製造工程は、繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかにを貼合する工程を含む。また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上である。
繊維強化プラスチック板を形成する工程では繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧する工程を含む。加熱加圧工程は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の少なくとも一部が溶融する温度まで加熱しつつ加圧を行う工程である。具体的には、繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃で加熱し、加圧することが好ましい。なお、加熱温度は、熱可塑性樹脂繊維が流動する温度であって強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。
本発明の繊維強化プラスチック板を形成する工程では、繊維強化プラスチック成形体用シートを、熱可塑性スーパーエンプラ繊維よりなるマトリックス樹脂繊維の少なくとも一部が溶融する条件下（熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度）で加圧加熱成形することが好ましい。例えば、熱プレスによる成形加工の条件としては、使用される熱可塑性樹脂によって異なるが、保持温度として１５０〜６００℃、好ましくは２００〜５００℃、圧力としては５〜２０ＭＰａが好ましい。また、上記所望の保持温度に到達するまでの昇温速度は３〜２０℃／分が好ましく、また、所望の熱プレス温度での保持時間は１〜３０分、その後、成形体を取り出す温度（２００℃以下）までは圧力を維持しながら、３〜２０℃／分の冷却速度とするのが好ましい。更に、生産効率はやや落ちるものの、熱プレスの保持温度からスーパーエンプラ繊維のガラス転移温度までは空冷でゆっくりと０．１〜３℃／分で冷却することも、強度向上の観点からは好ましい。また、急速加熱、急速冷却（ヒートアンドクール）成形を用いて熱プレス成形することも可能であり、その場合の昇温、冷却速度はそれぞれ３０〜５００℃／分である。更に、赤外線ヒーターによる場合は、温度として１５０〜６００℃、好ましくは２００〜５００℃で１〜３０分間加熱し、その後３０〜１５０ＭＰａの圧力で成形することができる。
本発明では、繊維強化プラスチック板を形成する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含むことが好ましい。繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを不織布シートに塗布又は含浸させる工程を含む。さらに、塗布又は含浸後には、加熱乾燥させる工程を含む。このような工程を設けることにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの表面繊維の飛散、毛羽立ちや脱落を抑制することができ、ハンドリング性に優れた成形加工シートを得ることができる。
繊維強化プラスチック板と、ハニカムコアの接着方法は特に限定はされないが、接着剤を用いて接着する場合は繊維強化プラスチック板の難燃性・低発煙性を損ねないような、難燃性・低発煙性の接着剤が好ましい。
燃性・低発煙性を損ねないで接着する方法として難燃性・低発煙性の接着用熱可塑性スーパーエンプラを含むシートを繊維強化プラスチック板とハニカムコアの間に挟み、ハニカムコアが変形しない程度の圧力で抑えながら、接着用熱可塑性スーパーエンプラのシートが熱軟化する温度まで加熱し、冷却することで繊維強化プラスチック板とハニカムコアを接着する方法が好ましい。
この場合、加熱する方法は特に限定されず、繊維強化プラスチック板と接着用熱可塑性スーパーエンプラシートとハニカムコアを積み重ねたものをホットプレスで加熱する方法、電気炉等に入れて加熱する方法、熱風乾燥機等に入れて加熱する方法等を採用することができる。
この場合、加熱する方法は特に限定されず、繊維強化プラスチック板と接着用熱可塑性スーパーエンプラシートとハニカムコアを積み重ねたものをホットプレスで加熱する方法、電気炉等に入れて加熱する方法、熱風乾燥機等に入れて加熱する方法等を採用することができる。
加熱方法として特に好ましい方法は、繊維強化プラスチック板と、接着用熱可塑性スーパーエンプラシートと、ハニカムコアをこの順に積層し、この積層体の側面側から熱風をあてて加熱する方法が好ましい。このような加熱方法を採用すると、接着層である熱可塑性スーパーエンプラシートが速やかに軟化するため、加熱加圧成形した繊維強化プラスチック板の加熱による変形を抑制することができる。
接着用熱可塑性スーパーエンプラシートの成分は、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と相溶する成分であることが好ましい。このような構成を採用すれば、繊維強化プラスチックとハニカムコアとの接着がより強固になる。この観点からは、熱可塑性スーパーエンプラシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と同一であることも、好ましい態様のひとつである。
また、接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートの軟化温度は、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分よりも低くてもよい。例えば、熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートに含まれる熱可塑性スーパーエンプラシートの成分を変性又は他成分と共重合させ、融点を下げたり、溶融粘度を下げたりする方法を採用することもできる。
上述した接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、フィルム状であっても、或いはスーパーエンプラ繊維を湿式若しくは乾式の既知の方法でシート化した不織布であってもよい。不織布である場合においては、バインダー成分が１０％以下であることが好ましく、更にはバインダー成分がスーパーエンプラであることが、難燃性の観点から好ましい。なお、この場合、繊維強化プラスチック板に使用する不織布と必ずしも同一である必要はなく、前記のとおり、繊維強化プラスチック板に使用する不織布が含有するスーパーエンプラ繊維よりも融点・溶融粘度が低いもの等も好適に使用することができる。
