JPH0679983B2 - Cellular ceramic reinforcement material - Google Patents

Cellular ceramic reinforcement material

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JPH0679983B2
JPH0679983B2 JP2213609A JP21360990A JPH0679983B2 JP H0679983 B2 JPH0679983 B2 JP H0679983B2 JP 2213609 A JP2213609 A JP 2213609A JP 21360990 A JP21360990 A JP 21360990A JP H0679983 B2 JPH0679983 B2 JP H0679983B2
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microspheres
adhesive
binder
reinforcing material
weight
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JPH0393677A (en
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ジョン ゲンリッチ ティモシイ
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3M Co
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication of JPH0679983B2 publication Critical patent/JPH0679983B2/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造材料のための補強材料(reinforcing ma
terial,補強用材料)で、重量も減少させ、衝撃抵抗を
改良し、堅さを増大する補強材料に関する。特に本発明
は、広い範囲の温度に亙ってそのような性質を維持する
補強材料に関する。
The present invention relates to a reinforcing material (reinforcing ma) for structural materials.
terial), which also reduces weight, improves impact resistance and increases stiffness. In particular, the invention relates to reinforcing materials that maintain such properties over a wide range of temperatures.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

米国特許第4,610,836号明細書〔ウィセク(wycech)〕
には、構造発泡プラスチックで空洞を満たすことにより
構造材料を補強する(reinforce,強化する)ことは知ら
れていることが述べられている〔米国特許第3,909,058
号(クラマー)を引用している〕。ウィセクは0.02〜0.
15mmの直径を有する中空ガラス又はプラスチックの微小
球で満たされた集合(syntactic)発泡体が、重量も減
少し、衝撃抵抗を改良し、堅さ(stiffness)を増加し
ながら、同じ目的のために用いられていること、及びそ
のような微小球を硬化可能な熱硬化性樹脂と混合するこ
とにより、米国特許第4,405,165号(マーフィ)に教示
されているような成形空洞体中へ詰め込まれる粒状混合
物が製造されていることも述べている。ウィセクの上記
特許には、多量の微小球を一緒に結合して、0.5〜10mm
の直径を有する大型球状体を形成し、集合発泡体を用い
てその大型球状体間の間隙を満たし、浮揚性構造体を与
えることは知られていることも更に述べられている。ウ
ィセクの上記特許の発明は、大型球状体間の間隙を満た
すことなく、大型球状体を互いに且つ構造材料へ結合す
るのに充分な接着剤で被覆したガラス大型球状体で、構
造材料の空洞を満たすことにある。これは、空気の流通
を可能にし、従って水分が補強構造材料中に捕捉される
ことはない。
U.S. Pat. No. 4,610,836 [wycech]
States that it is known to reinforce structural materials by filling cavities with structural foam plastic [US Pat. No. 3,909,058].
Issue (Klammer) is quoted]. Wisek is 0.02-0.
Syntactic foam filled with hollow glass or plastic microspheres with a diameter of 15 mm has the same purpose, while also reducing weight, improving impact resistance and increasing stiffness. A granular mixture that is used and is mixed into a shaped cavity as taught in US Pat. No. 4,405,165 (Murphy) by mixing such microspheres with a curable thermosetting resin. Is also manufactured. Wisek's patent above has a large number of microspheres bound together to give 0.5-10mm
It is further stated that it is known to form large spheres having a diameter of 10 and fill the gaps between the large spheres with aggregate foam to provide a buoyant structure. The invention of the above Wisek patent is a glass large sphere coated with an adhesive sufficient to bond the large spheres to each other and to the structural material without filling the gaps between the large spheres. To meet. This allows the passage of air so that no water is trapped in the reinforcing structural material.

