JPH01154A

JPH01154A - 複合材料

Info

Publication number: JPH01154A
Application number: JP63-122164A
Authority: JP
Inventors: ゲルト・ディードリック・シャーマン・ユーイス
Original assignee: ユイス・エン・クリスチアーナ・ハース・（プロプライエタリー）・リミテッド
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-01-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複合材料に関するものである。

詳しくは本発明は、マトリックスとしてのポリエステル樹脂および該マトリ
ックス中に分散した粒状膨張ポリウレタンを含有して成
る複合材料を提供するものである。

本文中特記しない限り、「％」は複合材料の全質量に基
づく特定成分の質量パーセントを意味するものである。

本発明の複合材料は、１〜９０％のポリエステル樹脂マトリックスおよび１〜
９０％の粉砕膨張あるいは発泡ポリウレタンを含有する
ことが出来る。

特に該材料は、１〜７０％、例えば５０〜６３％のポリ
エステル樹脂マトリックスおよび１〜３０％例えば１０
〜２８％、の粉砕膨張ポリウレタンを含有することが出
来る。

粒状または粉砕膨張ポリウレタンは粒状および（または
）粉状の発砲ポリウレタンから成るもので良く、これは
ほぼ粉状サイズから約５閣程の粒径を有すれば良い。発
砲ポリウレタンの密度は任意に変動可能であり、すなわ
ち、低密度のものであっても、又項密度のものであって
も良い。

本発明の複合材料は、少なくとも１種の繊維質補強材料をマトリックス中に分
散して含有していても良い。該繊維質材料はガラス繊維
、炭素繊維、ポリアミド繊維、木綿繊維および（または
）羊毛繊維等から成る群から選択することが出来る。繊
維質材料を組成物中に含有する場合には、その含有割合
は１〜６０質量％であれば良い。

本発明の一つの態様として、繊維をかなり密な凝集状態
に配合しても良い。繊維を等方向に配置した場合には次
いでその繊維質補強物質を細長く伸びた様な状態にして
おけば良く、又あるいは繊維を不規則に配置した場合に
はウェブ又はマット様の状態にしておけば良い。この繊
維質物質を次いでウェブ繊維等にしても良い。本発明の
別の態様として、繊維とかなり解離した状態でマトリッ
クス全体中に不規則に分散しておいても良い。その繊維
は、約ＩＭから約７晒の間の粒径または長さを有する、
粉砕状態又は細か（切ったストランドの状態であっても
良い。

特に、組成物中に繊維質補強材料を含有する場合に、そ
の割合は４〜２０質量％であれば良い。

本発明の複合材料は、それに所望の性質を付与するため
に少なくとも１種の添加剤を樹脂に混合して含有してい
ても良い。

該添加剤はけい化マグネシウム、タルク、グラファイト
、カーボンブラック、シリカ、カオリン、耐酸性樹脂材
料、防災剤、シオソトロピー剤および顔料から成る群か
ら選択することか出来る。これら添加剤を組成物に含有
する場合にその割合は１〜４０％例えば２〜３６％であ
れば良い。

更に具体的に本発明の複合材料は、１〜７０％ノポリエ
ステル樹脂マトリックス、１〜３０％粉砕膨張ポリウレ
タン、１〜６０％の繊維質補強材料および所望により１
〜４０％の任意の添加剤から成るものであることが出来
る。

本発明の１つの態様として、１０〜６０％のポリエステ
ル樹脂マトリックス、１０〜６０％の粉砕膨張ポリウレ
タン、５〜４０％の繊維質補強材料および所望により１
〜３０％の任意の添加剤から成る複合材料を挙げること
が出来る。

本発明の複合材料は成形可能な粘稠度を有するものであ
っても良い。

又本発明の複合材料は樹脂の硬化触媒を樹脂と混合して
含有していても良く、この場合この材料は成形可能な硬
化性組成物である。

しかしながら本発明の複合材料は所望ならば触媒を含有
していてくても良い。この場合使用者が別に用意した適
当な硬化触媒を添加して混合物とすれば良い。次いでこ
の混合物を所望の形に成形するとその樹脂マトリックス
が硬化する。