尚、本発明における接着用の熱可塑性スーパーエンプラシートに含まれる熱可塑性スーパーエンプラ樹脂としては上述の＜マトリックス樹脂＞の中で挙げられた熱可塑性スーパーエンプラ樹脂（繊維）を適宜使用することができる。また、本発明の効果を損なわない範囲で他の汎用樹脂（繊維）を添加してもよい。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
（実施例１〜５）
繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維と、表１に示した繊維径のＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)を、質量比がポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維４０に対しポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂繊維６０となるように計量し、水中に投入した。投入した水の量は、ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ樹脂繊維の合計質量に対し２００倍となるようにした（すなわち繊維スラリー濃度として０．５％）。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン３１９９」（花王社製）を繊維（ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ繊維の合計）１００質量部に対し１質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維と、表１に示した繊維径のＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)を、質量比がポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維４０に対しポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂繊維６０となるように計量し、水中に投入した。投入した水の量は、ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ樹脂繊維の合計質量に対し２００倍となるようにした（すなわち繊維スラリー濃度として０．５％）。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン３１９９」（花王社製）を繊維（ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ繊維の合計）１００質量部に対し１質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
粒状ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）を、濃度が１０％となるように水に添加し、攪拌してバインダースラリーを作成した。この粒状ＰＶＡのスラリーを繊維スラリーに投入して湿式抄紙法でウエットウエブを形成し、１８０℃で加熱乾燥することにより目付けが２５０ｇ／ｍ2である不織布を得た。
この不織布を、２２０℃の熱プレスにて、加熱加圧処理することで表１に記載の通気度となる繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。尚、実施例２においては実施例１よりも加熱加圧時間を短縮し、透気度を表１の通り調整し、実施例３においては実施例１よりも加熱加圧時間を延長し、表１の通り透気度を調整して、繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。
なお、粒状ＰＶＡの繊維強化プラスチック成形用複合材に対する配合率は、表１に示す通りとなるよう、粒状ＰＶＡスラリー濃度の添加量を適宜調整した。
得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。
この不織布を、２２０℃の熱プレスにて、加熱加圧処理することで表１に記載の通気度となる繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。尚、実施例２においては実施例１よりも加熱加圧時間を短縮し、透気度を表１の通り調整し、実施例３においては実施例１よりも加熱加圧時間を延長し、表１の通り透気度を調整して、繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。
なお、粒状ＰＶＡの繊維強化プラスチック成形用複合材に対する配合率は、表１に示す通りとなるよう、粒状ＰＶＡスラリー濃度の添加量を適宜調整した。
得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。
更に、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）を９５質量％に対し、ＰＥＴ芯鞘バインダー繊維（ユニチカ社製商品名「メルティ４０８０」）を５質量％の混合比になるように混合し、濃度０．５質量％となるように水中に投入して攪拌し、湿式抄紙法にてシート化し、１５０℃の温度で乾燥させることでポリエーテルイミド樹脂繊維の不織布を得た。この不織布を、上記繊維強化プラスチック板と、アルミ製ハニカムコアの間に配し、繊維強化プラスチック板でアルミ製ハニカムコア層をサンドイッチした形に積層し、アルミ製ハニカムコアがつぶれない程度に軽く加圧した状態（０．７ＭＰａ）で２８０℃の熱風乾燥機で約５分間加熱し、取り出して冷却することでハニカムサンドイッチ構造体を得た。
（実施例６〜９）
実施例１における繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍであるＰＡＮ系炭素繊維を、繊維径が９μｍであり、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更し、実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、限界酸素指数４１)を、表２に示したポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）に変更した以外は実施例１と同様にして、目付けが２５０ｇ／ｍ2である不織布を得た。得られたシートを、２８２０℃の熱プレスによって加熱加圧することで、表２の通り透気度を適宜調整し、実施例６、７の繊維強化プラスチック成形体用シートを作製した。尚、実施例７は、実施例６よりも２８２０℃熱プレスによる加熱加圧時間を短縮し、透気度を表２の通り調整した。