米国特許第4,737,407号明細書(ウィセク)には、ガラ
ス微小球とフェノール系結合剤との大型球状体をフェノ
ール系樹脂と一緒にし、強度及び殻の厚さを増大し、次
にB段階のフェノール系又はエポキシ樹脂で被覆し、大
型球状体を一緒に結合できるようにし、構造補強材を形
成することができることが述べられている。そのような
大型球状体の例は、3M社によって製造されている次の商
標名で示されている二つの材料である:未被覆大型球状
体についてのM27X、及びフェノール系樹脂被覆大型球状
体についてのM35EX(第1欄、35〜43行)。実際には、M
27X及びM35EXは、米国特許第4,111,713号明細書(ベッ
ク)に示されているような、中空ガラス微小球とフェノ
ール系樹脂結合剤との中空大型球状体を指している。M3
5EXの“E"は、大型球状体がエポキシ樹脂被覆を有する
ことを意味している。M27X及びM35EXの真の密度は、夫
々0.27及び0.35g/cm3である。これらの大型微小球はも
はや製造されておらず、明らかにそれらの殆どの有望な
用途に対しては余りにも高価過ぎると考えられている。
U.S. Pat. No. 4,737,407 (Wisek) discloses that large spheroids of glass microspheres and a phenolic binder are combined with a phenolic resin to increase strength and shell thickness, then B-staged phenol. It is stated that it can be coated with a system or epoxy resin to allow large spheres to be bonded together to form structural reinforcements. Examples of such large spheres are two materials manufactured by 3M under the following trade names: M27X for uncoated large spheres, and for phenolic resin coated large spheres. M35EX (column 1, lines 35-43). In fact, M
27X and M35EX refer to large hollow spheres of hollow glass microspheres and phenolic resin binders, as shown in US Pat. No. 4,111,713 (Beck). M3
The 5E "E" means that the large spheres have an epoxy resin coating. The true densities of M27X and M35EX are 0.27 and 0.35 g / cm 3 , respectively. These large microspheres are no longer manufactured and are clearly considered too expensive for most of their potential applications.

ウィセクの上記米国特許第4,737,407号の特許には、従
来のプラスチック補強材は、軽量で然も強い補強材で、
熱的に安定であり、コスト的にも他の種類の構造補強材
と競争できるものを与えることは出来なかったことが述
べられている。ウィセクの該米国特許による解決法は、
有機材料又はガラスの膨脹又は非膨張微小球と熱硬化性
樹脂との混合物を押し出すことを含んでいる。押し出さ
れる紐をゲル化した後、それをペレットへ切断する。そ
れらのペレットは加熱によりペレットの膨張を可能にす
る膨張剤(blowing agent)を含んでいてもよい。それ
らペレットは、構造補強剤に形成する前に接着剤で被覆
されているのが好ましい。
According to Wisek's U.S. Pat.No. 4,737,407, the conventional plastic reinforcement is a lightweight yet strong reinforcement,
It is stated that it was not possible to provide one that was thermally stable and competitive in cost with other types of structural reinforcements. The solution according to Wisek's US patent is
Extruding a mixture of expanded or unexpanded microspheres of organic material or glass and a thermosetting resin. After gelling the extruded string, it is cut into pellets. The pellets may include a blowing agent that allows the pellets to expand upon heating. The pellets are preferably coated with an adhesive before being formed into a structural reinforcement.

別の種類の大型球状体が米国特許第4,632,876号明細書
〔アレード(Laird)その他〕に記載されている。その
特許は本出願の譲り受け人である3M社に譲渡されてい
る。これらの大型球状体は、大きな強度又はつぶれ難さ
(靱性のある外側殻による)及び低い密度(閉じた細胞
状多微孔質による)を一緒に有する細胞状セラミック回
転楕円体の形をしている。レアードの細胞状セラミック
回転楕円体の直径は通常約0.2〜5mmであり、それらは2.
2g/cm3より小さな密度を有し、1g/cm3より小さい密度を
もつようにすることが容易にできる。レアードの特許に
は、細胞状セラミック大型球状体は、エポキシ樹脂の如
き有機材料又はセメントの如き無機材料により一緒に結
合することができることが述べられている。集合発泡体
及び充填剤は、焼き石膏、コンクリート、プラスチッ
ク、及びセラミック製品中に使用される。レアードの特
許の記載は、参考のためここに入れてある。
Another type of large spheroid is described in US Pat. No. 4,632,876 (Laird et al.). The patent has been assigned to 3M, the assignee of the present application. These large spheroids are in the form of cellular ceramic spheroids which together have great strength or crush resistance (due to the tough outer shell) and low density (due to the closed cellular microporosity). There is. Laird's cellular ceramic spheroids usually have a diameter of about 0.2-5 mm, they are 2.
Has a smaller density than 2 g / cm 3, can be easily be made to have a 1 g / cm 3 less than the density. The Laird patent states that the cellular ceramic macrospheres can be bonded together by an organic material such as epoxy resin or an inorganic material such as cement. Aggregate foams and fillers are used in calcined gypsum, concrete, plastic, and ceramic products. The Laird patent description is included here for reference.

