JPH071624A - 繊維強化プラスチック板及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のものは、ＦＲＰと他の樹脂とを積層
してパネル構造体とするとき、強力に前記樹脂層と結合
して一体化すると共に該樹脂層も補強することができる
ＦＲＰを提供する。 【構成】 本発明の構成は、ＦＲＰの基材樹脂に対する
溶解度の大なる集束剤で処理されたガラス繊維を基盤上
に敷設し、その上に溶解度の小なる集束剤で処理された
ガラス繊維を敷設し、これに基材樹脂を含浸後、その上
面をフイルムで覆って該基材樹脂を硬化させた後、基盤
から脱型して片面が平滑面、他方の片面が粗面であるＦ
ＲＰをうるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維強化プラス
チック、特にサンドイッチ構造のパネルの表面用板材と
して好適な片面が平滑面、他方の片面が巣状粗面である
ガラス繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰという）及び
その製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＦＲＰ板を用いた積層構造体
として、例えば、該ＦＲＰ板間に、ウレタン樹脂等を注
入発泡させたサンドィッチパネル等が使用されている。
しかしながら、このような構造体はＦＲＰと中間層の発
泡体との強度比が大きいため、これらパネルに局部的に
曲げやせん断の外力が加わった場合、ＦＲＰ板と発泡体
との界面における剥離もしくは界面近傍の発泡体が破断
が生じやすい欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この改良のために、従
来、ＦＲＰの片表面をサンディング処理、ブラスト処理
等で粗面にする方法、片面が凹凸面となるハンドレイア
ップ成形法等で得られたＦＲＰが採用されている。しか
しながら、工程数が増加する上、さして効果が上らない
欠点があった。かかる現状にかんがみ本発明者等は、鋭
意研究の結果ＦＲＰ板を改良し、積層構造体の成形時に
該ＦＲＰ板中のガラス繊維を芯材たる発泡体と共有させ
ることにより、従来のサンドイッチパネルにおける前記
のような問題点が解決される知見を得、本発明に至っ
た。本発明の目的は上記のようなサンドイッチ構造のパ
ネルを作成する際の問題点を解決したＦＲＰ及びその製
造方法を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のＦＲＰ板は、上
記の目的を達成するため、一方の面は強化繊維の構成単
位が基材樹脂と一体となつて平滑面を形成し、他方の面
は強化繊維の構成単位が樹脂と一体となって平滑面を形
成することなく、繊維状で単独で存在し、かつその構成
単位がプラスチック板本体の板厚方向に複数の段を形成
している粗面に構成したものである。

【０００５】本発明のＦＲＰ板を得るには、基盤上に、
基材樹脂に対する溶解度の大なる集束剤で処理されたガ
ラス繊維を敷設し、その上部に基材樹脂に対する溶解度
の小なる集束剤で処理されたガラス繊維を敷設した後、
該繊維層に所定量の基材樹脂を含浸し、その上部を凹凸
加工したフイルムで覆って樹脂を硬化せしめた後、基盤
から脱型させる方法が好ましい。

【０００６】本発明のＦＲＰ板は、例えば、樹脂とし
て、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェーノー
ル等の液体の熱硬化性樹脂、もしくは、これら樹脂に炭
酸カルシウム、ガラスバルーン等の骨材を配合させたも
のがあげられ、また強化用繊維としては、ガラス、カー
ボン、ポリエステル等の材質で、チョプドストランド、
チョプドスランドマツト、コンティニィアスフィラメン
トマット、不織布、クロス、ロービンングクロス等の形
状のもので構成されたものなどがあげられる。ただし、
本発明でいう粗面が片面に形成されていることが必要な
ため、当該粗面側において使用される強化繊維は、チョ
ップドストランド、チョプドスランドマット、コンティ
ニィアスフィラメントマットである必要がある。さらに
は、該粗面側の強化繊維の構成単位はストランドである
ことが好ましく、かかるためにも樹脂に対して溶解度の
小さい集束剤で処理されたものが好ましい。クロス、ロ
ービングクロス等の平面状織物は、当該粗面を形成しな
いので粗面側には使用できない。

【０００７】本発明において前記片面に形成される粗面
は、ＦＲＰの表面に位置するチョップドストランド、チ
ョップドストランドマツト、コンティニュアスフィラメ
ントマット等のガラス繊維の構成単位であるストランド
が、樹脂マトリックス中に包含されてしまうのでなく、
単独の繊維状の形で独立して板厚方向に複数の段を形成
して存在している状態をなしており、いわゆる巣と表現
される状態をいう。ここで、ガラス繊維の各構成単位
は、ＦＲＰ表面から容易に脱落してはいけない為、その
一部分は必ず樹脂で濡れており、その硬化した樹脂でＦ
ＲＰとつながつていることが必要である。

