JPH07112501A - 複合積層構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂発泡体に繊維補強樹脂板を融着した成形
品に於いて、それらの樹脂として熱可塑性樹脂を使用す
ると共に、融着時に樹脂発泡体が変形せず、強固に接合
された複合積層構造体を提供する。 【構成】 繊維補強樹脂板の積層体（１）と樹脂発泡体
との間に断熱層（４−１）を設けて成る複合積層構造
体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維補強樹脂板を複数枚
積層して一体化させた積層体を樹脂発泡体に接合して成
る複合積層構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂発泡体の外面に繊維補強された樹脂
層を設けた高い強度を有する複合積層構造体は、大きさ
のわりに軽量で、自動車用バンパー、車両用天井材の補
強体、コンクリートパネル等に使用されている。従来、
この複合積層構造体を構成する樹脂には熱硬化性樹脂が
用いられており、この複合積層構造体は、樹脂発泡体の
表面に補強繊維を載せ、その面に溶融した樹脂を含浸さ
せた後、その樹脂を硬化させるハンドレイアップ法や、
樹脂発泡体に予め製造してある繊維補強熱硬化性樹脂板
を接着剤で貼り付けて製造されている。

【０００３】しかし、上記の方法で製造された複合積層
構造体には、繊維補強樹脂層と樹脂発泡体が剥離し易い
という問題がある。また、熱硬化性樹脂を使用している
ため、その再利用は難しく、樹脂発泡体に熱可塑性樹脂
が使用されていても分離は困難であり、使用後は丸ごと
産業廃棄物となるという問題がある。そこで、再利用が
容易な熱可塑性樹脂を用いた複合積層構造体の製造が検
討されている。この複合積層構造体は、樹脂が溶融して
いる繊維補強樹脂板の積層体を樹脂発泡体に融着するも
のであり、その接着性には問題はないが、その製造に際
し、溶融した積層体の熱で樹脂発泡体の積層体との接面
が溶融し、変形、収縮するため、所望の形状にならない
という問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、繊維補強樹脂板の積層体と樹脂発泡体を貼
り合わせた成形品に於いて、それらが剥離せず、再利用
が可能で、製造時に樹脂発泡体が変形しない複合積層構
造体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、積層体と
樹脂発泡体とから成る複合積層構造体に於いて、その両
者を断熱層を介して接合することによって達成される。

【０００６】

【発明を実施するための最良の様態】以下、本発明につ
いて詳説する。本発明で用いる積層体を構成する繊維補
強樹脂板としては、連続繊維を一方向に引き揃えた繊維
シート、又は、織布を骨材とし、これに熱可塑性樹脂を
含侵させたものが用いられる。上記骨材となる繊維とし
ては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維（登録商標
「ケプラー」等）等の合成樹脂繊維、炭化ケイ素繊維等
の無機繊維、チタン繊維、ボロン繊維、ステンレス等の
金属繊維、その他公知の繊維が用いられる。

【０００７】一方、上記骨材間に含浸される熱可塑性樹
脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、高密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリエ
ーテルイミド（商標「ＵＬＴＥＭ」）、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等が挙げら
れるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

【０００８】この繊維補強樹脂板の具体例としては、例
えば特許公告公報平成４−４２１６８号に記載されてい
る方法により製造され、直径１３μｍのガラス繊維を１
８００本束ねて成るヤーンをγ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシランで表面処理し、このヤーン１００
本を均一に引っ張りながら幅２００ｍｍに揃え、そのま
ま熱溶融した熱可塑性樹脂に接触含侵させ、熱ロールで
余分な樹脂をしごき落として製造される。

【０００９】一般に、補強繊維を含有しない熱可塑性樹
脂板は加熱溶融状態ではその平板性を保ち得ないが、繊
維の容積含有率が３０％以上の場合には、溶融した樹脂
が繊維間から流出することはなく、その形状を保持し得
るものであり、また、繊維の容積含有率が８０％を越え
ると、クラックなどが生じ、良好な製品を得ることがで
きない。そのため、繊維補強樹脂板の繊維の容積含有率
は３０％以上８０％以下にする必要がある。