レアードの特許の細胞状セラミック大型球状体であるマ
クロライト(Macrolite)(商標名)は、種々の大きさ
で3Mから市販されている。即ち: これらのマクロライト細胞状セラミック大型球状体は11
00℃まで長い時間曝しても安定であり、ウィセクの米国
特許第4,737,407号の大型球状体と同じやり方で遥かに
低いコストで材料を補強するのに実験的に用いられてき
た。
The Laird's patented cellular ceramic macrospheres, Macrolite (TM), are commercially available in various sizes from 3M. Ie: These Macrolite Cellular Ceramic Large Spheroids are 11
It is stable to long-term exposure to 00 ° C and has been used experimentally to reinforce materials in much the same way as the large spheres of Wisek U.S. Pat. No. 4,737,407 at much lower cost.

〔本発明の要約〕[Summary of the Invention]

本発明は、軽量補強用材料で、上で述べた従来法と同様
に、構造材料を強化すると共に、重量を減少させ、衝撃
抵抗を改良し、堅さを増大するのに用いることができ
る。上で論じた従来法の補強材料と比較して、本発明の
補強材料は、細胞状セラミック大型球状体を基にしてい
ない従来のものより安価である。細胞状セラミック大型
球状体に基づいた従来の補強用材料と比較して、本発明
のものは実質的に一層大きな強度を与える。
The present invention is a lightweight reinforcing material, similar to the conventional methods described above, that can be used to strengthen structural materials while reducing weight, improving impact resistance, and increasing stiffness. Compared to the conventional reinforcement materials discussed above, the reinforcement materials of the present invention are less expensive than the conventional ones which are not based on cellular ceramic macrospheres. Compared to conventional reinforcing materials based on cellular ceramic macrospheres, those of the present invention provide substantially greater strength.

簡単に述べると、本発明の補強用材料は、少なくとも0.
2mmの直径を有する細胞状セラミック大型球状体と、中
空微小球及び接着剤の混合物である結合剤とからなる。
微小球は1〜160μmの直径、0.6g/cm3より小さな真の
粒子密度を有するのが好ましく、結合剤の20重量%未満
を占めるべきである。結合剤は補強用材料の10〜50重量
%を占める。
Briefly, the reinforcing material of the present invention is at least 0.
It consists of cellular ceramic large spheres with a diameter of 2 mm and a binder which is a mixture of hollow microspheres and an adhesive.
The microspheres preferably have a diameter of 1-160 μm, a true particle density of less than 0.6 g / cm 3 and should constitute less than 20% by weight of the binder. The binder comprises 10 to 50% by weight of the reinforcing material.

細胞状セラミック大型球状体の平均直径は、1〜3mmで
あるのが好ましい。実質的にそれより大きな粒径では、
新規な補強用材料は小さな空洞及び間隙を完全に補強す
ることは出来ないかも知れない。一方3mmより実質的に
大きな細胞状セラミック大型球状体を使用すると、結合
剤の割合を最小にすることにより新規な補強用材料のコ
ストを低下することができる。25mmまでの直径が有用で
あり、特に大きな成形体(brick)を形成することが有
用であることが判明している。
The average diameter of the cellular ceramic large spheres is preferably 1-3 mm. For particle sizes substantially larger than that,
The new reinforcing material may not be able to completely reinforce the small cavities and gaps. On the other hand, the use of cellular ceramic large spheres substantially larger than 3 mm can reduce the cost of the new reinforcing material by minimizing the proportion of binder. Diameters up to 25 mm have been found to be useful, especially to form large bricks.

セラミック大型球状体の平均直径が1mmよりも実質的に
小さいと、大きな表面積では同じ強度を達成するのに一
層大きな割合の結合剤を必要とし、従って新規な補強用
材料の密度及びコストが増大する。
Substantially less than 1 mm average diameter of ceramic large spheres requires a larger proportion of binder to achieve the same strength at large surface areas, thus increasing the density and cost of the new reinforcing material. .

中空微小球がガラスであるのが好ましい。なぜなら、そ
れらはプラスチック微小球よりも安価であり、新規な補
強用材料に一層よい圧縮強度及び一層よい高温抵抗の両
方を与えることも出来るからである。微小球の平均直径
は20〜80μmであるのが好ましい。実質的に一層大きな
微小球は現在市販されておらず、一層高価になるであろ
う。実質的に一層小さな微小球は、新規な補強用材料に
用いると望ましくない大きな密度を与える傾向があり、
大きな割合の結合剤を使用することが必要になるであろ
う。微小球の真の粒子密度は、本発明の補強製品が、強
く且つ衝突で起きるような力を吸収することができるこ
との外に、軽量であるようにするためには、0.5g/cm3
り小さいのが好ましい。
It is preferred that the hollow microspheres are glass. Because they are cheaper than plastic microspheres, they can also give the new reinforcing material both better compressive strength and better high temperature resistance. The average diameter of the microspheres is preferably 20-80 μm. Substantially larger microspheres are not currently commercially available and will be more expensive. Substantially smaller microspheres tend to give undesirably high densities when used in new reinforcing materials,
It will be necessary to use a large proportion of binder. The true particle density of the microspheres is greater than 0.5 g / cm 3 in order for the reinforcement product of the present invention to be strong and light in addition to being capable of absorbing the forces that occur in collisions. It is preferably small.