【０００８】本発明で得られる強化プラスチックの断面
を摸式的に図１に示す。実際には、ガラス繊維は複雑な
絡み方をして分散分布しているが、ここではガラス繊維
の構成単位が規則的に直交し、かつ、きれいな層状に数
層重なっている摸式図で表現した。ここで、Ａはガラス
繊維のストランドなる構成単位、Ｂは樹脂、Ｃはほぼ連
続的に形成された上面側の樹脂の表面、Ｄは下面側の樹
脂表面、その上面に巣状部Ｅが形成されている。Ｆはそ
の内部に形成された空気層である。比較として、同様な
摸式図にて、通常の平滑面を有するＦＲＰの断面を図２
に、通常のハンドレイアップ成形法やサンディング処理
で得られる強化プラスチックの断面を図３に示す。ここ
で、それぞれＡはガラス繊維の構成単位、Ｂは樹脂、Ｃ
´及びＣ´´は連続的に形成された上面側の樹脂の表
面、Ｄは下面側の樹脂表面である。

【０００９】樹脂に対する溶解度の小なる集束剤で処理
されたガラス繊維とは、通常溶解度が５０％以下の集束
剤で処理されたものであり、チョップドストランド、チ
ョップドストランドマット、コンティニュアスフィラメ
ントマット等の嵩高な形状がえられるものが使用しう
る。この場合、ガラス繊維はほとんどフィラメントまで
に解繊しないため、ストランドの形態なる構成単位で存
在することになる。クロス、ロービングクロス等の平面
状織物は、本発明でいう巣状粗面を形成しにくいので、
あまり適さない。樹脂に対する溶解度は、ＦＲＰを構成
するガラス繊維と樹脂の使用比率、集束剤の繊維への付
着量及び集束剤の樹脂に対する溶解速度と樹脂の硬化速
度との関係等により変動する為、一律に限定できる性格
のものでないが、少なくとも５０％以下のものであれば
使用しうる。ここでいう溶解度とは、繊維に付着されて
いる集束剤と、繊維を樹脂に十分な時間浸漬した後の樹
脂に溶解した集束剤の割合を意味する。

【００１０】樹脂に対する溶解度の大なる集束剤で処理
されたガラス繊維とは、溶解度が通常５０％以上の集束
剤で処理されたものであり、チョップドストランド、チ
ョップドストランドマット、不織布なる形状のものが使
用しうる。この溶解度も、ＦＲＰを構成するガラス繊維
と樹脂の使用比率、集束剤の繊維への付着量及び集束剤
の樹脂に対する溶解速度と樹脂の硬化速度との関係等に
より変動する為、一律に限定できる性格のものでない
が、少なくとも５０％を超えるものであれば使用しう
る。

【００１１】ここで、樹脂に対する溶解度の小なる集束
剤で処理されたガラス繊維層と樹脂に対する溶解度の大
なる集束剤で処理されたガラス繊維層との２層を併用す
ることについて説明する。樹脂に対する溶解度の小なる
集束剤で処理されたガラス繊維だけを使用して、本発明
に類似した粗面を有するＦＲＰを得ることは可能であ
る。しかしながら、この場合通常、粗面は両面に形成さ
れてしまう。ときには下側の面がかかる粗面まで至らな
いにしても気泡、巣の多発した状態の平滑面であって、
本発明の意図する平滑面は得られず強化プラスチックと
しての価値がない。これは、ガラス繊維が嵩高を維持す
る力が強いため、かかるガラス繊維間を充足するための
樹脂量が不足し、外部より空気を取り込む結果、上側の
面のみならず下側の面も巣状、もしくは、巣の発生した
平滑面になるものである。すなわち、この外部よりの空
気の取り込みが下層まで及ぶためであり、これに抗す為
に樹脂に対する溶解度の大なる集束剤で処理されたガラ
ス繊維を下層に用いることが重要である。

【００１２】かかるため、上層に用いるガラス繊維と下
層に用いるガラス繊維の使用比率は、特に限定されるも
のではないが、少なくとも下層に用いるガラス繊維は１
０％以上であることが好ましい。本発明は、当該溶解度
の異った２種のガラス繊維を上下層に併用することが必
要であり、従って、他の目的で当該２層間もしくは２層
のさらに下層にクロス、ロービングクロス等の織物形状
のガラス繊維を併用することもある。

