JPH07276398A

JPH07276398A - サンドイッチパネルの製造方法

Info

Publication number: JPH07276398A
Application number: JP6096911A
Authority: JP
Inventors: Eiryo Ouchi; 英良大内
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】強化された表面材と軽量化された芯材とから成
り、安価に製造することが出来、しかも、各表面材と芯
材とが強固に一体化されたサンドイッチパネルの製造方
法を提供する。【構成】連続繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレ
グの間に発泡樹脂用原料を介在させた後、加熱加圧条件
下、発泡樹脂の成形とプリプレグの硬化反応とを行う。【効果】本発明によるサンドイッチパネルは、芯材の発
泡樹脂の孔内にプリプレグを構成する熱硬化性樹脂が十
分に投錨して各表面材と芯材とが強固に一体化された特
徴を有するため、特に、建築資材としての型枠材、堰板
などとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サンドイッチパネルの
製造方法に関するものであり、詳しくは、強化された表
面材と軽量化された芯材とから成り、各表面材と芯材と
が強固に一体化されたサンドイッチパネルの安価な製造
方法に関するものである。

【０００２】プリプレグは、連続繊維に熱硬化性樹脂を
含浸させた後、必要なタック性とドレープ性を保持し得
る範囲で軽微に重合反応（Ｂステージ化）を行わせて得
られ、強化プラスチック用成形材料として各種分野で使
用されている。一方、発泡ウレタン樹脂などの発泡樹脂
は、その軽量性を活かして各種分野で使用されている。
従って、プリプレグの硬化によって得られる強化プラス
チックを表面材とし且つ発泡樹脂を芯材とするサンドイ
ッチパネルは、有用な複合材料である。

【０００３】

【従来の技術】従来、上記の様なサンドイッチパネルの
製造方法としては、プリプレグの間に別途に製造した発
泡樹脂を介在させた後、加熱加圧処理してプリプレグの
硬化反応を行う方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
サンドイッチパネルは、発泡樹脂の製造とプリプレグの
硬化反応とが別々の製造ラインで行われるためにコスト
高になると言う問題がある。しかも、斯かる方法によっ
て製造されたサンドイッチパネルは、接合面の強度が必
ずしも十分ではないために剥離を生じることがある。本
発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、その目
的は、強化された表面材と軽量化された芯材とから成
り、安価に製造することが出来、しかも、各表面材と芯
材とが強固に一体化されたサンドイッチパネルの製造方
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく種々検討を重ねた結果、特定の方法によ
り、製造工程を簡略化することが出来、しかも、芯材の
発泡樹脂にプリプレグを構成する熱硬化性樹脂が十分に
投錨して各表面材と芯材とが強固に一体化されるとの知
見を得た。

【０００６】本発明は、上記の知見を基に完成されたも
のであり、その要旨は、連続繊維に熱硬化性樹脂を含浸
させたプリプレグの間に発泡樹脂用原料を介在させた
後、加熱加圧条件下、発泡樹脂の成形とプリプレグの硬
化反応とを行うことを特徴とするサンドイッチパネルの
製造方法に存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、プリプレグとしては、連続繊維に熱硬化性樹脂
を含浸させた後にＢステージ化して得られる公知の各種
のプリプレグを使用することが出来る。

【０００８】連続繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、
アラミド繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、
アルミナ繊維、シリコン繊維などが使用され、熱硬化性
樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミ
ド樹脂などが使用される。

【０００９】プリプレグにおける連続繊維の形態として
は、フィラメント、ヤーン、織布、編組品、フェルト等
の何れであってもよいが、連続繊維が縦方向および横方
向に存在する形態が好ましい。斯かる形態は、織布をプ
リプレグ化したクロスプリプレグ等を使用することによ
り、または、連続繊維を一定方向に引き揃えたプリプレ
グ（ＵＤプリプレグ）を繊維方向が直角にクロスする様
に積層することにより実現出来る。