微小球は結合剤の20重量%未満を占めるべきである。な
ぜなら、それより高い割合では、結合剤は粘稠になり過
ぎ、セラミック大型球状体と混合しにくくなるからであ
る。微小球は結合剤の少なくとも2重量%を占めること
が好ましい。なぜなら、重量減少及び圧縮強度の増大の
如き有利な効果は、実質的に一層低い割合では殆ど無視
できるようになるからである。一層好ましくは、微小球
は結合剤の5〜10重量%を占める。
The microspheres should make up less than 20% by weight of the binder. At higher proportions, the binder becomes too viscous and difficult to mix with the ceramic spheroids. The microspheres preferably make up at least 2% by weight of the binder. This is because beneficial effects such as weight loss and increased compressive strength become almost negligible at substantially lower rates. More preferably, the microspheres comprise 5-10% by weight of the binder.

構造強度及び堅さが大きいことが重要になる場合、結合
剤の接着剤は、殆どのエポキシ樹脂及びフェノール系樹
脂の場合のように、強く靱性のある状態へ硬化すること
ができる熱硬化性樹脂組成物であるのが好ましい。弾力
性及びエネルギー吸収性が重要である場合、熱硬化性樹
脂組成物は、殆どのポリウレタンのように、軟らかく可
撓性の状態へ硬化するので好ましい。例えば、ビニル重
合体のような熱可塑性樹脂も接着剤として有用であるこ
とが判明している。
When high structural strength and stiffness are important, the binder adhesive is a thermosetting resin that can be cured to a strong and tough state, as with most epoxy and phenolic resins. It is preferably a composition. When elasticity and energy absorption are important, thermosetting resin compositions are preferred because they cure to a soft and flexible state, like most polyurethanes. For example, thermoplastics such as vinyl polymers have also been found to be useful as adhesives.

結合剤の量を補強用材料の50重量%以下に限定すること
により、隣接するセラミック大型球状体の間隔は、微小
球の平均直径以下になる傾向がある。実質的にそれより
大きな割合では、隣接するセラミック大型球状体の間は
望ましくない大きな間隔になり、圧縮強度及び高温抵抗
の両方が減少することになるであろう。更に、本発明の
補強された製品は、大きな密度を持ち空気の流通ができ
なくなり、そのため本発明の重要な目的が、達成できな
くなるであろう。一方結合剤が補強用材料の10重量%よ
り実質的に低くなると、本発明の補強された製品の圧縮
強度は悪くなるであろう。
By limiting the amount of binder to 50% by weight or less of the reinforcing material, the spacing between adjacent ceramic large spheres tends to be less than or equal to the average diameter of the microspheres. Substantially greater proportions would result in undesirably large spacing between adjacent ceramic large spheres, reducing both compressive strength and high temperature resistance. Moreover, the reinforced products of the present invention have a high density and impede the passage of air, so that the important object of the present invention will not be achieved. On the other hand, if the binder is substantially below 10% by weight of the reinforcing material, the reinforced product of the invention will have poor compressive strength.

結合剤の割合が、構造材料を補強するのに用いられる新
規な補強用材料の10〜40%である場合、得られる補強材
は三つの種類のエネルギー吸収性空隙を持つ:1)細胞状
セラミック大型球状体の各々の中にある内部空腔構造、
2)結合剤の各微小球内の中空部分、及び3)被覆され
た大型球状体の間に介在する間隙。従って、衝突の際、
補強材はそれら三つの種類の空隙の各々で潰れることが
でき、それによって衝突力を次第に吸収する。結合剤の
割合が高い所では、補強された製品は大きな構造強度を
有するが、幾らか小さなエネルギー吸収性を持ち、或る
用途では、その割合を充分高くし、本発明の補強された
製品が介在する間隙をもたないようにすることが好まし
いこともあるであろう。
When the proportion of binder is 10-40% of the new reinforcing material used to reinforce the structural material, the resulting reinforcing material has three types of energy absorbing voids: 1) Cellular ceramic An internal cavity structure within each of the large spheres,
2) Hollow portions within each microsphere of binder and 3) interstitial spaces between the coated large spheres. Therefore, in the event of a collision
The stiffener can collapse in each of these three types of voids, thereby gradually absorbing the impact force. Where the proportion of binder is high, the reinforced product has a high structural strength, but with some small energy absorption, in some applications the proportion is high enough that the reinforced product of the invention is It may be preferable to have no intervening gaps.