硬化触媒は熱硬化性触媒であれば良い。１つの態様とし
て、マトリックス硬化するのに加熱しそして次いで冷却
することによりこれを行うことが出来る。別の態様とし
て、室温でマトリックスを硬化することも出来る。更に
別の態様として、電磁スペクトルのマイクロ波の領域の
放射線を照射することによりマトリックスを硬化させて
も良い。

本発明の混合物は又充てん剤を含有していても良い。

次に本発明を実施例を挙げて説明するが、下記の実施例
は本発明を何ら限定するものではない。

尚実施例中で使用した複合材料の成分のほとんどはＮＣ
３Ｐｌａｓｔｉｃｓ　（Ｐｒｏｐｒｉｅｆａｒｙ）　Ｌ
ｔｄ、　（ＷｙｎＤｒｕｇ。

５ａｎｄｆｏｎ＋　Ｔｒａｎｓｖａａｌ　Ｐｒｏｖｉｎ
ｃｅ、　Ｒ３Ａ）　　（以下ＮＣ３と称する）から市販
されている。

実施燃上下記の成分を混合することにより本発明の成形可能な硬
化性複合材料を作った。

約５０％のマトリックスとしてのポリエステル樹脂（商品名　ＰＯＬＹＢＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から
南アフリカで市販）約１２％の粉砕ポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポ
リウレタン（ＮＣ５ぶら南アフリカで市販、粉末サイズから約１ｚ
ＩＩＩＩ１１の平均粒径を有する）約９％の市販のガラ
ス繊維ウェブの形の繊維質補強剤（ＮＣ３から南アフリカで市販）約２４％のけい化マグネシウム（Ｍ　ｇ　！Ｓ　ｉ　）
（市販の鉱物製品）約３％のタルク（ＮＣ３から南アフリカで市販）この材料は、マトリックス用のメチルエチルケトンパー
オキシド硬化触媒（商品名　ＣＡＴＡＬＹＳＴ　Ｍとし
てＮＣ３から南アフリカにおいて市販）の約２％をこれ
を混合して含有している。この触媒は材料とは別に用意
して、材料の成形前にこれに混合すれば良く、その後に
この材料を１／２〜２時間硬化させる。

これと別に、マトリックス用の熱硬化性触媒（オーブチ
ルパーベンゾエートとして南アフリカにおいてＮＣ３か
ら入手可能）約２％を材料に混合して含有させても良い
。こ熱硬化性触媒は材料成分と混合して安全な熱硬化性
ペーストとしても良く、そして必要ならばこのペースト
を成形型、例えばオーブン中で約１３０℃の温度に加熱
して硬化させることが出来る。

混合は次の様にして行なう材料の乾燥成分を一緒に混ぜ
合わせ次いで樹脂マトリックスに加える。

これを更に真空容器中で混合してペースト状の成形可能
な硬化性混合物とする。

この成形可能な硬化性混合物を適当な成形型中に例えば
圧入又は注入することにより導入する。

この組成物は、コンベヤーベルトローラー、雪上又は水
上スキーおよびスプロケットギヤの製造用に適当な耐摩
耗性のある成形品を生成することがわかった。

実施拠又下記の成分を混合して成形可能な硬化性複合材料を作っ
た。

約６０％のマトリックスとしてのポリエステル樹脂（商品名　ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から
南アフリカで市販）約１４％の粉砕ポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポ
リウレタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１′
Ａｗの平均粒径を有する）約１５％の市販のガラス繊維ウェブの形の繊維質補強剤（ＮＣ３から南アフリカで市販）約７％の市販のグラファイト約２％のタルク（ＮＣ３から南アフリカで市販）゛この材料は実施例１と同じ触媒を含有している。

これらの成分と必要な触媒とを実施例１と同様にして混
合し、これを実施例１と同様にして成形して最終成形品
とした。

本組成物は減速キアやブツシュ装置の製造に適している
ことがわかった。

実施例ユドアの製作にあたり、下記の本発明の混合材料がドアの
外部表面部の製造に適当であることがわかった。

約５０％のマトリックスとしてのポリエステル樹脂（商品名　ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から
南アフリカで市販）約２８％の方）砕ポリウレタンフォームの様な粉砕膨張
ポリウレタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１％
ｍｍの平均粒径を有する）約２０％の市販のガラス繊維ウェブの形の繊維質補強剤（ＮＣ３から南アフリカで市販）この材料は実施例１と同様に必要な触媒を含有している
。