【００１０】本発明の製造方法は、プリプレグの間に発
泡樹脂用原料を介在させた後、加熱加圧処理することに
より、発泡樹脂の成形とプリプレグの硬化反応とを行
う。そして、発泡樹脂用原料によって２種類に分類する
ことが出来る。

【００１１】第１の方法は、プリプレグの間に発泡硬化
反応によって発泡樹脂を形成する樹脂原料を介在させた
後、加熱加圧条件下、樹脂原料成分の発泡硬化反応とプ
リプレグの硬化反応とを行う。第２の方法は、プリプレ
グの間に発泡剤を含有する樹脂組成物を介在させた後、
加熱加圧条件下、樹脂の発泡処理とプリプレグの硬化反
応とを行う。

【００１２】第１の方法において、発泡硬化反応によっ
て発泡樹脂を形成する樹脂原料としては、代表的には、
ポリイソシアネートとポリオールとの組み合わせから成
る樹脂原料（以下、発泡ウレタン用原料と略記する）が
挙げられる。

【００１３】ポリイソシアネートは、２個以上のＮＣＯ
基を同一分子内に結合した化合物であって、脂肪族ポリ
イソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、変性ポリ
イソシアネート、これらの混合物などが使用される。

【００１４】脂肪族ポリイソシアネートの具体例として
は、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネー
ト等が挙げられ、芳香族ポリイソシアネートの具体例と
しては、トリレンジイソシアネート（２，４−異性体、
２，６−異性体）、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ビトリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシ
アネート、アニリンとホルムアルデヒドとの低縮合物と
ホスゲンとの反応によって得られる多核ポリイソシアネ
ート（所謂クルードＭＤＩ又はポリメリックイソシアネ
ート）等が挙げられ、変性ポリイソシアネートとして
は、部分的なウレタン化、三量化、カルボジイミド化ま
たはアミド化などの手段で変性した各種のポリイソシア
ネートが挙げられる。

【００１５】ポリオールは、２個以上のＯＨ基を同一分
子内に結合した化合物であって、公知の各種のポリオー
ルが使用される。具体的には、例えば、エチレングリコ
ール等のグリコール類、グリセリン、トリメチロールプ
ロパノール等のトリオール類、ペンタエリスリトール、
ソルビトール等の多官能ポリオール類、開始剤にアルキ
レンオキサイド類を付加して得られるポリエーテルポリ
オール等が挙げられ、上記の開始剤としては、グリコー
ル類、トリオール類、多官能ポリオール類、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、各種の芳香族アミン
等が使用され、アルキレンオキサイド類としては、エチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイド等が使用され
る。また、各種のポリエステルポリオール類も使用し得
る。

【００１６】発泡ウレタン用原料は、ポリイソシアネー
トとポリオールの他に、触媒、発泡剤、その他の任意成
分を使用して調製される。触媒としては、トリエチレン
ジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメ
チルシクロヘキシルアミン等のアミン化合物、スタナス
オクテート、ジブチルチンジラウレート等の有機スズ化
合物などが使用され、発泡剤としては、例えば、水を使
用することが出来る。また、所謂ＨＣＦＣ（ＨＣＦＣ１
４１ｂ、ＨＣＦＣ−２２等）、ＨＦＣ（ＨＦＣ１３４Ａ
等）を単独または水と併用して使用することも出来る。
その他の任意成分としては、各種のシロキサン、ポリア
ルキレンオキサイドブロック共重合体などの整泡剤、ト
リスクロロエチルホスフェート、トリスジクロロプロピ
ルホスフェート、塩素化パラフィン等の難燃化剤、カー
ボンブラック、酸化チタン等の顔料が挙げられる。