新規な補強用材料を配合するため、先ず微小球を、熱硬
化性樹脂組成物の如き液体接着剤中に均一に分散させて
結合剤を与えてもよい。次にその結合剤を一群のセラミ
ック大型球状体中に混合し、それによる被覆を与え、そ
の結合剤被覆大型球状体は成形体の如き補強された製品
に形成することができる。有用であることが判明してい
る別の配合方法は、二液型熱硬化性樹脂組成物の樹脂部
分と微小球とを混合し、この混合物をセラミック大型球
状体上に被覆し、然る後、その熱硬化性樹脂のための硬
化剤を被覆大型球状体と混合することである。別法とし
て、硬化剤を細胞状セラミック大型球状体上に被覆し、
然る後、樹脂と微小球との混合物を、その硬化剤被覆大
型球状体上に被覆してもよい。
To formulate the new reinforcing material, the microspheres may first be evenly dispersed in a liquid adhesive such as a thermosetting resin composition to provide the binder. The binder can then be mixed into a group of ceramic macrospheres to provide a coating thereby forming the binder-coated macrospheres into a reinforced article such as a shaped body. Another compounding method that has been found to be useful is to mix the resin portion of the two-part thermosetting resin composition with the microspheres and coat the mixture on a ceramic large sphere before , Mixing the curing agent for the thermosetting resin with the coated large spheres. Alternatively, a hardener is coated on the cellular ceramic large spheres,
Thereafter, the mixture of resin and microspheres may be coated onto the hardener coated large spheres.

新規な補強用材料は、構造材料の空洞中に注入すること
ができ、次に結合剤中の接着剤を硬化させ、大型球状体
を互いに且つ空洞の壁へ結合させる。
The new reinforcing material can be injected into the cavities of the structural material and then cure the adhesive in the binder, bonding the large spheres to each other and to the walls of the cavities.

新規な補強用材料を構造材料の空洞中に注入する代わり
に、乗り物製造業者は、構造材料中に適合する成形体を
補強用材料から成形し、その成形体を機械的に又は接着
剤のビード又はシートを用いて空洞中へ固定する方法を
選んでもよい。これによって組立工程の付近を汚染する
のを防ぎ、通常の組立工程手順と一層よく一致させるこ
とができる。
Instead of injecting the new reinforcing material into the cavity of the structural material, the vehicle manufacturer molds a molding that fits into the structural material from the reinforcing material and mechanically or with a bead of adhesive. Alternatively, a method of fixing in the cavity using a sheet may be selected. This prevents contamination around the assembly process and allows better alignment with the normal assembly process procedure.

〔詳細な記述〕[Detailed description]

本発明の補強用材料に用いるのに好ましい細胞状セラミ
ック大型球状体は、レアードの特許の細胞状セラミック
大型球状体、例えば3M社からのマクロライト細胞状セラ
ミック大型球状体である。
The preferred cellular ceramic large spheroids for use in the reinforcing material of the present invention are the Laird's patented cellular ceramic large spheroids, such as Macrolite cellular ceramic large spheroids from 3M Company.

好ましい中空微小球はガラスから作られており、例えば
3M社からのスコッチライト(Scotchlite)(商標名)ガ
ラス微小球である。
Preferred hollow microspheres are made of glass, for example
Scotchlite ™ glass microspheres from 3M Company.

結合剤に用いるのに好ましい接着剤は、硬化後、良好な
強度及び靱性を与えながら、高温に曝した時の劣化に対
し抵抗性のある熱硬化性樹脂組成物である。熱可塑性接
着剤も接着剤として用いられているが、自動車、航空
機、及び宇宙船に利用した時一般に起きるような高温に
曝されることが含まれる用途に対しては、熱硬化性樹脂
程適してはいない傾向を持つ。
The preferred adhesive for use in the binder is a thermosetting resin composition that, after curing, provides good strength and toughness while resisting degradation when exposed to high temperatures. Thermoplastic adhesives are also used as adhesives, but thermosetting resins are more suitable for applications involving exposure to the high temperatures commonly encountered in automotive, aircraft, and spacecraft applications. Not having a tendency.

本発明は図面を参照することにより一層容易に理解する
ことができるであろう。
The present invention may be more easily understood with reference to the drawings.

