JPH06136647A

JPH06136647A - 軽量複合材並びにその製造法

Info

Publication number: JPH06136647A
Application number: JP4307989A
Authority: JP
Inventors: Chiharu Ito; 千春伊藤; Koichi Shino; 浩一示野
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】密度が小さく、強度が大きく、中心層に比べ
て密度の高い表面層を有する均質な軽量複合材を一工程
で得る。【構成】弯曲した形状をなして堆積せしめられている
連続ガラス繊維束よりなる中心層４と、中心層の両面に
設けられたガラス繊維束切断物、ガラスペーパー、ガラ
スクロス、有機クロスあるいは平行にならべたロービン
グ５よりなる表面層３を有する複合マット状物に熱可塑
性樹脂溶融物を附与して圧縮し、熱可塑性樹脂をガラス
繊維束に被着７させて圧縮複合材を形成させ、熱可塑性
樹脂が溶融状態にある間に圧縮力を解除し、中心層の弾
性復元力により圧縮複合材を厚み方向に膨張させること
により中心層中に多数の空隙部８を生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築用材料、工事用材
料等として好適な軽量複合材並びにその製造法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】発泡樹脂のような多孔性材料は、建築用
材料、工事用材料、芯材等として広く用いられており、
強度を大ならしめるためにガラス繊維のような補強繊維
を混入することは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、多孔性材料は、
ポリウレタン、ポリスチレンのような樹脂に発泡剤を混
入して発泡させ、或は中空状充填物例えばガラスバルー
ン等を混入することによって製造されるが、従来技術は
次のような問題点を有する。（１）発泡性樹脂液を用いる場合、樹脂に発泡剤を混入
すると短時間内に発泡が開始されるため、ポットライフ
が短い。このため、樹脂と発泡剤を別々のノズルから噴
出させて混合することも行われているが、混合が均一に
行われ難く、品質にバラツキが生じ易い。（２）多孔性材料の強度は、密度と密接な関係を有し、
強度を増大させようとする密度を増大させる必要があ
る。このため、密度も充分低く、強度も大きい軽量材料
を得ることは困難であった。（３）更に又、軽量材料を内装材、コンクリート型枠の
ような建設材料として使用する場合、多孔性材料内への
水分の侵入を阻止し、外観を向上させるため、多孔性材
料の表面に、表面材として非孔性の薄板を接着する必要
がある。表面材の接着は、余分な工程を必要とするのみ
ならず、表面材が、温度変化、経時変化等によって剥離
し易い難点があるが、一工程で非多孔性の表面材を有す
る多孔材料を得ることは困難であった。本発明は、上述
した従来技術の問題点を解決し、非多孔性の表面材を有
し、強度も大きく、密度も低く、且つ、品質のバラツキ
も少なく、一工程で製造可能で製造も容易な軽量材料並
びにその製造法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明においては多孔性材料として弯曲した形
状をなして堆積さしめられている連続ガラス繊維束より
なる中心層と、中心層の両面に設けられたガラス繊維束
切断物、ガラスペーパー、ガラスクロス、有機クロスあ
るいは平行にならべたロービングよりなる表面層を有す
る複合マット状物と該複合マット状物に含浸せしめられ
ている熱可塑性樹脂とで形成されている複合材であり、
且つ複合材の中心層は中心層の弾性反撥力に起因する膨
張によって形成された多数の空隙部を有することを特徴
とする軽量複合材を使用し、又連続ガラス繊維束を弯曲
した形状をなして堆積させ、中心層を形成させ、中心層
の両表面にガラス繊維束切断物、ガラスペーパー、ガラ
スクロス、有機クロスあるいは平行にならべたロービン
グよりなる表面層を形成させて複合マット状物となし、
複合マット状物に熱可塑性樹脂溶融物を附与、圧縮して
圧縮複合材とし、圧縮力を解除し、中心層の弾性復元力
により圧縮複合材を膨張させて中心層中に多数の空隙部
を生成することにより軽量複合材を製造する。

【０００５】次に、本発明を更に具体的に説明する。連
続ガラス繊維束としては、ブッシングから引出した平均
直径６〜３０μ、好ましくは１０〜２３μのガラス繊維
に集束剤を附与し、２０〜４００本、好ましくは３０〜
２００本集束してなる１，０００ｍ当りの重量（ｇｒ）
が５〜２００、好ましくは１０〜１００のものを用いる
のが適当である。集束剤としては、アミノシランのよう
なカップリング剤を０．０５〜１．５ｗｔ％、好ましく
は０．１〜１ｗｔ％、ノニオン系潤滑剤のような潤滑剤
を０．０５〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．１〜０．３
ｗｔ％、不飽和ポリエステルエマルジョンのような被膜
形成剤を０．５〜１０ｗｔ％、好ましくは１〜８ｗｔ％
含むものを使用し、ガラス繊維に対する附与量を、固型
分として、０．２〜２．０ｗｔ％、好ましくは０．５〜
１．５ｗｔ％とするのが適当である。このようなガラス
繊維束を用いることにより、本発明の効果を一層大とす
ることができることが判明した。