【００１３】樹脂とガラス繊維の構成比について説明す
る。繊維強化プラスチックは、使用するガラス繊維形状
により適切な樹脂とガラス繊維の構成比の範囲がある
が、固体である繊維以外の空間を液状の樹脂で充填せし
めたものである。したがって、かかる空間と同等以上の
体積の樹脂量を使用すれば、両面が平滑面を有するもの
がえられうる。逆に、かかる空間よりもかなり小さい体
積の樹脂量を使用すれば、本発明でいう巣状粗面が形成
できるはずである。しかしながら、得られるＦＲＰは、
通常、気泡を内部に大量に包含した両面が粗面を有する
ものとなり、樹脂とガラス繊維の構成比だけをコントロ
ールして本発明でいう粗面を安定して得ることは困難で
ある。本発明においても、巣状粗面と平滑面を同時に得
るためには、樹脂とガラス繊維との構成比は全く無関係
な因子とはいえないが、かかる構成比が限定されるもの
ではなく、通常のＦＲＰに適用されている構成比が適用
できる。

【００１４】本発明のＦＲＰの製造に当って用いる基盤
は、フイルム、ガラス板、樹脂型、金属型等の通常にガ
ラス繊維強化プラスチックを製造する際に使用されるも
のが適用できる。これらの基盤上でＦＲＰは積層硬化さ
れるが、樹脂が硬化するまでの期間、樹脂に含有される
モノマー類の飛散防止、異物の付着防止等のために上面
をフイルムで覆うことが好ましい。フイルムとしては、
スムースフラットなるものを使用しうるが、フイルム下
面に沿って樹脂膜の形成が時として起こる場合がある。
この場合、ＦＲＰの表面に樹脂膜による平滑面が部分的
に形成される結果、巣状粗面部の割合が減少してしま
う。したがって凹凸加工してあるフイルムを使用するこ
とにより、フイルム下面に沿った樹脂膜の形成を防止で
きる。凹凸柄として、凹凸度の大きい接地面積の小さい
ものが好ましく、例えばピラミッド柄等好ましい。当該
フイルムは、樹脂が硬化後ＦＲＰより離型剥離される。
かかるフイルムを使用した成形として、通常のハンドレ
イアップ成形法、連続成形法等の成形法が適用できる。

【００１５】本発明のＦＲＰで使用できる樹脂としては
前記したように不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂等の液状の熱硬化型樹脂があげら
れるが、さらにには、樹脂単独のみならず、炭酸カルシ
ウム、ガラスバルーン等の骨材を配合したものでもよ
い。また、このような樹脂に対して溶解度の大なる集束
剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂
等、小なる集束剤としては、架橋型ポリ酢酸ビニル、ウ
レタン樹脂等があげられる。

【００１６】本発明のＦＲＰを用いて得られるパネル構
造体は、その強化繊維によって液状樹脂硬化物をも繊維
強化すると共に、該樹脂に対する顕著なアンカー効果を
発現させ、芯材板材との界面近傍の強度をカバーするも
のであり、特に芯材に発泡樹脂を用いる場合この効果は
大きい。かかる効果を十分に発揮させるためには、粗面
を形成する強化繊維の構成単位の段が多いことが好まし
い。さらには、単独の形状で存在する強化繊維の構成単
位が板材の面方向に対して垂直より水平となっている方
が好ましい。また、かかる強化繊維は、樹脂で濡れてい
ることに限定されるものではないが、板表面から容易に
脱落してはいけないため、繊維の一部は必ず樹脂で濡れ
ていて、かかる樹脂が硬化してＦＲＰ板に固定されてい
ることが必要である。かかるＦＲＰ、例えばガラス繊維
強化不飽和ポリエステル板の場合は、連続パネル成形機
にて樹脂量とガラス繊維の比、ガラス繊維の選択、含浸
作業のコントロールを行うことにより、得ことができ
る。

【００１７】液状樹脂硬化物としては、ウレタン樹脂、
フェノール樹脂等の液状樹脂をそれぞれ所定の方法で発
泡硬化させたもの、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、フェノール樹脂等の単独、あるいは骨材等
を充填させたものを硬化させたものなどがあげられる。
本発明のＦＲＰ板間で液状樹脂を硬化させることによ
り、液状樹脂がＦＲＰ板の粗面の空隙に侵入充填すると
ともに、自らもＦＲＰ板に存在する繊維で強化される。
したがって液状樹脂は、粗面を内側にしたＦＲＰ板間で
充填、硬化させることが必要である。本発明の実施例及
び比較例を示す。