第1図に示された細胞状セラミック大型球状体(10)は
結合剤(12)の被覆を有する。結合剤は、接着剤(16)
中に均一に分散された多数の中空微小球(14)を含んで
いる。
The cellular ceramic large spheres (10) shown in FIG. 1 have a coating of binder (12). Binders, adhesives (16)
It contains a large number of hollow microspheres (14) uniformly dispersed therein.

第2図では、U型構造材料(20)は空洞を形作り、その
空洞には結合剤(12)の被覆によって一緒に結合された
細胞状セラミック大型球状体(10)を含んだ補強用材料
が満たされいる。第3図は、大型球状体及び中空微小球
の各々の中にある内部空腔構造体の外に、被覆された大
型球状体間、及び被覆大型球状体と構造材料(20)の壁
との間に介在する間隙(22)が存在することを示してい
る。
In FIG. 2, the U-shaped structural material (20) forms a cavity in which a reinforcing material containing cellular ceramic macrospheres (10) bound together by a coating of a binder (12) is provided. Are satisfied. FIG. 3 shows the inside of the large spherical body and the hollow microsphere inside each of the inner cavity structures, and between the coated large spherical bodies and between the coated large spherical body and the wall of the structural material (20). It indicates that there is an intervening gap (22).

第4図については下の実施例1で述べる。次の実施例
中、全ての部は重量による。実施例の製品をASTM C39−
86により圧縮強度について試験し、堅さを応力・歪み曲
線の初期傾斜から計算した。
FIG. 4 is described in Example 1 below. In the following examples all parts are by weight. The product of the example is ASTM C39-
Tested for compressive strength according to 86 and stiffness calculated from the initial slope of the stress-strain curve.

実施例1 この実施例では、細胞状セラミック大型球状体(3M社か
らのマクロライトML714);50〜70μmの平均直径を有す
る中空ガラス微小球(3M社からのスコッチライトC15/25
0ガラス微小球);及び2部の二液型の液体ビスフェノ
ール/エピクロルヒドリン エポキシ樹脂(シェル・ケ
ミカル社からのエポン“Epon"828)と、1部のジエチレ
ントリアミン含有硬化剤との熱硬化性樹脂組成物である
接着剤、芳香族炭化水素油、及びノニルフェノールを用
いた。ガラス微小球と接着剤をプロペラ混合器を用いて
一緒に混合し、13%の微小球を含む結合剤を与えた。そ
の結合剤を低剪断混合器中でセラミック大型球状体と混
合し、注入可能な骨材を形成した。これを円筒状紙容器
中に注入し、プランジャーを有する振動盤上で振動させ
て詰め込み、均一な充填を行わせた。次にその容器を12
1℃の炉中に2時間入れ、エポキシ樹脂組成物を硬化さ
せ、それによって28%の結合剤含有量を有する円筒状成
形体試料を形成した。
Example 1 In this example, cellular ceramic macrospheres (Macrolite ML714 from 3M); hollow glass microspheres with an average diameter of 50-70 μm (Scotchlite C15 / 25 from 3M).
0 glass microspheres); and 2 parts of a two-part liquid bisphenol / epichlorohydrin epoxy resin (Epon "Epon" 828 from Shell Chemical Co.) and 1 part of a diethylenetriamine-containing curing agent. Adhesive, aromatic hydrocarbon oil, and nonylphenol were used. The glass microspheres and adhesive were mixed together using a propeller mixer to give a binder containing 13% microspheres. The binder was mixed with ceramic macrospheres in a low shear mixer to form an injectable aggregate. This was poured into a cylindrical paper container, vibrated on a vibrating plate having a plunger, and packed to make uniform filling. Next, the container 12
The epoxy resin composition was allowed to cure in a 1 ° C. oven for 2 hours, thereby forming a cylindrical compact sample having a binder content of 28%.

この成形体を、ガラス微小球を除いた点を除き、同じや
り方で作った他の二つの成形体と比較して試験した。結
果を表Iに示す。
This compact was tested in comparison with two other compacts made in the same manner except that the glass microspheres were omitted. The results are shown in Table I.

図面の第3図 実施例1と同じやり方で別の成形体試料を作った。但し
結合剤の量を変え、ガラス微小球が結合剤の10%を占め
るようにした。成形体の圧縮強度は、下の表IIに報告し
た通りであり、図面の第3図中四角でプロットされてお
り、それによって第3図の曲線(30)が描かれている。
Figure 3 of the Drawing Another molded body sample was made in the same manner as in Example 1. However, the amount of binder was changed so that the glass microspheres occupied 10% of the binder. The compressive strength of the compacts, as reported in Table II below, are plotted in the squares in Figure 3 of the drawing, thereby plotting the curve (30) in Figure 3.