得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を作製した後、更にハニカムサンドイッチ構造体を得た。
実施例１における繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍであるＰＡＮ系炭素繊維を、繊維径が９μｍであり、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更し、実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、限界酸素指数４１)を、表２に示したポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）に変更した以外は実施例１と同様にして、目付けが２５０ｇ／ｍ2である不織布を得た。得られたシートを、２８２０℃の熱プレスによって加熱加圧することで、表２の通り透気度を適宜調整し、実施例６、７の繊維強化プラスチック成形体用シートを作製した。尚、実施例７は、実施例６よりも２８２０℃熱プレスによる加熱加圧時間を短縮し、透気度を表２の通り調整した。
得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を作製した後、更にハニカムサンドイッチ構造体を得た。
また、粒状ＰＶＡ（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）を、ＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ変性芯鞘バインダー繊維（ユニチカ社製、商品名「メルティ４０８０」）に変更した以外は、実施例６と同様にして実施例８のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
また、実施例６におけるガラス繊維を繊維径が６μｍであり、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更して、実施例６と同様にして実施例９のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例１０〜１５）
実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１６μｍのＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)に代えるとともに、粒状ＰＶＡに代えて、ウエットウエブ形成後に表３のバインダー液をスプレー法によって表３に示されている量で添加し、加熱乾燥させた以外は、実施例１と同様にして実施例１０〜１５のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１６μｍのＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)に代えるとともに、粒状ＰＶＡに代えて、ウエットウエブ形成後に表３のバインダー液をスプレー法によって表３に示されている量で添加し、加熱乾燥させた以外は、実施例１と同様にして実施例１０〜１５のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例１６〜２１）
実施例１０〜１５におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１５μｍのＰＥＩ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７)に代える以外は、実施例１０〜１５のそれぞれに対応する実施例１６〜２１のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
実施例１０〜１５におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１５μｍのＰＥＩ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７)に代える以外は、実施例１０〜１５のそれぞれに対応する実施例１６〜２１のハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
なお、上記のバインダー液において、ＰＶＡ水溶液は、クラレ社製「ＰＶＡ１１７」を熱水に溶解したＰＶＡ水溶液を使用した。また、スチレン−アクリルエマルジョンは、ＤＩＣ社製商品名「ＧＭ−１０００」を使用し、ウレタンエマルジョンはＤＩＣ社製商品名「ＡＰ−Ｘ１０１」を使用した。
（実施例２２）
繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維と、繊維径１５μｍのＰＥＩ樹脂繊維（繊維長１３ｍｍ)を、質量比がポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維４０に対しＰＥＩ樹脂繊維６０となるように計量し、水中に投入した。投入した水の量は、ＰＡＮ系炭素繊維とＰＥＩ樹脂繊維の合計質量に対し２００倍とした（すなわち、繊維スラリー濃度として０．５％）。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン３１９９」（花王社製）を繊維（ＰＡＮ系炭素繊維とＰＥＩ繊維の合計）１００質量部に対し１質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維と、繊維径１５μｍのＰＥＩ樹脂繊維（繊維長１３ｍｍ)を、質量比がポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維４０に対しＰＥＩ樹脂繊維６０となるように計量し、水中に投入した。投入した水の量は、ＰＡＮ系炭素繊維とＰＥＩ樹脂繊維の合計質量に対し２００倍とした（すなわち、繊維スラリー濃度として０．５％）。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン３１９９」（花王社製）を繊維（ＰＡＮ系炭素繊維とＰＥＩ繊維の合計）１００質量部に対し１質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