【００１８】

【実施例１】フイルムの上に硬化剤を添加した不飽和ポ
リエステル樹脂ＦＨ１２３（大日本インキ化学工業製）
を塗布し、その上にガラス繊維としてロービングＥＲ２
３１０ＩＨＮ８５（旭ファイバーグラス製、集束剤、ポ
リ酢酸ビニル、エポキシ樹脂の溶解度８０％）を２イン
チ長に切断したチョップドストランドＡ′を散布し、次
に、ロービングＥＲ２３１０ＭＤ４９５Ａ（旭ファィバ
ーグラス製、集束剤、架橋型ポリ酢酸酢酸ビニルの溶解
度４５％）を２インチ長に切断したチョップドストラン
ドＡを散布した。この時、ＩＨＮ８５とＭＤ４９５Ａと
の使用重量比を４０：６０、樹脂とガラス繊維の使用重
量比を６５：３５とした。ガラス繊維の上より含浸ロー
ラーをかけ、ガラス繊維の上層部まで樹脂が到達する程
度の含浸を行なった後、その上部にピラミッド形状に凹
凸加工されたフイルムを覆い樹脂を硬化させた。得られ
たＦＲＰ板は、上面は図１のＣ〜Ｅに示すような巣状の
粗面であり、下面Ｄに示すように気泡、巣のない平滑面
であった。

【００１９】

【比較例１】実施例と同様にして、ロービングＥＲ２３
１０ＩＨＮ８５のチョップドストランドのみを使用して
ＦＲＰを作製した。得られた強化ＦＲＰは、両面共、図
２にＣ´，Ｄで示すような気泡、巣のない平滑面であっ
た。

【００２０】

【比較例２】実施例と同様にして、ロービングＥＲ２３
１０ＭＤ４９５Ａのチョップドストランドのみを使用し
てＦＲＰを作製した。得られたＦＲＰは上面は図１に示
すような粗面であるが、下面は気泡、巣のある平滑面で
あった。

【００２１】

【実施例２】ＦＲＰとして、繊維長５０ｍｍのチョップ
ドストランドガラス（旭ファイバーグラス株式会社製、
ロービングＥＲ２３１０ＭＤ４９５Ａをチョップしたも
の）及び不飽和ポリエステル樹脂（大日本インキ化学工
業株式会社製、ＦＨ１２３）を用い、片側面が図１に示
されるような粗面となるように、ガラス含有率３５ｗｔ
％、厚み１．５ｍｍのＦＲＰ板を２枚調製した。当該の
粗面側が向き合うように配置し、この間にウレタン樹脂
（大日本インキ化学工業株式会社製、ＲＰ９６８／ＳＰ
１２２５）を注入発泡し、比重０．３の発泡体を芯材と
する厚み１２ｍｍの３層構造のパネルを調製した。当パ
ネルから切り出した試験片の曲げ強さ、曲げ弾性率、ア
イゾット衝撃試験機による剥離強さを表１に示す。

【００２２】

【比較例３】ＦＲＰ板は、すべてのチョップドストラン
ドが樹脂で含浸された図２に示すような片表面がスムー
スな状態な厚み１．５ｍｍの板とし、当該面が向き合う
ように配置して実施例２と同様に行なって厚み１２ｍｍ
のパネルを調製した。当パネルから切り出した試験片の
曲げ強さ、曲げ弾性率、アイゾット衝撃試験機による剥
離強さを表１に示す。

【００２３】

【比較例４】ＦＲＰ板は、すべてのチョップドストラン
ドが樹脂で含浸された図３に示すような、通常ハンドレ
イアップ成形法で得られる粗面を有する１．５ｍｍ厚さ
の板とし、当該面が向き合うように配置して実施例２と
同様に行なって厚み１２ｍｍのパネルを調製した。当パ
ネルから切り出した試験片の曲げ強さ、曲げ弾性率、ア
イゾット衝撃試験機による剥離強さを表１に示す。

【００２４】

【表１】 単 位 実施例２ 比較例３ 比較例４ 重量（３０×３０ｃｍ） ｇ ６５０ ６５０ ６５０ 曲げ強さ ｋｇ／ｍｍ １０．６ ６．２ ６．５ 曲げ弾性率 ｋｇ／ｍｍ ５００ ３５０ ３７０ 剥離強さ 度 ９５ ４０ ４６