比較のため、結合剤の量を変えた点を除き、比較例Bと
同じやり方で成形体を作った。それらの圧縮強度は、下
の表IIに報告した通りであり、図面の第3図中丸でプロ
ットされており、それによって第3図の曲線(32)が描
かれている。
For comparison, molded articles were made in the same manner as Comparative Example B, except that the amount of binder was changed. Their compressive strengths, as reported in Table II below, are plotted as circles in Figure 3 of the drawing, thereby plotting curve (32) in Figure 3.

表II ガラス微小球含有成形体: 結合剤(%) 18 27 36 45 圧縮強度(MPa) 4.6 5.5 11.3 15.0 ガラス微小球を除いた成形体: 接着剤(%) 14.3 25 33.3 圧縮強度(MPa) 3.8 4.4 5.2Table II Molds containing glass microspheres: Binder (%) 18 27 36 45 Compressive strength (MPa) 4.6 5.5 11.3 15.0 Molds excluding glass microspheres: Adhesive (%) 14.3 25 33.3 Compressive strength (MPa) 3.8 4.4 5.2

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、接着剤と中空ガラス微小球の結合剤被覆を有
し、多数の同様な結合剤被覆セラミック大型球状体と一
緒になって本発明の補強用材料を与えている細胞状セラ
ミック大型球状体を通る概略的断面図である。 第2図は、第1図の結合剤被覆セラミック大型球状体の
多数から作られた補強用材料が充填された空洞を有する
構造材料の部分的概略的断面図である。 第3図は、第2図の線3−3に沿って取った部分的拡大
断面図である。 第4図は、本発明の補強用材料を用いて作られた成形体
の圧縮強度に対する、結合剤含有量の変化の影響を示す
グラフである。 10……大型球状体、12……結合剤被覆、 14……中空微小球、16……接着剤、 20……構造材料、22……間隙。
FIG. 1 shows a cellular ceramic macrosphere having a binder coating of adhesive and hollow glass microspheres, together with a number of similar binder-coated ceramic macrospheres to provide the reinforcing material of the present invention. It is a schematic sectional drawing which passes along a spherical body. 2 is a partial schematic cross-sectional view of a structural material having a cavity filled with a reinforcing material made from many of the binder-coated ceramic large spheres of FIG. FIG. 3 is a partially enlarged sectional view taken along line 3-3 of FIG. FIG. 4 is a graph showing the influence of a change in the binder content on the compressive strength of a molded body made using the reinforcing material of the present invention. 10 …… Large spherical body, 12 …… Binder coating, 14 …… Hollow microsphere, 16 …… Adhesive, 20 …… Structural material, 22 …… Gap.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも0.2mmの直径を有する細胞状セ
ラミック大型球状体、及び中空微小球と接着剤との混合
物からなる結合剤からなる補強材料で、前記微小球が20
〜80μmの平均直径及び0.6g/cm3より小さな真の粒子密
度を有し、前記結合剤の2〜20重量%を占めており、前
記結合剤が前記補強材料の10〜50重量%を占めている補
強材料。
1. A reinforcing material comprising a cellular ceramic large sphere having a diameter of at least 0.2 mm and a binder comprising a mixture of hollow microspheres and an adhesive, said microspheres comprising 20
Having an average diameter of -80 μm and a true particle density of less than 0.6 g / cm 3 , accounting for 2-20% by weight of the binder, the binder accounting for 10-50% by weight of the reinforcing material. Reinforcing material.
【請求項2】接着剤が熱硬化性樹脂組成物である請求項
1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the adhesive is a thermosetting resin composition.
【請求項3】少なくとも0.2mmの直径を有する細胞状セ
ラミック大型球状体、 20〜80μmの平均粒径、0.6g/cm3より小さな真の粒子密
度を有する中空微小球、及び 前記微小球を互いに結合し、大型球状体へ結合する接着
剤、 からなり、然も前記微小球が微小球+接着剤の合計の2
〜20重量%を占め、前記微小球+接着剤の合計が成形体
の10〜50重量%を占る補強材料成形体。
3. Cellular ceramic large spheres with a diameter of at least 0.2 mm, hollow microspheres with an average particle size of 20-80 μm, a true particle density of less than 0.6 g / cm 3 , and said microspheres with respect to each other. It consists of an adhesive that binds to and bonds to a large sphere, and the microspheres still have a total of 2 of the microspheres and the adhesive.
A reinforcing material molded body that occupies -20% by weight, and the total amount of the microspheres and the adhesive accounts for 10-50% by weight of the molded body.
