JPH02134244A

JPH02134244A - 軽量複合材料

Info

Publication number: JPH02134244A
Application number: JP28965088A
Authority: JP
Inventors: Masami Kubo; 久保　昌美; Hideo Yamazaki; 山崎　英夫
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1990-05-23

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】［産業上の利用分野］本発明は、軽量で曲げや衝撃に対し極めて優れた効力を
発揮し、旅行用トランク、化粧ケース、あるいは光学機
材搬送箱など携帯、移動用の各種ケース類ならびに自動
車などの車両あるいは船舶組立材料、さらには家具、建
具、建材などの素材として有用な複合材料に関するもの
である。

［従来の技術］軽量で強靭な複合材料の要望は強（、例えば多孔質金属
成形体としては加圧鋳造通気性アルミニウムが特公昭５
７−３０８９８および通産省工業技術院特別研究報告集
（昭和５９年度版、４３４頁）で知られている。しかし
ながら、これらの多孔質金属形成体は強度、特に曲げ強
度が不満足なもので単独使用は実用上問題がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明者らは、軽量でかつ強靭であり、特に曲げ強度の
向上した新規な複合材料の提供を目的として鋭意検討し
た結果、前記した公知の多孔質金属成形体に、すでに公
知である方向配列性芳香族ポリアミド系不織布および非
方向配列性芳香族ポリアミド系合成紙を接着、接層させ
ることで、それらの各単独では発揮できない強度の向上
が得られ、本発明の目的が達成できることを見出したも
のである。

Ｃ課題を解決するための手段］前記した本発明の目的は、（１）見掛密度が０．１〜０．９ｇ／ｃｎｉの空気泡を
有する多孔質金属成形体または空隙を有する金属線絡合
融着組成物からなる成形体の表面の少なくとも一面に、
芳香族ポリアミド繊維を４９重量％以上混合した方向配
列性の不織布を少なくとも１枚接着、積層されてなる複
合材料。および、（２）　　見掛密度が０　、　１〜０
　、　９　ｇ　／　ｃｎｌの空気泡を有する多孔質金属
成形体または空隙を有する金属線絡合融着組成物からな
る成形体の表面の少なくとも一面に、芳香族ポリアミド
繊維を４９重量％以上混合した方向配列性の不織布と、
芳香族ポリアミド繊維を含有する非方向配列性の合成紙
を、その合計積層数で２以上を接着、積層させてなる軽
量複合材料。

によって達成することができる。

本発明の特異な点は、強度、特に曲げ強度が実用上不充
分である多孔質金属成形体、または空隙を有する金属線
絡合融着組成物をコア材とし、その表面に芳香族ポリア
ミド繊維の所定量を混合した方向配列性の不織布単独、
または該不織布と芳香族ポリアミド繊維を含有する非方
向配列性の合成紙の両者を接着、積層してなる複合材料
とすることによって、その曲げ強度を著しく向上させた
ことである。

本発明の複合材料を構成する見掛密度が０．１〜０．９
ｇ／ｃ＋ｄの多孔質金属成形体または金属線絡合融着組
成物からなる成形体（以下、多孔質金属成形体という）
は、各種の金属および合金が使用でき、例えば周期律表
第■族のアルミニウム単独、あるいはこれに第１ｂ族の
銅、第ｎｂ族のマグネシウム、亜鉛または第■族のチタ
ン、錫などを添加した各種合金が使用できる。この場合
、アルミニウム単独またはアルミニウムを７０％以上含
有する合金が、優れた衝撃や曲げに対する抗力を与え、
かつ軽量効果が顕著であることから好適である。そして
これらの金属を発泡させるための手段としては、加圧鋳
造法などが適用できる。なお、前記成形体の形状は、板
状、棒状、型材、円柱状、角柱状など任意の形状とする
ことができる。

本発明になる複合材料のコア材である前記多孔質金属成
形体の見掛密度は０．　１〜０．９ｇ／ｃｎｉとする必
要がある。見掛密度が０．１ｇ／ｃｎｔ未満のものは以
下の比較例で示すように、曲げ強度が低く脆弱でそれか
ら得られる複合材料は本発明の目的は達成できない。ま
た、見掛強度が０．９ｇ／　Ｃｔａを越えるものは以下
の比較例で示すように強度は満足する水準にあるものの
水に沈降し、本発明の目的は達成できない。