これらの成分と必要触媒とを実施例１と同様にして混合
する。

この成形可能な硬化性複合材料を再紡織補強材中に含浸
して、ドアの外表面部とすることが出来る。

ドアの芯材すなわち内部材は、１０〜１５質量％のポリ
エステル樹脂と８５〜９０質量％の充てん剤（例えば、
本宅、とうもろこしわら、小麦わら、落花生から、羽毛
等）とから成る混合物から成形する。

実施低土本発明の下記の複合材料が屋根かわらの製造に適当であ
ることがわかった。

約５０％のマトリックスとしてのポリエステル樹脂（商品名　ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から
南アフリカで市販）約１２％のポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポリウ
レタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１′
Ａ閣の平均粒径を有する）約９％の市販のガラス繊維の形の繊維質補強剤（ＮＣ３
から南アフリカで市販）約４％の市販のカーボンブラックこの材料は実施例１と同様に必要な触媒を含有している
。

これら成分と必要触媒とを実施例１と同様に混合する。

この複合材料は、粉砕木綿又は低級羊毛の形の充てん剤
を約２３％含有している。

この成形可能な硬化性複合材料をガラス繊維ストランド
補強材中に含浸して屋根かわらを形成することが出来る
。

実施斑旦本発明は下記の複合材料が管又は管路の製造に適当であ
ることがわかった。

約５７％のマトリックスとしてのポリエステル樹脂（商品名　ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ６００としてＮＣ３から
南アフリカで市販の耐酸性ポリエステル樹脂）約２０％のポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポリウ
レタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１／
、ｍｍの平均粒径を有する）約１５％の市販のガラス繊維の形の繊維質補強剤（ＮＣ３から南アフリカで市販）約６％のタルク（ＭＣ３から南アフリカで市販）この材料は実施例１と同様に必要な触媒を含有している
。

これら成分と必要触媒とを実施例１と同様にして混合す
る。この複合材料を再紡織補強材中に含浸して管２は管
路を作成することが出来る。

実施炎旦２０００℃以上の温度に９０秒間耐えられる耐熱性物品
の製造に、本発明の下記の複合材料が適当であることが
わかった。

約５５％のマトリックスのポリエステル樹脂（商品名　
ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から南アフリカ
で市販）約４．５％のポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポリ
ウレタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１′
／２ｍｍの平均粒径および８０ｋｇ／ｎ（の平均密度を
有する）約４．５％の市販のガラス繊維粉砕物の形の繊維質補強
剤（ＮＣ３から南アフリカで市販）約１１％の砂の形のシリカ約１５．４％の粉状けい化マグネシウム約２．２０％の
粉状の市販タルク約７．４％の粉状の市販カオリンこの材料は約２〜４％のオーブチルパーペンゾエート熱
硬化性触媒を含有している。これらの成分と触媒とを実
施例１と同様にして混合、成形、硬化した。

実施桝工良好な引っ張り強度、拡折および耐衝撃特性ならび誘電
強度、電気絶縁性および表面および体積電気抵抗性を有
する材料の製造に、下記の本発明の複合材料が適当であ
ることがわかった。

約７４％のマトリックスのポリエステル樹脂（商品名　
ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００としてＮＣ３から南アフリカ
で市販）約８質量％のポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポリ
ウレタン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１′
Ａｌｌｌ１の平均粒径および２００ｋｇ／ボの平均密度
を有する）約１２質量％の繊維質補強剤（約５ｍｍの平均長を有するストランドに細断した市販
のガラス繊維）約５％のタルク（ＮＣ３から南アフリカにて市販の、粉末形）約１％の
顔料この材料は約２〜４％の常温硬化性触媒メチルエチルケ
トンパーオキシドを含有している。これら成分と触媒と
を実施例１と同様にして混合、成形、硬化した。

実施例旦例えば鋼材の被覆に適当であり、そして強鉱酸およびア
ルカリに対して充分な耐性を有していてかつ高い耐衝撃
性を有する被覆材の製造に、下記の本発明の複合材料が
適当であることがわかった。