この繊維スラリーから湿式抄紙法でウエットウエブを形成し、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）液（１０％固形分濃度に調製）をスプレー法によって表５の添加量になるように付与した後、バインダーの固形分添加量が表５に示すとおりとなるように、ウエブ水分をサクションによって適宜脱水し、１８０℃で加熱乾燥することにより目付けが５５０ｇ／ｍ2である繊維強化プラスチック成形用複合材を得た。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例１と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例１と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２３）
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及び融点１１０℃の変性ポリエステル粒状バインダー（東京インキ社製商品名「パウダーレジン Ｇ−１２０」）（それぞれ１０％固形分濃度）を表５の添加量になるように繊維スラリーに付与して湿式抄紙法でウエットウエブを形成した以外は実施例２２と同様にして、目付けが５５０ｇ／ｍ2である繊維強化プラスチック成形用複合材を得た。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例２２と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及び融点１１０℃の変性ポリエステル粒状バインダー（東京インキ社製商品名「パウダーレジン Ｇ−１２０」）（それぞれ１０％固形分濃度）を表５の添加量になるように繊維スラリーに付与して湿式抄紙法でウエットウエブを形成した以外は実施例２２と同様にして、目付けが５５０ｇ／ｍ2である繊維強化プラスチック成形用複合材を得た。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例２２と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２４）
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及び変性ポリエステル繊維状バインダー（ユニチカ社製商品名「メルティ４０００」）（それぞれ１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして繊維強化プラスチック成形用複合材を得た。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例２２と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及び変性ポリエステル繊維状バインダー（ユニチカ社製商品名「メルティ４０００」）（それぞれ１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして繊維強化プラスチック成形用複合材を得た。
得られた繊維強化プラスチック成形用複合材を、６枚積層し、３１０℃に予熱したホットプレスに挿入して６０秒加熱加圧した後、１５０℃に冷却して繊維強化プラスチック板を得た。さらに、実施例２２と同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２５）
バインダー成分として、２％濃度のＰＶＡ溶液バインダー（クラレ社製商品名「ＰＶＡ１１７」を温水に溶解し、冷却したもの）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
バインダー成分として、２％濃度のＰＶＡ溶液バインダー（クラレ社製商品名「ＰＶＡ１１７」を温水に溶解し、冷却したもの）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２６）
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及びＰＶＡ粒状バインダー（ユニチカ社製商品名「ＯＶ−Ｎ」）スラリー液（それぞれ１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
バインダー成分として、エマルジョン液バインダー（メチルメタクリレート共重合体、日本触媒社製商品名「ＥＭＮ−１８８Ｅ」）及びＰＶＡ粒状バインダー（ユニチカ社製商品名「ＯＶ−Ｎ」）スラリー液（それぞれ１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２７）
バインダー成分として、ＰＶＡ粒状バインダー（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）スラリー液（１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
バインダー成分として、ＰＶＡ粒状バインダー（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）スラリー液（１０％固形分濃度）を表５に示す添加量で繊維スラリーに添加した以外は、実施例２２と同様にして、繊維強化プラスチック成形用複合材を得た後、繊維強化プラスチック板を作製し、更にハニカムサンドイッチ構造体を作製した。
（実施例２８〜３３）
実施例２２〜２７において、強化繊維を繊維径が９μｍ、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更し、強化繊維とポリエーテルイミド繊維の比率を表６に示す通りにそれぞれ変更した以外は、同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を製造した。
実施例２２〜２７において、強化繊維を繊維径が９μｍ、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更し、強化繊維とポリエーテルイミド繊維の比率を表６に示す通りにそれぞれ変更した以外は、同様にしてハニカムサンドイッチ構造体を製造した。
（比較例１）
実施例１のＰＰＳ樹脂繊維の代わりにポリアミド６樹脂繊維（東レ社製、商品名「アラミンＣＭ１０２１」、融点２１０℃、限界酸素指数２０、繊維径２０μｍ）に変更し、更に、粒状ポリビニルアルコールスラリーを添加しなかった以外は実施例１と同様にして、繊維強化プラスチック板、更にハニカムサンドイッチ構造体を得た。