前記多孔質成形体表面に接着、積層するための方向配列
性を有する不織布は、芳香族ポリアミド繊維単独を、ま
たは芳香族ポリアミド繊維とポリアミド繊維、ポリエス
テル繊維、ポリオレフィン繊維等の合成繊維とを、カー
デイング／ランダム・ウニツバ−／樹脂含浸／カレンダ
ーの各処理工程を経て得られる。この場合、不織布中に
混合される芳香族ポリアミド繊維は４９重量％以上とす
る必要がある。不織布中の芳香族ポリアミド繊維の混合
量が４９重量％未満の場合は、成形した複合材料の曲げ
強度が小さく曲げ皺が発生し、本発明の目的は達成でき
ない。

本発明の第１の発明になる軽量複合材料は、前記の多孔
質金属成形体表面の少なくとも一面に、好適には二面以
上に、前記の不織布の１枚、好適には２枚以上を接着、
積層して成形するが、この場合に使用できる熱硬化性接
着樹脂または熱可塑性接着樹脂の具体例には、エポキシ
樹脂、チオコール変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、架橋型ポリアクリ
ル樹脂等がある。

本発明の第２発明になる軽量複合材料は、前記第１発明
になる複合材料を構成する不織布積層面上に、ざらに芳
香族ポリアミド繊維を含有する非方向配列性の合成紙を
接着、積層して形成する。

この非方向配列性で、かつ低伸度、高モジュラスである
合成紙は、芳香族ポリアミド繊維単独を湿式抄紙法で抄
紙するか、または芳香族ポリアミド繊維に炭素繊維、ポ
リアミド、ポリエステル、ポリエステルエーテル、ポリ
プロピレン、ホルマル化ポリビニルアルコール繊維等の
各種繊維、パルプの少なくとも１種を混合し、これを湿
式抄紙法で抄紙することによって得られる。この場合、
合成紙中に含有される芳香族ポリアミド繊維は４９重量
％以上とするのが好適である。合成紙中の芳香族ポリア
ミド繊維の含有量が４９重量％未満の場合は、成形した
複合材料の曲げ強度が小さく曲げ皺が発生するので好ま
しくない。

本発明の第２発明では、多孔質金属成形体表面の少なく
とも一面に、方向配列性の芳香族ポリアミド繊維混合不
織布と、非方向配列性の芳香族ポリアミド繊維含有合成
紙とを、その合成積層数で２以上接着、積層するが、合
成紙の積層は２枚以上が好適で、その際の接着剤は前記
した第１発明であげたものが使用できる。

［作用、効果］（１）　　本発明になる複合材料は単独では実用上強度
、特に曲げ強度が劣る多孔質金属成形体をコア材とし、
該コア材の表面に所定量の芳香族ポリアミド繊維を混合
した方向配列性を有する不織布を接着、積層するか、こ
れにさらに所定量の芳香族ポリアミド繊維を含有する合
成紙を接着、積層することで、各積層間の接着樹脂を低
伸度、高モジユラス化させ伸長、圧縮ならびに曲げに対
する新たな強度を相乗的に向上させることができる。

（２）多孔質金属成形体上に接着、積層する芳香族ポリ
アミド混合不織布はタテ方向に優先した繊維配向を持つ
ため、多孔質金属成形体の特定方向に特に優れた強力を
与える効果を有し、これを積層方向を変え２枚以上接着
、積層させることで、タテ、ヨコあるいは斜方向に均等
な強力特性を与えることを可能とするものである。

＜３）方向配向性を有する芳香族ポリアミド繊維混合不
織布は、接着、積層時の交差角度を変化させることによ
り任意の強力設計ができる反面、各方向に均一な物理特
性を与えるためには交差角度を変化させる必要があり、
積層枚数が多（なり易い。

このため、さらに方向配位性を持たない芳香族ポリアミ
ド含有合成紙を併用積層すると、要求設計強度に対する
前記不織布の積層交差角度依存性を最小にし、接着、積
層させ、より軽量化とすることができる。