約６３％のマトリックスのポリエステル樹脂（商品名　
ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ６００としてＮＣ３から南アフリカ
で市販の耐酸性ポリエステル樹脂）約８％のポリウレタンフォームの様な粉砕膨張ポリウレ
タン（ＮＣ３から南アフリカで市販、粉末サイズから約１′
Ａｌ１１１の平均粒径および８０ｋｇ／％の平均密度を
有する）約４．５％の繊維質補強剤（約５ＩｎＩ１１の平均長を有するストランドに細断し
た市販のガラス繊維）約１．５％のタルク（ＮＣ３から南アフリカにて市販の、粉末形）約１．７
％の顔料約２２％のカオリンこれら成分を実施例１と同様にして混合する。

この材料を被覆表面に塗布する前に、約２〜４％のナチ
ルエチルケトンバーオキシド触媒をこれと混合する。次
いでこの材料を、はけ塗り又はローラー塗りの様な常法
により被覆表面に塗布する。

以上本発明の態様を具体的に説明したが、本発明の複合
材料を、高い機械的および電気的耐性ならびに高い耐熱
性の要求される様な分野に適用する場合に、ポリエステ
ル樹脂：粉砕ポリウレタンフォームの質量比は約９：１
〜約１１：１であり、ポリエステル樹脂：繊維質補強剤
の質量比は約６：１〜約３０：１であり、そしてポリエ
ステル樹脂：添加剤の質量比は約１：１〜約３０：１で
ある。

その他の用途の場合、例えば減速ギア装置、屋根かわら
、管路等の場合は、ポリエステル樹脂：粉砕ポリウレタ
ンフォームの質量比は約２＝１〜約４：ｌであり、ポリ
エステル樹脂：繊維質補強剤の質量比は約２：１〜約５
：１であり、そしてポリエステル樹脂：添加剤の質量比
は約２：１〜約１３：１である。

着色剤を具体的には組成物の約１質量％の割合で成形混
合物中に加えても良く、この場合得られる製品は色堅牢
性を有するものであった。

本発明の複合材料は良好な耐圧強度、拡折力、引っ張り
強度および層閲せん断応力強度ならびに耐衝撃特性を有
しており、例えば製品が比較的うずく、例えば５〜１２
ａｍの厚さであっても容易にこわれることがない。又製
品は良好な電気絶縁性、誘電強度、および表面および体
積電気抵抗性を有している。

この点について、５ｏｕｔｈ　　Ａｆｒｉｃａｎ　　Ｂ
ｕｒｅａｕ　ｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓ　（ＳＡＢＳ）お
よびＣｏｕｎｃｉｌ　ｆｏｒ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃａ
ｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　（Ｃ
ＳＩＲ）により、本発明の材料についていくつかの試験
を行なった。試験方法およびその結果を以下に記載する
。

実施例６で作成した本発明の材料のかわら（３００ｍｍ
Ｘ３００＋＋ｔ＋＋＋Ｘ３ｍｍ厚）から試験片を取り、
これについて５ＡＢＳによりその限界引っ張り応力およ
び拡折力および衝撃特性について下記の様にして試験し
た。材料を４５０ｇ／ｒｄの密度を有するガラス繊維織
物マートの３層中に含浸してかわらを作った。

服界■ユ張立応力上記のかわら材から引っ張り試験片を切り出して、標準
引っ張り試験機を使用して引っ張り試験を行なった。得
られた結果は次の通りである。

＝＝ｚ　　ｗｎ　　　　　　　　　　、−１ＭＰａ５．
１５　　　　　　　　６０拡折力特性上記のかわら材から切り出した試験片（１２゜閤Ｘ５０
．８ｍ）と１００Ｍ間隔をおいた２つの支点上に支えた
。次いで２点の中間に長さ方向に中心中を付与して下記
の値を得た。

巾／ゆがみ　−８９Ｎ／ｍｍ永久ひずみ前のゆがみ　−１２，１ｍｍ永久ひずみ前の
抵抗力　−１，４ｋＶ衝撃特性かわら材から試験片を切り出しそして１０１００ｍｍＸ
１４５の長方形の穴を有する支持台の上に設置した。直
径９２ｍｍ、質ｆｆ１２．７６７ｋｇの鉄球を、支持台
の中央に置いた試験片上に種々の高さから垂直に落下さ
せた。下記の値が得られた。