【００１０】このようにして製造される繊維補強樹脂板
は厚さ０．０５〜５ｍｍ程度のシートであるので、これ
を厚さ１〜５ｍｍになるよう必要な枚数積層し、繊維補
強樹脂板を構成する熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱
した熱板で０．５ＭＰａ以下の圧力で挟んで脱気しなが
ら一体化させて積層体として使用することが推奨され
る。このようにして製造された積層体の例は表１に示さ
れている。

【表１】

【００１１】また、樹脂発泡体としては、ポリエチレン
発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体、
ポリスチレン発泡体又はポリプロピレン発泡体を外層に
有するポリスチレン発泡体等が挙げられる。これらの樹
脂発泡体は、独立気泡のものでも連通気泡のものでも良
いが、独立気泡体の方が強度が高いため推奨される。ま
た、樹脂発泡体の発泡倍率は１００倍以下とし、製品の
用途に応じて選定されるが、２〜５０倍が望ましい。発
泡倍率が２倍以下であると、コストが掛かる割に強度が
向上せず、また、重量が増すので振動等により疲労破壊
を生じ易くなり、さらに、５０倍又は１００倍を越える
と通常要求される強度が得られなくなる。また、樹脂発
泡体は、架橋体でも無架橋体でもよく、その形状も自由
に選定でき、例えば板状、棒状、ボール状などであって
もよく、さらに、所望の形状に成形したものであっても
よい。

【００１２】本発明に使用される断熱層を構成する材料
としては、熱伝導率が低く、適度の接着強度を有するも
のであれば何であってもよく、例えば、樹脂発泡体の発
泡倍率より低く、それと同種類の樹脂を使用した発泡
体、樹脂発泡体と同種類の樹脂製の樹脂シート、繊維補
強樹脂板、不織布、その他の断熱材が利用できる。断熱
層の厚さは、積層体が保持している熱が樹脂発泡体に伝
わらない程度の厚さでなければならないが、通常は０．
１〜５ｍｍで充分である。本発明に於いては、断熱層を
樹脂発泡体が溶融する温度に熱した熱板に接触させ、断
熱層が充分加熱されたらそれを熱板から離し、樹脂発泡
体の表面に接触させて融着させたり、単に接着剤で接合
するなどして、断熱層と樹脂発泡体を予め一体化させ、
これを発泡芯材とする。こうして製造された発泡芯材の
例は表２に示されている。

【表２】

【００１３】発泡芯材の断熱層が設けられた面に、脱気
が終了し、かつ、樹脂が溶融している繊維補強樹脂板の
積層体を重ね、金型で挟んで圧力を加えた後、冷却し、
一体化させる。この金型には、樹脂発泡体の溶融防止、
成形サイクルの向上の観点から、冷却装置が設けられる
ことが推奨され、ここで加えられる圧力は、樹脂発泡体
が圧壊しない範囲で選定されるが、通常０．５ＭＰａ以
下とすることが推奨される。

【００１４】なお、資源の再利用の観点から、一つの複
合積層構造体を構成する繊維補強樹脂板、断熱材及び樹
脂発泡体に用いられる熱可塑性樹脂は、同一種類に統一
することが推奨される。また、断熱材及び積層体は、樹
脂発泡体の全面を覆うように設けてもよい。