【０００６】本発明中心層は、例えば実公昭４３−２３
４号に記載された装置を用い、集束されたガラス繊維束
を、直接、移動するコンベア上に落下、堆積せしめるこ
とによって好適に製造することができる。或は、ガラス
繊維束を一旦ケーキとして巻取り、加熱、乾燥後、ケー
キから引出し、移動するコンベア上に落下、堆積せしめ
ることによって製造することもできる。

【０００７】ガラス繊維束を、コンベア上に落下させる
と、弯曲した形状をなして堆積し、、マット状の中心層
が形成されるが、この際、堆積量は１００〜４，０００
ｇｒ／ｍ² 、好ましくは２００〜２，０００ｇｒ／ｍ²
とするのが適当である。

【０００８】表面層を形成せしむべきガラス繊維束切断
物（以下ＣＳと称す）としては、ブッシングから引出し
た平均直径６〜２５μ、好ましくは９〜２０μのガラス
繊維に、集束剤を附与し、５０〜８，０００本、好まし
くは８０〜４，０００本集束してなる１，０００ｍ当り
の重量（ｇｒ）が１０〜１０，０００、好ましくは１５
〜５，０００の繊維束を３〜１，０００ｍｍ、好ましく
は６〜３００ｍｍの長さに切断したものを用いるのが適
当である。集束剤としては、アミノシランのようなカッ
プリング剤を０．０５〜１．５ｗｔ％、好ましくは０．
１〜１．０ｗｔ％、ノニオン系潤滑剤のような潤滑剤を
０．０５〜１．５ｗｔ％、好ましくは０．１〜１．０ｗ
ｔ％、エポキシエマルジョンのような被膜形成剤を１〜
１０ｗｔ％、好ましくは３〜７ｗｔ％含むものを使用
し、ガラス繊維に対する附与量を、固型分として０．１
〜１．５ｗｔ％、好ましくは０．２〜１．０ｗｔ％とす
るのが適当である。

【０００９】上記ＣＳを、移動するコンベア上に落下、
堆積させることにより表面層を形成させることができ
る。ＣＳの堆積量は要求される性能に合わせ適宜決定さ
れる。

【００１０】ＣＳのかわりに引きそろえたロービング、
ガラスクロス、ガラスペーパーあるいは有機クロスの様
なものをその用途、性能に応じて選ぶことができる。

【００１１】中心層と表面層は別々に製造し、中心層の
両面に表面層を重ね合わせることにより複合マット状物
とすることもできるが、移動するコンベア上にＣＳを、
ついで連続ガラス繊維束を、更にこの上にＣＳを落下、
堆積させて複合マット状物とするのが実際的である。

【００１２】このような複合マット状物に、加熱、溶融
した熱可塑性樹脂を附与、含浸させる。熱可塑性樹脂と
してに限定はないが、ＰＥ、ＰＰ、ＮＹ、ＰＥＴ、ＰＰ
Ｓ、ＡＳ等を用いることにより好適な結果を得ることが
できた。熱可塑性樹脂の附与量は、ガラス繊維束の重量
が、ガラス繊維束と熱可塑性樹脂の合計重量の１５〜８
５ｗｔ％、好ましくは３０〜７５ｗｔ％となるよう定め
るのが望ましい。熱可塑性樹脂の附与方法に特に限定は
なく、熱可塑性樹脂の溶融物をノズルから複合マット状
物に向けて噴出せしめることもでき、又、熱可塑性樹脂
フィルムをマット状物に重ね、加熱溶融するのが良い
が、押出機等により押出された溶融状態にある樹脂を含
浸させても良い。

【００１３】熱可塑性樹脂を附与した複合マット状物を
挾圧して、圧縮し、圧縮複合材とする。挾圧力は複合マ
ット状物の中心層が充分圧縮され、圧縮複合材中に気泡
が実質的に残存しないよう実験的に定める。中心層を形
成するマット状物は４５０ｇｒ／ｍ² の目付のときに４
０ｇｒ／ｍ² の荷重をかけたときの厚みが１．３ｍｍ〜
５ｍｍ好ましくは１．５〜３．５ｍｍになる様に定める
のが適当である。圧縮はプレスを用いて行うこともでき
るが、熱可塑性樹脂を附与したマット状物に引張り力を
加え、所定厚みを有するダイス中を通過させることによ
って行うこともできる。

【００１４】熱可塑性樹脂が溶融状態にある間に、圧縮
力を解除する。複合マット状物の中心層弾性復元力によ
り圧縮複合材は厚み方向に膨張し、中心層中に多数の空
隙部が生成する。熱可塑性樹脂は、圧縮状態において、
ガラス繊維束表面に馴染んで被着し、圧力が解除され、
圧縮複合材が膨張すると、繊維束間に空隙部が均質に形
成され、且つ繊維束表面に熱可塑性樹脂の均質な被膜が
形成されるとともに熱可塑性樹脂により繊維束同志が一
体的に結合され、空隙率が大きく（密度が小さく）強度
の大きい軽量複合材が得られる。