〈４）本発明になる複合拐料は、それを構成するコア祠
である多孔質金属成形体の見掛密度を０．　１〜０．９
ｇ／ｃｎｌと規定しているため、軽量化が可能になる。

（５）本発明になる複合材料は前記したような効果が発
揮できるため、旅行用トランクや化粧ケース、光学機材
搬送箱、携帯、移動用の各種ケース、自動車などの車両
や船舶組立材料、家具、建具、建材などの素材として有
用である。

［実　施　例］以下に実施例をあげて本発明を説明する。

実施例１タテ、ヨコ各１０００ａｖ＋、厚さ’）＋ａ、見掛密度
０．２５ｒ／ｃｎｉの加圧鋳造発泡アルミニウム板の上
下各面に、繊維長３８ＩＩＩＩ１１のポリ（ｐ−）ユニ
レンテレフタラミド）から、常法に従い製造された厚さ
０．０１ｍｍ、目付５０ｇ／ｒｒｒポリアラミド不織布
を、それぞれ重ね合わせ枚数を変化させ、エポキシ樹脂
、Ｅｐ　ｉ　ｋｏ　ｔ　ｅ　　＃８２８　（Ｓｈｅ１１
社製）１００部に対し、Ｅｐｉｋｕｒｅ　　Ｚ（Ｓｈｅ
ｌ１社製、硬化剤）を２０部配合、調整した接着剤を各
接着層間に塗布した後、ホットプレス機で、２０分間、
１６０’Ｃに加熱、成形することにより、積層接着した
複合成形板の単位断面積当りの曲げ強度（Ｊ　Ｉ　Ｓ　
　Ｚ−２２０４、Ｚ−２２４８）を表−１に示す。

表−１の結果からも明らかなように、比較例である発泡
アルミニウムコア単独のものに比較し、ポリ（ｐ−）ユ
ニレンテレフタラミド）からなる不織布を接着、積層し
た複合材では曲げ強度が増大し、２枚以上片面に接着、
積層した複合祠では飛躍的に曲げ強度が増大する。

実施例２タテ、ヨコ各１０００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、見掛密度０
．２５ｇ／ｃｒＡの加圧鋳造発泡アルミニウム板の上下
各面に、繊維長５ｍｍのポリ（ｐ−）ユニレンテレフタ
ラミド）から、常法に従い製造された厚さ０．０１５ｍ
ｍ、目付５０ｇ／ｍ’のポリアラミド不織布の重ね合わ
せ枚数を変化させ、それぞれ最外層には、厚さ０．０２
ｍｍ、目付１００ｇ／ｒｒ１’のポリアラミド合成紙を
積層して、エポキシ樹脂、Ｅｐｉｋｏｔｅ　　＃８３４
　（Ｓｈｅｌ　１社製）１００部に対し、Ｅｐｉｋｕｒ
ｅ　　ＤＤＭ（Ｓｈｅ１１社製、硬化剤）を２０部配合
、調整した接着剤を各接着層間に塗布した後、ホットプ
レス機で、３０分間、１６０℃に加熱、成形することに
より、積層接着した複合成形板の単位断面積当りの曲げ
強度（Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｚ−２２０４、Ｚ−２２４８）を
表−２に示す。

表２の結果から明らかなように、比較例である発泡アル
ミニウムコア単独のものに比較し、ポリアラミド不織布
を積層し、さらにそれらの最外層にポリアラミド合成紙
を積層接着した複合材では飛躍的な曲げ強力増大傾向が
見られ、積層数の増大により、極めて顕著な材質固有の
強度に対する相乗的改善効果が確認された。

実施例３実施例１におけるポリ（ｐ−フェニレンテレフタラミド
）の代りに、ポリ（ｐ−フェニレンイソフタラミド）を
適用した、ポリアラミド不織布を使用するときも、同様
の発泡アルミニウムコア材の曲げ強力著しく改善する効
果が見られた。

実施例４実施例１におけるエポキシ樹脂の代りに、不飽和ポリエ
ステル樹脂を適用するときにも、同様の発泡アルミニウ
ムコア材に対する、剛性ならびに強力改善効果が認めら
れた。