実施例１のＰＰＳ樹脂繊維の代わりにポリアミド６樹脂繊維（東レ社製、商品名「アラミンＣＭ１０２１」、融点２１０℃、限界酸素指数２０、繊維径２０μｍ）に変更し、更に、粒状ポリビニルアルコールスラリーを添加しなかった以外は実施例１と同様にして、繊維強化プラスチック板、更にハニカムサンドイッチ構造体を得た。
（評価）
（強度評価）
強度については、得られた繊維強化プラスチック板について、ＪＩＳ Ｋ７０７４に準拠した方法で曲げ強度を測定した。これらの繊維強化プラスチック体の強度特性は、このままこれらを使用したハニカムサンドイッチ構造体に反映されていることはいうまでもない。
（強度評価）
強度については、得られた繊維強化プラスチック板について、ＪＩＳ Ｋ７０７４に準拠した方法で曲げ強度を測定した。これらの繊維強化プラスチック体の強度特性は、このままこれらを使用したハニカムサンドイッチ構造体に反映されていることはいうまでもない。
（外観評価）
外観については、得られたハニカムサンドイッチ構造体の繊維強化プラスチック板を目視により以下のように評価した。
◎：ボイド等がなく良好
○：わずかにボイドが確認できるだけである
△：ボイドの発生があるが実用上差し支えがない
×：ボイドに起因して明らかに外観が悪く、製品として使用できない
外観については、得られたハニカムサンドイッチ構造体の繊維強化プラスチック板を目視により以下のように評価した。
◎：ボイド等がなく良好
○：わずかにボイドが確認できるだけである
△：ボイドの発生があるが実用上差し支えがない
×：ボイドに起因して明らかに外観が悪く、製品として使用できない
（難燃性評価）
得られたハニカムサンドイッチ構造体の有炎法による発煙濃度（ＡＳＴＭ Ｅ−６６２に準拠、２０分加熱後）及び限界酸素指数（ＡＳＴＭ Ｄ２８６３）を評価した。
上記の評価結果を表１〜６に示す。
得られたハニカムサンドイッチ構造体の有炎法による発煙濃度（ＡＳＴＭ Ｅ−６６２に準拠、２０分加熱後）及び限界酸素指数（ＡＳＴＭ Ｄ２８６３）を評価した。
上記の評価結果を表１〜６に示す。
表１〜表６に示されているように、実施例で得られたハニカムサンドイッチ構造体は強度・外観共に良好であることがわかる。また、実施例で得られたハニカムサンドイッチ構造体は優れた難燃性、すなわち低発煙濃度・高限界酸素指数を示した。一方、比較例１においては、難燃性が低く、発煙濃度が高くなっていた。また、強度も十分ではなかった。
本発明によれば、軽量であり、かつ高強度のハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。さらに、本発明によれば、難燃性が高く、かつ発煙性が低下したハニカムサンドイッチ構造体を得ることができる。このため、本発明のハニカムサンドイッチ構造体は、スポーツ用品やレジャー用品、航空機用材料、内装材等の様々な分野で好ましく用いることができ、産業上の利用可能性が高い。
２ ハニカムコア
２（ａ）ハニカムコアのセル
４ 繊維強化プラスチック板
６ ボルト
８ ナット
９ 中空補強部材
１０ ハニカムサンドイッチ構造体
２（ａ）ハニカムコアのセル
４ 繊維強化プラスチック板
６ ボルト
８ ナット
９ 中空補強部材
１０ ハニカムサンドイッチ構造体
Claims (9)
- ハニカムコアと、前記ハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに繊維強化プラスチック板を有するハニカムサンドイッチ構造体の製造方法であって、
強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形し繊維強化プラスチック板を形成する工程と、
前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかにを貼合する工程とを含み、
前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であることを特徴とするハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。 - 前記繊維強化プラスチック板を形成する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含み、
前記繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、
前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。 - 前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記繊維強化プラスチック板を形成する工程では、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃で加熱加圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記繊維強化プラスチック板をハニカムコアの上面及び下面の少なくともいずれかに貼合する工程は、前記繊維強化プラスチック板と前記ハニカムコアの間に接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートを配して積層加圧し、前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂が溶融する温度に加熱し、その後冷却する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートの軟化温度が、前記繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分よりも低いことを特徴とする請求項５に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と相溶する成分を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、繊維強化プラスチック板のマトリックス樹脂成分と同一であることを特徴とする請求項５に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
- 前記接着用熱可塑性スーパーエンプラ樹脂を含むシートは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む不織布であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のハニカムサンドイッチ構造体の製造方法。
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