【００１５】以下、図面により本発明の実施例について
説明する。図１は本発明に係る複合積層構造体に用いる
積層体の繊維補強樹脂板の積層の仕方を示す説明図、図
２は図１の積層体を一体化する工程を示す側面図、図３
は図２の積層体を平板状の発泡芯材の両面に配置する工
程を示す側面図、図４は積層体と発泡芯材を一体化する
工程を示す側面図、図５は図２の積層体を角柱状の発泡
芯材の長側面全面に巻き付ける工程を示す斜視図、図６
は図５の積層体と発泡芯材を一体化する工程を示す斜視
図である。図中、１は積層体、２は離型用のテフロンフ
ィルム、３はプレス熱板、４及び４０は発泡芯材、４−
１及び４０−１は断熱層、５は冷却プレス、５０は型材
である。

【００１６】先ず、図１について説明する。積層体１
は、１６枚の繊維補強樹脂板１−１〜１−１６を積層し
たものである。この繊維補強樹脂板１−１〜１−１６
は、図に示されるように、繊維補強樹脂板１−１、１−
３、１−５、１−７、１−１０、１−１２、１−１４、
１−１６の繊維１ａがＸ軸方向を向き、他の繊維補強樹
脂板１−２、１−４、１−６、１−８、１−９、１−１
１、１−１３、１−１５の繊維１ｂがＹ軸方向を向くよ
う積層される。なお、この繊維の配向方向は、この構造
体を用いて製造される最終的な製品の形状や使用中に作
用する応力などに応じて適切に変更されるものである。

【００１７】次に、図２に示されるように、上記積層体
１の両面にテフロンフィルム２を配置し、それを２４０
℃に加熱したプレス熱板３で挟み、２ＫＰａの圧力で５
分間加圧して予熱した後、プレス熱板３から取り出して
貼り付いているテフロンフィルム２の一方を剥がし、こ
れとおなじものを二組用意する。次に、図３に示したよ
うに積層体１のテフロンフィルム２が剥がされた面が、
断熱層４−１を有する発泡芯材４に接するよう積層体１
を発泡芯材４の両面にそれぞれ配置し、図４に示したよ
うに６０℃に保温された冷却プレス５で挟み、２ＫＰａ
の圧力で１分間加圧冷却してから取り出し、テフロンフ
ィルム２を剥がし、板状の複合積層構造体を得た。

【００１８】次に、図５について説明する。ここで使用
される発泡芯材４０は角柱型であり、その側面全面に断
熱層４０−１を有する。この発泡芯材４０の周囲に、予
熱された上記積層体１を張力を与えながら巻き付け、図
６に示したように、型材３０で周囲から押さえて冷却
し、角柱状の複合積層構造体を得た。

【００１９】以下、先に表１及び表２に示した繊維補強
樹脂板及び発泡芯材を用いて、本発明に係る複合積層構
造体と、参考のために従来の複合積層構造体を試作し、
比較テストを行った。その仕上がり具合は表３に示され
ている。

【表３】

【００２０】これらの試作品の出来具合から、本発明に
係る複合積層構造体を構成する繊維補強樹脂板の補強繊
維の含有率は、３０％以上８０％以下でなければ製品の
仕上がりが悪くなること、及び、断熱層を有しない樹脂
発泡体に直接積層体を融着させると樹脂発泡体が溶融
し、変形してしまうことがわかる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る複合積層構造体は、上記の
如く構成されるから、本発明によるときは、繊維補強樹
脂板と樹脂発泡体は断熱材を挟んで強固に熱融着されて
いるため剥離せず、樹脂に熱可塑性樹脂を使用している
ため再利用が可能で、繊維補強樹脂板の溶融熱は断熱層
で遮断され樹脂発泡体には伝わらないので樹脂発泡体が
溶融し、変形することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合積層構造体に用いる積層体の
繊維補強樹脂板の積層の仕方を示す説明図である。