【００２５】表１において、曲げ強さ、曲げ弾性率は３
点曲げ試験を行った。剥離強さは、アイゾット衝撃試験
機に巾２０ｍｍ幅、たかさ６０ｍｍの試験片を取付けて
ハンマーで打撃し、ＦＲＰと発泡体芯材との界面近傍で
剥離が生じる時のハンマーの振り上げ角度で表示した。
実施例２が、比較例３に比べ曲げ強さ、曲げ弾性率すな
わち剛性及び剥離強さが大幅に向上している。一方、粗
面でも、比較例４のような粗面では多少の効果は認めら
れるものの、本発明の粗面のような大きな効果は期待で
きない。

【００２６】

【実施例３】実施例１で得られた厚み１．５ｍｍのＦＲ
Ｐ板２枚を当該ＦＲＰの粗面側が向き合うように配置
し、その板間に充填剤（日本フィライト株式会社製、フ
ィライト２００／７）を８％含有させた不飽和ポリエス
テル樹脂（大日本インキ工業株式会社製ＦＨ１２３）を
注入硬化させ、厚み１２ｍｍの３層構造のパネルを調製
した。本パネルから切り出した試験片の曲げ強さ、曲げ
弾性率、アイゾット衝撃試験機による剥離強さを調べ、
その値を表２に示す。

【００２７】

【比較例５】実施例３と同様にして調製して得たＦＲＰ
板を用い、当該板の粗面側が向き合わないすなわち平滑
面側が向き合うように配置し、実施例と同じ充填材を配
合した樹脂を注入硬化し、厚み１２ｍｍのパネルを調製
した。同様にして試験片の曲げ強さ、曲げ弾性率、アイ
ゾット衝撃試験機による剥離強さを調べ、その値を表２
に示す。

【００２８】

【表２】 単 位 実施例３ 比較例５ 曲げ強さ ｋｇ／ｍｍ ９．１ ６．７ 曲げ弾性率 ｋｇ／ｍｍ ６６５ ４９０ 剥離強さ 度 ８５ ３５ 板材と芯材とが比較的接着性に乏しい例であるが、比較
例５が曲げ強さ、剛性及び剥離強さが低いにも係らず、
実施例３は大きな値を示す。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の繊維強化
プラスチック板は、一方の面全面が特殊な巣状の凹凸面
に形成されているので、液状樹脂を充填硬化させてサン
ドイッチ構造のパネルを製造することにより、強化繊維
が硬化した芯材樹脂層と共有された状態となって積層さ
れるため、アンカー効果が著しく強化され、かつ確実に
一体化されるので、従来のように芯材樹脂層と表面板と
の界面において剥離や破断を生ずることがなく、強化繊
維により芯材も強化される効果を奏する。そして本発明
の方法によれば、このような繊維強化プラスチック板を
容易に製造することができるので、その効果は極めて大
きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＲＰの構成を摸式的に示す断面図で
ある。

【図２】通常の平滑面を有するＦＲＰの構成を摸式的に
示す断面図である。

【図３】通常のハンドレイアップ成形法あるいはサンデ
イング処理で得られるＦＲＰの構成を摸式的に示す断面
図である。

【符号の説明】

Ａ ガラス繊維のストランド Ｂ 基材樹脂 Ｃ 上面の樹脂表面 Ｄ 平滑面 Ｅ 巣状部 Ｆ 空気層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化プラスチック板において、一方
   の面は強化繊維の構成単位が基材樹脂と一体となつて平
   滑面を形成し、他方の面は強化繊維の構成単位が樹脂と
   一体となつて平滑面を形成することなく、繊維状で単独
   で存在し、かつその構成単位がプラスチック板本体の板
   厚方向に複数の段を形成している粗面であることを特徴
   とする繊維強化プラスチック板。
2. 【請求項２】 基盤上に、基材樹脂に対する溶解度の大
   なる集束剤で処理されたガラス繊維を敷設し、その上部
   に基材樹脂に対する溶解度の小なる集束剤で処理された
   ガラス繊維を敷設した後、該繊維層に所定量の基材樹脂
   を含浸し、その上部を凹凸加工したフイルムで覆って樹
   脂を硬化せしめた後、基盤から脱型させることを特徴と
   する請求項１記載の繊維強化プラスチック板の製造法。
3. 【請求項３】 繊維強化プラスチック板／液状樹脂硬化
   物層／繊維強化プラスチック板で構成された積層パネル
   において、前記両面の繊維強化プラスチック板は、請求
   項１記載の繊維強化プラスチック板であつて、それぞれ
   の粗面側を内側にして配置され、芯材の液状樹脂硬化物
   層は、液状樹脂を該繊維強化プラスチック板間で硬化形
   成して一体化されたものであることを特徴とするパネル
   構造体。