【００１５】表面層は中心層より弾性復元率が小さく、
従って、圧力を解除してもＣＳ同志等の間隔が増大する
ことがなく、中心層の表面には非孔性の表面層が形成さ
れ、中心層と表面層は熱可塑性樹脂により強固に結合さ
れ、両層の間に剥離を生ずることがない。

【００１６】

【作用】連続ガラス繊維束を弯曲した形状をなして堆積
させ、中心層を形成させ、中心層の両表面にガラス繊維
束切断物、ガラスペーパー、ガラスクロス、有機クロス
又は平行にならべたロービングよりなる表面層を形成さ
せて複合マット状物とし、この複合マット状物に熱可塑
性樹脂溶融物を附与、圧縮し圧縮複合材とし、次いで、
圧縮力を解除し、中心層の弾性復元力により圧縮複合材
を膨張させて中心層中に多数の空隙部を生成させること
により、強度が大で、しかも密度が小さく、非孔性の表
面層とを有し、表面層が剥離することのない均質な軽量
複合材を一工程で製造する。

【００１７】

【実施例】ブッシングから引出した平均直径１３μのガ
ラス繊維にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン（カ
ップリング剤）を０．２ｗｔ％、ノニオン系潤滑剤を
０．３ｗｔ％、エポキシエマルジョン（被膜形成剤）を
５ｗｔ％含む集束剤を固型分として０．８ｗｔ％附与
し、６０本集束して１，０００ｍ当りの重量が４０ｇｒ
のガラス繊維束を得た。このガラス繊維束を一旦ケーキ
として巻取り、１３ｍｍの長さに切断し、移動するコン
ベア上に落下、堆積させ、５００ｇｒ／ｍ² の表面層Ｉ
を形成させた。この表面層Ｉ上に、平均直径１８μの
ガラス繊維にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン
（カップリング剤）を０．２ｗｔ％、ノニオン系潤滑剤
を０．２ｗｔ％、不飽和ポリエステルエマルジョン（被
膜形成剤）を５ｗｔ％含む集束剤を固型分として０．８
ｗｔ％附与し、６０本集束してなる、１，０００ｍ当り
の重量が４０ｇｒの連続ガラス繊維束を、ブッシングよ
り直接引出して落下させ、弯曲した形状をなして堆積さ
せ、９００ｇｒ／ｍ² 、厚み９ｍｍの中心層を形成させ
た。中心層上にＣＳを落下、堆積させ表面層Ｉと同一の
表面層ＩＩを形成させて複合マット状物とした。この複
合マット状物にＰＰの溶融物を２，１００ｇｒ／ｍ² の
割合で附与し、挾圧してその厚みを２．７ｍｍとした。
次いで、圧縮力を解除することにより密度０．５７ｇｒ
／ｃｍ³ 、厚み７ｍｍ、曲げ強度２００ｋｇ／ｃｍ²
の、且つ中心部に比べ密度の高い表面層を有する均質な
軽量複合材を得た。

【００１８】

【発明の効果】密度が小で強度が大きく、中心部に比べ
密度の高い表面層を有する複合材が一工程で得られ、表
面層が剥離することがない。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮複合材の側面図である。

【図２】軽量複合材の側面図である。

【符号の説明】

１樹脂２ガラス繊維束３表面層４中心層５ガラス切断物、クロス、ロービング等６樹脂７樹脂と一体化したガラス繊維束８空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弯曲した形状をなして堆積せしめられて
いる連続ガラス繊維束よりなる中心層と、中心層の両面
に設けられたガラス繊維束切断物、ガラスペーパー、ガ
ラスクロス、有機クロス又は平行にならべたロービング
よりなる表面層とを有する複合マット形状物と、該複合
マット状物に含浸せしめられている熱可塑性樹脂とで形
成されている複合材であり、且つ複合材の中心層は中心
層の弾性復元力に起因する膨張によって形成された多数
の空隙部を有することを特徴とする軽量複合材。
【請求項２】連続ガラス繊維束を弯曲した形状をなし
て堆積させ、中心層を形成させる工程、中心層の両表面
にガラス繊維束切断物、ガラスぺーパー、ガラスクロ
ス、有機クロスあるいは平行にならべたロービングより
なる表面層を形成させて複合マット状物を得る工程、複
合マット状物に熱可塑性樹脂溶融物を附与、圧縮し圧縮
複合材とする工程、圧縮力を解除し、中心層の弾性復元
力により圧縮複合材を膨張させて中心層中に多数の空隙
部を生成させることを特徴とする軽量複合材の製造法。