【図２】図１の積層体を一体化する工程を示す側面図で
ある。

【図３】図２の積層体を平板状の発泡芯材の両面に配置
する工程を示す側面図である。

【図４】積層体と発泡芯材を一体化する工程を示す側面
図である。

【図５】図２の積層体を角柱状の発泡芯材の長側面全面
に巻き付ける工程を示す斜視図である。

【図６】図５の積層体と発泡芯材を一体化する工程を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・積層体 １−１〜１−１６・・・繊維補強樹脂板 １ａ・・・・・・・・・繊維 １ｂ・・・・・・・・・繊維 ２・・・・・・・・・・テフロンフィルム ３・・・・・・・・・・プレス熱板 ４・・・・・・・・・・発泡芯材 ４０・・・・・・・・・発泡芯材 ４−１・・・・・・・・断熱材 ４０−１・・・・・・・断熱材 ５・・・・・・・・・・冷却プレス ５０・・・・・・・・・型材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】一般に、補強繊維を含有しない熱可塑性樹
脂板は加熱溶融状態ではその平板性を保ち得ないが、繊
維の重量含有率が４０％以上の場合には、溶融した樹脂
が繊維間から流出することはなく、その形状を保持し得
るものであり、また、繊維の重量含有率が８５％を越え
ると、クラックなどが生じ、良好な製品を得ることがで
きない。そのため、繊維補強樹脂板の繊維の重量含有率
は４０％以上８５％以下にする必要がある。

フロントページの続き (72)発明者 田邊 浩史 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）を積
   層して成る積層体（１）を樹脂発泡体に熱融着して貼り
   合わせた成形品に於いて、積層体（１）と樹脂発泡体と
   の間に断熱層（４−１）を設けたことを特徴とする複合
   積層構造体。
2. 【請求項２】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）が、
   一方向に配列された繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたシ
   ートである請求項１に記載の複合積層構造体。
3. 【請求項３】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）が、
   織布に熱可塑性樹脂を含浸させたシートである請求項１
   に記載の複合積層構造体。
4. 【請求項４】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）が、
   織布に熱可塑性樹脂を含浸させたシートを所望の枚数積
   層して一体化させた積層体（１）である請求項１に記載
   の複合積層構造体。
5. 【請求項５】積層体（１）が、繊維補強樹脂板（１−１
   〜１−１６）を、その繊維配向を変えて所望の枚数積層
   して一体化して成る請求項１ないし４に記載の複合積層
   構造体。
6. 【請求項６】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）の容
   積繊維含有率が３０％以上８０％以下である請求項１な
   いし５のいずれか一に記載の複合積層構造体。
7. 【請求項７】樹脂発泡体の材料が熱可塑性樹脂である請
   求項１ないし６のいずれか一に記載の複合積層構造体。
8. 【請求項８】樹脂発泡体の発泡倍率が２倍以上５０倍以
   下である請求項１ないし７のいずれか一に記載の複合積
   層構造体。
9. 【請求項９】断熱層（４−１）が樹脂発泡体より発泡倍
   率が低い発泡体である請求項１ないし８のいずれか一に
   記載の複合積層構造体。
10. 【請求項１０】断熱層（４−１）が樹脂シートである請
    求項１ないし８のいずれか一に記載の複合積層構造体。
11. 【請求項１１】断熱層（４−１）が繊維補強樹脂板であ
    る請求項１ないし８のいずれか一に記載の複合積層構造
    体。
12. 【請求項１２】断熱層（４−１）が不織布である請求項
    １ないし８のいずれか一に記載の複合積層構造体。
13. 【請求項１３】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）、
    発泡体及び断熱層（４−１）を構成する樹脂が同種類の
    熱可塑性樹脂である請求項１ないし１２のいずれか一に
    記載の複合積層構造体。
14. 【請求項１４】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）、
    発泡体及び断熱層（４−１）を構成する樹脂がポリプロ
    ピレン系樹脂である請求項１ないし１２のいずれか一に
    記載の複合積層構造体。
15. 【請求項１５】繊維補強樹脂板（１−１〜１−１６）、
    発泡体及び断熱層（４−１）を構成する樹脂がポリスチ
    レン系樹脂である請求項１ないし１２のいずれか一に記
    載の複合積層構造体。