JPH0286431A

JPH0286431A - 複合材料

Info

Publication number: JPH0286431A
Application number: JP23815388A
Authority: JP
Inventors: Masami Kubo; 久保　昌美; Hirohisa Hagita; 裕久萩田
Original assignee: SAKAI KONPOJITSUTO KK; Toray Industries Inc; Sakai Composites Corp
Current assignee: SAKAI KONPOJITSUTO KK; Toray Industries Inc; Sakai Composites Corp
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-27

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、ざらには家具、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く、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成形体は強度、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特開昭５６
−５８０９４、特開昭６１−１５７５３２、特開昭６１
−１６０５００などで知られている芳香族ポリアミド繊
維からなる合成紙を接着させることで、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。

［課題を解決するための手段］前記した本発明の目的は、見掛密度が０．１〜０．９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％以上を含有
する非方向配列性の合成紙を少なくとも１枚を接着、積
層させてなる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含有する非方向配列性の合成紙を接
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
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
る成形体く以下、多孔質金属成形体という）は、各種金
属単独または各種の合金が使用でき、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■ｂ族の銅
、第１ｂ族のマグネシウム、亜鉛または第１Ｖ族のチタ
ン、錫などを添加した各種合金が使用できる。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０．１〜０．９とする必要がある。見
掛密度が０．１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、見掛密度が０．９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。

前記多孔質金属成形体の表面に接着、積層するための非
方向配列性で、かつ低伸度で高モジュラスの合成紙は、
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などの各種繊維
、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
する必要がある。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し、本発明の目的は達成で
きない。

本発明になる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、前記の合成紙
の１枚以上、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などがあ
る。

なお、本発明になる複合材料において、多孔質金属成形
体が見掛密度０．１〜０．９のアルミニウムまたアルミ
ニウムを７０重量％以上含有する合金の加圧鋳造品であ
り、これらの少なくとも一面に芳香族ポリアミド繊維を
抄紙した合成紙、または芳香族ポリアミド繊維４９重量
％以上と炭素繊維などの他の合成繊維との混合物を抄紙
した合成紙の少なくとも１枚を接着、積層したものが好
適である。

［作用、効果］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
の表面に非方向配列性で、かつ低伸度で高モジュラスで
ある特定の合成紙を接着、積層することにより、各積層
、接着層間を低伸度でかつ高モジユラス化させ、伸長、
圧縮さらには曲げに対する複合材料の強度が向上する。

特にコア材である多孔質金属成形体の表面に接着、積層
する合成紙は非方向配列性で、タテまたはヨコ方向に特
異な強力配向を持たないため、コア材に対する接着、積
層枚数を最少にしても、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。

また、多孔質金属成形体の表面に多重に積層させた接着
剤層は本発明になる複合材料の物理的特性の設計に重要
な１９割を有し、多孔貿金属成形体を合成紙とともに固
定した場合、接着層の層数ならびに合成紙と接着剤の物
理特性により、複合材料の強度設計を任意に行なうこと
ができる。

さらに、本発明になる複合材料はそれを構成するコア材
である多孔質金属成形体の見掛密度を０゜１〜０．９と
規定しているため、軽量化が可能となる。

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、自動車などの車輌や船舶
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１０００ｍ、厚ざ５＃、見掛密度０．２５
の加圧鋳造発泡アルミニウム板の上下各面に、繊維長３
ｍのポリ（ｐ−フェニレンテレフタラミド）から、常法
に従い湿式抄紙法により製造された長さ０．０２ｍ、目
付１００ｇ／ｍのポリアラミドペーパーを、それぞれ重
ね合わせ枚数を変化させ、エポキシ樹脂、Ｅｐｉｋｏｔ
ｅ　＄８２８（Ｓｈｅｌ１社製＞１００部に対し、Ｅｐ
ｉｋｕｒｅ　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、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
曲げ強力（ＪＩｓ　　Ｚ−２２０４、Ｚ−２２４８＞を
表１に示す。