【請求項4】接着剤が熱硬化性樹脂である請求項3に記
載の補強材料成形体。
4. The reinforcing material molded body according to claim 3, wherein the adhesive is a thermosetting resin.
【請求項5】微小球+熱硬化性樹脂の合計が成形体の40
重量%より少なく、被覆された大型球状体の間に空隙が
存在し、それによって成形体を通して空気が流通できる
請求項3に記載の補強材料成形体。
5. The total of microspheres + thermosetting resin is 40
A reinforcing material shaped body according to claim 3, which is less than wt% and in which there are voids between the coated large spheres, which allows air to flow through the shaped body.
【請求項6】a)中空微小球を液体接着剤中に分散させ
て均質な結合剤を与え、然も、前記微小球が20〜80μm
の平均直径及び0.6g/cm3より小さな真の粒子密度を有
し、前記結合剤の2〜20重量%を占めており、そして b)一群の細胞状セラミック大型球状体を前記結合剤で
被覆し、前記結合剤が、得られる補強材料の10〜50重量
%を占めるようにし、然も前記大型球状体が少なくとも
0.2mmの直径を有する、連続的工程からなる補強材料の
製造方法。
6. A) Dispersing hollow microspheres in a liquid adhesive to give a homogeneous binder, said microspheres being 20-80 .mu.m.
Having a mean particle diameter of less than 0.6 g / cm 3 and a true particle density of less than 0.6 g / cm 3 and accounting for 2 to 20% by weight of said binder, and b) coating a group of cellular ceramic macrospheres with said binder. However, the binder makes up 10 to 50% by weight of the reinforcing material obtained, and at least the large spheres are at least
A method of manufacturing a reinforcing material with a diameter of 0.2 mm, comprising a continuous process.
【請求項7】液体接着剤が二液型熱硬化性樹脂組成物の
樹脂部分であり、工程b)に続き、被覆された大型球状
体と、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化剤部分とを混合す
る工程が行われる請求項6に記載の方法。
7. A liquid adhesive is a resin part of a two-part thermosetting resin composition, and following step b), a coated large spherical body and a hardening agent part of the thermosetting resin composition. 7. The method of claim 6, wherein the step of mixing is performed.
【請求項8】液体着剤が二液型熱硬化性樹脂組成物の樹
脂部分であり、工程b)の前に、大型球状体と、前記熱
硬化性樹脂組成物の硬化剤部分とを混合する工程が行わ
れる請求項6に記載の方法。
8. The liquid adhesive is a resin part of a two-part thermosetting resin composition, and the large spherical body is mixed with the curing agent part of the thermosetting resin composition before step b). The method according to claim 6, wherein the step of performing is performed.
【請求項9】空洞をもって形成された構造材料を補強す
る方法において、 a)少なくとも0.2mmの直径を有する細胞状セラミック
大型球状体、20〜80μmの平均直径及び0.6g/cm3より小
さな真の粒子密度を有する中空微小球、及び前記微小球
を互いに結合し、大型球状体へ結合する接着剤からなる
補強材料成形体で、然も前記微小球が微小球+接着剤の
合計の2〜20重量%を占め、前記微小球+接着剤の合計
が該成形体の10〜50重量%を占る補強材料成形体を前記
空腔中へ挿入し、 b)前記成形体を前記空洞の壁に接着結合する、 諸工程からなる構造材料補強方法。
9. A method of reinforcing a structural material formed with cavities, comprising: a) a cellular ceramic large spheroid having a diameter of at least 0.2 mm, an average diameter of 20-80 μm and a true diameter of less than 0.6 g / cm 3 . A reinforcing material molded body composed of hollow microspheres having a particle density and an adhesive that bonds the microspheres to each other and bonds to a large spherical body, and the microspheres are 2 to 20 in total of the microspheres and the adhesive. A reinforcing material compact, which accounts for 10% by weight and the total of the microspheres + adhesive accounts for 10 to 50% by weight of the compact, is inserted into the cavity, b) the compact on the wall of the cavity A method of reinforcing structural materials that consists of various steps of adhesive bonding.
【請求項10】セラミック大型球状体の平均直径が1〜
3mmである請求項9に記載の方法。
10. An average diameter of a large ceramic spherical body is 1 to
The method according to claim 9, which is 3 mm.
JP2213609A 1989-08-11 1990-08-10 Cellular ceramic reinforcement material Expired - Lifetime JPH0679983B2 (en)

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