JP6453703B2 - Frpパネル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
さらには、無機繊維が炭素繊維であることや、不燃繊維が繊維シートを形成していること、不燃繊維がガラス繊維であること、スキン層中の全繊維体積に対する不燃繊維の含有率が5〜100vol%であることが好ましい。
またスキン層がFRPパネルの表面、裏面、対応する2面の少なくとも4面に存在することや、コア部が有機樹脂発泡体であることが好ましい。
また本発明は、上記のFRPパネルからなる建材用パネルの発明を包含する。
本発明においては、スキン層を構成する無機繊維の少なくとも一部が不燃繊維であるが、この不燃繊維は火災時にFRPパネルの崩壊を防ぐ効果が有り、より好ましくは極力FRPの表面に近い位置に配置され、特にはこの不燃繊維がガラス繊維であることが好ましい。
1つ目の形態は、不燃繊維である形態保持繊維の形態が織物または不織布のような面状体(シート状物)であり、FRP全面において、その裏面から表面を通り再度裏面に至るものである。この形態においては、面状体、特には不燃繊維の織物または不織布が火災時のFRPの崩壊を防ぐと共に、高い燃え止まり性をも発現する。特にこの面状体としては複数の方向に強化繊維が配列され、異方性の補強効果を有するものであることが好ましい。
このような本発明のコア部とスキン層を有するFRPパネルの大きさとしては、長さが0.2〜20m、幅が0.2〜2m、厚さ50〜200mmの範囲であることが好ましい。
すなわち、無機繊維を含有するスキン層と、コア部からなるFRPパネルの製造方法であって、スキン層の形成法が引抜成形法であり、さらに不燃繊維をFRPパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至るようにスキン層上に配置するFRPパネルの製造方法である。
また、スキン層のFRPにおいては、2種以上のシート状物をFRPの中心から外側に対称となるように配置することが好ましい。例えば2種のシート状物として、炭素繊維層とガラス繊維層を用いた場合、そのFRPの積層順を、FRPパネルの内層側から、ガラス繊維層−炭素繊維層−ガラス繊維層とすることが好ましい。
一方、FRPのマトリックス樹脂としては、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることもできる。しかし建築用パネルなどの耐候性・耐熱性を問われる用途に用いるためには、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
幅×奥行×高さがすべて1500mmの加熱炉の一面に300mm×300mmの窓枠を設け、パネルサンプルをはめ込み、パネル前面を燃焼加熱し、パネル背面の温度を熱電対により測定した。炉内の加熱温度はISO834に定められた標準加熱温度にて昇温し、加熱時間は30分間とした(30分後の炉内温度は約840℃)。サンプルには荷重をかけず、炉内圧力は常圧とした。耐火性能はパネル背面の温度上昇で示した。
ガラス繊維織物と炭素繊維一軸配向基材にマトリックス樹脂であるエポキシを含浸し、無機繊維の構成がガラス繊維織物−炭素繊維一軸配向基材(0°)−ガラス繊維織物となるように積層し、断面形状が口型(幅300mm、開口高さ90mm)である金型を用いて引抜成形を行った。この時、使用したガラス繊維織物は重量が345g/m2であり、炭素繊維一軸配向基材の上下に2枚ずつ、計4枚を用いた。また、炭素繊維一軸配向基材は総繊度8000dtex(フィラメント数12000本)の炭素繊維束(引張強度4200MPa、弾性率240GPa)、計2787本から構成されていた。また、表面と裏面のガラス繊維織物は、表裏面と両側面とを覆っており、そのつなぎ目は裏面に配置されていた。
この箱型FRPスキン層の内部にフェノール樹脂を27kg/m3となるように注入発泡し、開口部を同じFRPの小片にて封止した。小片の接着剤にはエポキシ系接着剤を用いた。フェノール発泡体単体の圧縮強度は0.15MPaであり、熱伝導率は0.022W/m・Kであった。得られたパネルの重量および耐火試験結果を表1に示す。
実施例1にて用いた炭素繊維一軸配向基材を、重量345g/m2のガラス繊維織物10枚に変えた以外は、実施例1と同様にパネルを作製した。得られたスキン層を構成するFRPの厚さは6mmであった。最終的に得られたFRPパネルの重量および耐火試験結果を表1に併せて示す。
実施例1にて用いた炭素繊維一軸配向基材を、重量200g/m2の炭素繊維織物6枚に変えた以外は、実施例1と同様にパネルを作製した。得られたスキン層を構成するFRPの厚さは4mmであった。最終的に得られたFRPパネルの重量および耐火試験結果を表1に併せて示す。
実施例1にて用いた4枚のガラス繊維織物を、11500dtex(フィラメント数4000本)のガラス繊維束(引張強度2000MPa、弾性率75GPa)が一軸に配向した4枚の一軸配向基材(一枚の目付は織物一枚と同じ345g/m2)に変更し、最表面以外の3枚を炭素繊維一軸配向基材と同様に0°に、最表面の1枚を斜め45°に配向させて配置した。得られたFRPの厚さは3mmであった。最終的に得られたFRPパネルの重量および耐火試験結果を表1に併せて示す。
実施例4において、4枚のガラス繊維束一軸配向基材を、全て炭素繊維一軸配向基材と同様に0°に配向させて配置した。最終的に得られたFRPパネルの耐火試験を行ったところ、接炎面のFRPが燃焼と共に焼け落ち、コア部のフェノール樹脂が燃焼し、最終的にパネルは全焼した。FRPパネルの重量および耐火試験結果を表1に併せて示す。
実施例1と同様の無機繊維構成のFRPを、プリプレグシートを用いたオートクレーブ法により平板として作製した。このFRPを300mm×300mmの平板にカットし、その平板2枚の間に、90mmの厚さのあらかじめ発泡成形したフェノール樹脂を配置し、平板と同じFRPをカットして他の4側面を囲い、FRPの接合面をエポキシ系接着剤で接着した。最終的に得られたFRPパネルの耐火試験を行ったところ、接炎面のFRPが燃焼と共に焼け落ち、コア部のフェノール樹脂が燃焼し、最終的にパネルは全焼した。FRPパネルの重量および耐火試験結果を表1に併せて示す。
Claims (8)
- 繊維補強プラスチックからなるスキン層と、有機樹脂発泡体であるコア部からなるFRPパネルであって、スキン層が無機繊維を含み、スキン層を構成する無機繊維の少なくとも一部が不燃繊維であり、FRPパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至る不燃繊維が存在することを特徴とするFRPパネル。
- 無機繊維が炭素繊維である請求項1記載のFRPパネル。
- 不燃繊維が繊維シートを形成している請求項1または2記載のFRPパネル。
- 不燃繊維がガラス繊維である請求項1〜3のいずれか1項記載のFRPパネル。
- スキン層中の全繊維体積に対する不燃繊維の含有率が5〜100vol%である請求項1〜4のいずれか1項記載のFRPパネル。
- スキン層がFRPパネルの表面、裏面、対応する2面の少なくとも4面に存在する請求項1〜5のいずれか1項記載のFRPパネル。
- スキン層が引抜成形法により形成されている、請求項1〜6のいずれかに記載のFRPパネル。
- 請求項1〜7のいずれか1項記載のFRPパネルからなる建材用パネル。
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