表１その結果、表１から明白なように、発泡アルミニウムコ
ア単独のものに較べ、本発明のポリアラミド紙を積層接
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強度に対する
相乗的改善効果が確認された。

実施例２タテ、ヨコ各１０００ｍ、厚さ１０ｍ、見掛密度０．２
５の加圧鋳造発泡アルミニウム板の上下各面に、繊維長
５ｍのポリ（ｐ−フェニレンテレフタラミド）から、常
法に従い湿式抄紙法により製造された厚さ０．０２５ｍ
、目付１００ｇ／７Ｆｆのポリアラミドペーパーを、そ
れぞれ重ね合わせ枚数を変化させ、エポキシ樹脂、Ｅｐ
ｉｋｏｔｅ　ｆｔ８３４（Ｓｈｅｌ１社製＞１００部に
対し、Ｅｐｉｋｕｒｅ　ＤＤＭ　（Ｓｈｅ１１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３０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力（ＪＩＳ　　Ｚ−２２０４、
Ｚ−２２４８＞を表２に示す。

表２その結果、表２に見られるように、発泡アルミニウムコ
ア単独のものに較べ、本発明のポリアラミド紙を積層接
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強度に対する
相乗的改善効果がデータで確認された。

実施例３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
したアラミド紙を使用するときも、同様の発泡アルミニ
ウムコア材の曲げ強力を著しく改善する効果が見られた
。

実施例４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なったアルミニ
ウム材をタテ、ヨコ各１０００ｍ、厚さ５ｍに裁断した
上下各面に、繊維長３ｍのポリ（ｐ−フェニレンテレフ
タラミド）から、常法に従い湿式抄紙法により製造され
た厚さ０．０２ｍ、目付１００ｇ／Ｔｄのポリアラミド
ペーパーをそれぞれ２枚、エポキシ樹脂、Ｅｐｉｋｏｔ
ｅ　＃８２８　（Ｓｈｅｌ１社製）１００部に対し、Ｅ
ｐｉｋｕｒｅ　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、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
の曲げ強力（ＪＩｓ　　Ｚ−２２０４、Ｚ−２２４８＞
を表３に示す。

表３表３中、見掛密度０．０９および０．９５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から明白なように、発泡アルミニウムコアの見掛は
密度が本発明で規定している下限未満の０．０９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上限を越える０゜９５のも
のでは充分な強度は得られるものの、軽量材とはならず
、水に沈降し、従来のナイロンやＡＢＳの樹脂基材に比
し何ら特色が発揮できなかった。

実施例６タテ、ヨコ各１０００ｍ、厚さ１０ｍ、見掛密度０．２
５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５！ｒＩＩｒｉのポリ（ｐ−フェニレンテレフタラ
ミド）繊維と繊維長６＃にカットしたポリヘキサメチレ
ンアジパミド繊維とを表４の割合に変化混繊して、常法
に従い湿式抄紙された厚さ０．０２５ｍ、目付１００ｇ
／７Ｆｆのポリアラミド・ポリアミド混繊紙を、それぞ
れ２枚づつ、エポキシ樹脂、Ｅｐｉｋｏｔｅ　１８３４
　（Ｓｈｅｌ１社製＞１００部に、Ｅｐｉｋｕｒｅ　Ｄ
ＯＮ　（Ｓｈｅｌ１社製、硬化剤）を２０部を配合、調
整した接着剤を各接＠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面積当りの曲げ強力（Ｊ
ＩＳＺ−２２０４、Ｚ−２２４８）を表４と示す。

表４表４の記載から明らかなように、ポリアラミド紙中に含
まれるポリアラミド繊維が本発明で規定している４９重
量％以上の合成紙を使用したものでは明らかに優れた曲
げ強度が得られたのに反し、ポリアラミド繊維含有量が
４９重量％未満としてポリヘキサメチレンアジパミドの
混抄比率を増大させた合成紙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、容易に破断され
ることが確認された。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）見掛密度が０．１〜０．９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％以上含有する非方向配列性の合
成紙を少なくとも１枚を接着、接層させたことを特徴と
する複合材料。