落下高さ　　　運動エネルギー　　　　注（ｍ）　　　
　　　　　（Ｊ）１　　　　　　２７　　　裏面に小さなりランクが出来
た。

２　　　　　　　５４　　　表面および裏面に小さなり
ランクが出来た。

３　　　　　　８１　　　完全に破壊した。

表面および体積電気拡拡性、電気絶縁性および絶縁破壊
電圧について、ＡＳＴＭ　（八ｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉ
ｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ）規格に基づいて５ＡＢＳにより更に別の試験
を行なった。本実験は、実施例７で作成した本発明の材
料のかわら材の２４０閣Ｘ２４０ｍｍＸ３ｍｍ厚の試験
片を使用して行なった０次の結果が得られた。

表面抵抗（Ｏｈｍ、ｃｕｂ）　　１８４．８Ｘ１０”絶
縁抵抗（Ｏｈｍ）　　　　７５２．８３３ｘｌＯ’体積
抵抗（Ｏｈｍ、ｃ＋＋＋）　　２９．８６４Ｘ１０”Ａ
ＳＴＭ　　１４９破壊電圧　　　　　　　　２３．７８４　　ｋＶ／ｍ又
、限界引っ張り応力、層間せん断強度および繊維容積分
率について、ＡＳＴＭ規格に基づいてＣ３ｌＲにより本
発明の材料について試験を行なった。試験内容とその結
果を下記の表に示した。

表１は、実施例６で作成した本発明の材料をＡＳＴＭ　
　Ｄ２３４４−７６に基づいて試験した結果である。試
験材料を、４５０　ｇ／ｒｒｒの密度を有する４層のガ
ラス繊維織物マット中に含浸して材料のサンプルシート
を作り、これから試験片を切り出した。

表−」− 次に、けい化マグネシウムを含有せずとして約７０．４
％のＰＯＬＹＥＳＴＥＲ４００樹脂をマトリックスとし
て含有する以外は実施例６と同様にして作成した本発明
の材料について、ＡＳＴＭ　　Ｄ３０３９−７６に基づ
く試験を行ない、その結果を下記の表２に示した。

試験材料は４５０ｇ／ｒｒｆの密度を有する４層のガラ
ス繊維織物マント中に含浸して材料のサンプルシートを
作り、これから試験片を切り出した。

上記再試験において、繊維容積分率は樹脂燃焼試験によ
り測定した。

以上詳細に説明した通り、本発明の複合材料は、■型ビ
ーム、読管部、角型部ならびに電気絶縁体等の構造部材
を含めての広範な製品の製造に適している。

又、本発明の製品はかなり軽量であり、例えば比重が約
１．４である。尚アルミニウムの比重はこれより大きく
て、１．７である。更に又、標準のエポキシ樹脂のショ
アＤ硬■は６０〜６４の範囲内であるが、本発明の複合
材料のショアＤ硬さは、含有成分の割合にもよるが、約
８５である。

又その最終完成品は良好な耐熱性および断熱性を有して
おり、しかもほとんど難燃性であるか、全く不燃性であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１）マトリックスとしてのポリエステル樹脂および該マ
トリックス中に分散した粒状膨張ポリウレタンを含有し
て成る複合材料。２）１〜９０％ポリエステル樹脂マトリックスおよび１
〜９０％粉砕膨張ポリウレタンから成る特許請求の範囲
第１項に記載の複合材料。３）少なくとも１種の繊維質補強材料をマトリックス中
に分散して含有して成り、該繊維質材料はガラス繊維、
炭素繊維、ポリアミド繊維、木綿繊維および（または）
羊毛繊維から成る群から選択するものであり、そして該
繊維質補強材料を１〜６０質量％の割合で組成物中に含
有して成る、特許請求の範囲第２項に記載の複合材料。４）該複合材料に所望の性質を付与するために少なくと
も１種の添加剤を樹脂に混合して含有して成り、該添加
剤はけい化マグネシウム、タルク、グラファイト、カー
ボンブラック、シリカ、カオリン、耐酸性樹脂材料、防
災剤、シキソトロピー剤および顔料から成る群から選択
するものであり、そして該添加剤を１〜４０質量％割合
で組成物中に含有して成る、特許請求の範囲第３項に記
載の複合材料。５）成形可能な粘稠度を有するものである、特許請求の
範囲前各項のいずれかに記載の複合材料。６）樹脂の硬化触媒を樹脂と混合して含有するものであ
る、特許請求の範囲第５項に記載の複合材料。７）硬化触媒が熱硬化性触媒である、特許請求の範囲第
６項に記載の複合材料。