実施例５見掛密度を変化させて加圧鋳造発泡を行ったアルミニウ
ム材をタテ、ヨコ各１０００ｍｍ、厚さ５關に裁断した
上下各面に、繊維長３ｍｍのポリ（ｐ−フェニレンテレ
フタラミド）から、常法に従いランダムウニバー法によ
り製造された厚さ０．０１ｍｍ、目付５０ｇ／ｒｒｒの
ポリアラミド不織布を、それぞれ４枚、エポキシ樹脂、
Ｅｐｉｋｏｔｅ＃８２８　（Ｓｈｅ　ｌ　１社製）１０
０部に対し、Ｅｐｉｋｕｒｅ　　Ｚ（Ｓｈｅｌ１社製、
硬化剤）を２０部を配合、調整した接着剤を各接着層間
に塗布した後、ホットプレス機で、２０分間、１２５℃
に加熱、成形することにより、積層接着した複合成形板
の単位断面積当りの曲げ強度（ＪＩＳＺ−２２０４、Ｚ
−２２４８）を表−３に示す。

表−３中、見掛密度が０．０９ｇ／ｃｎｆおよび０゜９
５ｇ／ｃｎ１のものは本発明で規定している見掛密度の
範囲を外れる比較例である。表−３から明らかなように
、発泡アルミニウム材の見掛密度が本発明で規定してい
る下限未満の０−０９ｇ／ｃｎ１未満のものでは、コア
層があまりにも脆弱に過ぎ、材質強度測定対象とならな
かった。

また、本発明で規定している見掛密度の上限を越える０
、９５ｇ／ｃｎ１のものでは、充分な強度は得られたが
、軽量材とはならず、水に沈降し、従来のナイロンやＡ
ＢＳの樹脂基材に比し、なんら特色が発揮できなかった
。

以下余白実施例６タテ、ヨコ各１０００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、見掛密度０
．２５ｇ／ｅｒａの加圧鋳造発泡アルミニウム板の上下
各面に対し、繊維長５ｍｍのポリ（ｐ−フェニレンテレ
フタラミド）繊維と繊維長６ｍｍにカットしたポリヘキ
サメチレンアヂパミド繊維とを、表−４の割合に変化混
繊して、常法に従い不織布にされた厚さ０．０２５ｍｍ
、目付１００　ｇ／ｒｒ１’のポリアラミド・ポリアミ
ド混繊不織布を、それぞれ２枚ずつ、エポキシ樹脂、Ｅ
　ｐ　ｉ　ｋ　ｏ　ｔ　ｅ　　＃８３４　（Ｓｈｅ　１
１社製）１００部に、Ｅｐｉｋｕｒｅ　　ＤＤＭ（Ｓｈ
ｅｌ１社製、硬化剤）を２０部配合、調整した接着剤を
各接着層間に塗布した後、ホットプレス機で、３０分間
、１２５℃に加熱、成形することにより、積層接着した
複合成形板の単位断面積当りの曲げ強度（ＪＩＳ　　Ｚ
−２２０４、Ｚ−２２４８）を表−４に示す。

表−４の記載から明らかなように、ポリアラミド不織布
中に含まれるポリアラミド繊維含有量が本発明で規定し
ている４９重量％以上である不織布を使用したものでは
、明らかに優れた曲げ強度が得られた。これに反し、ポ
リアラミド繊維含有量が４９重量％未満である不織布を
使用したものでは曲げに対する効力が小さく、曲げ皺が
発生し容易に破断を受けることが確認された。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）見掛密度が０．１〜０．９ｇ／ｃｍ＾３の空気泡
を有する多孔質金属成形体または空隙を有する金属線絡
合融着組成物からなる成形体の表面の少なくとも一面に
、芳香族ポリアミド繊維を４９重量％以上混合した方向
配列性の不織布を少なくとも１枚接着、積層させたこと
を特徴とする軽量複合材料。
（２）見掛密度が０．１〜０．９ｇ／ｃｍ＾３の空気泡
を有する多孔質金属成形体または空隙を有する金属線絡
合融着組成物からなる成形体の表面の少なくとも一面に
、芳香族ポリアミド繊維を４９重量％以上混合した方向
配列性の不織布と、芳香族ポリアミド繊維を含有する非
方向配列性の合成紙を、その合計積層数で２以上を接着
、積層させたことを特徴とする軽量複合材料。