【００１７】発泡ウレタン用原料は、ポリイソシアネー
トサイド（ポリイソシアネート）とポリオールサイド
（ポリオール、触媒、発泡剤、その他の任意成分）との
２液として準備される。ポリイソシアネートとポリオー
ルとの使用割合は、ＮＣＯ／ＯＨ当量比として０．５以
上とされる。そして、ポリウレタンフォームを製造する
場合は、例えば１．０〜１．５程度とされ、ポリイソシ
アヌレートフォームを製造する場合は２以上とされる。
ポリオール１００重量部当たり、発泡剤としての水の量
は０．１〜１０重量部、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ等は０〜５０
重量部とされる。そして、樹脂原料成分の発泡硬化反応
とプリプレグの硬化反応とを行う加熱加圧処理は、通
常、温度が６０〜１３０℃、圧力が０．１〜２ｋｇ／ｃ
ｍ²の条件下に行われる。

【００１８】第２の方法において、樹脂組成物を形成す
る樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリスチレン等が挙げられ、発泡剤として
は、各種の分解性発泡剤、例えば、炭酸アンモニウム、
重炭酸ナトリウム等の無機系発泡剤が挙げられる。

【００１９】また、有機系の分解性発泡剤としては、例
えば、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、アゾヘ
キサヒドロベンゾニトリル、アゾジカルボンアミド、ジ
アゾアミノベンゼン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、
ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホ
ン−３，３′−ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルオ
キシド−４，４′−ジスルホニルヒドラジド、Ｎ，Ｎ′
−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ′−ジ
ニトロソ−Ｎ，Ｎ′−ジメチルテレフタルアミド、テレ
フタルアミド、ｐ−ｔｅｒｔブチルベンズアジド等が挙
げられる。

【００２０】上記の発泡剤は、樹脂の発泡処理とプリプ
レグの硬化反応とを行う加熱加圧処理の際に適切に発泡
し得る種類のものを適宜選択して使用される。そして、
発泡剤の使用量は、発泡性能によって異なるが、通常、
上記の熱可塑性樹脂１００重量部当たり０．１〜１０重
量部の範囲から適宜選択される。樹脂の発泡処理とプリ
プレグの硬化反応とを行う加熱加圧処理は、通常、温度
が（ｍｐ）＋１０〜（ｍｐ）＋５０℃（ｍｐは熱可塑性
樹脂の融点を表す）、圧力が０．１〜２ｋｇ／ｃｍ²の
条件下に行われる。

【００２１】上記の各方法において、加熱加圧処理は、
バッチ方式または連続方式の何れによっても行うことが
出来る。バッチ方式としては、例えば、下面および上面
金型に加熱手段を備えたプレスを使用する方法が簡便で
ある。すなわち、下面金型の上にプリプレグを載置し、
当該プリプレグの上に発泡ウレタン用原料または発泡剤
を含有する樹脂組成物を注型し、その上にプリプレグを
載置し、その上部に所定空間を設けて上面金型を配置
し、発泡ウレタン用原料の発泡硬化反応または樹脂の発
泡処理とプリプレグの硬化反応とを行う。

【００２２】連続方式としては、例えば、上下に所定間
隔を設けて配置されたエンドレスベルトとこれらのエン
ドレスベルトの加熱手段とを備えた製造装置を使用する
のが簡便である。すなわち、上下のエンドレスベルトの
間に発泡ウレタン用原料または発泡剤を含有する樹脂組
成物を注型し、発泡ウレタン用原料の発泡硬化反応また
は樹脂の発泡処理とプリプレグの硬化反応とを行う。

【００２３】図１は、本発明に係るサンドイッチパネル
の製造方法の一例を示す説明図であり、本発明において
推奨される連続方式による製造方法の一例を示す説明図
である。図１に示す製造方法は、オーブン（１）、その
内部の上下に所定間隔を設けて配置されたエンドレスベ
ルト（２）及び（３）、オーブン（１）の一端側から、
下側エンドレスベルト（２）及び上側エンドレスベルト
（３）の各対向面に接する高さにそれぞれプリプレグを
供給する下側プリプレグ（４１）のアンコイラー（４）
及び上側プリプレグ（５１）のアンコイラー（５）、下
側プリプレグ（４）の供給側端部の上部に配置された発
泡樹脂用原料供給機（６）から主として構成されたサン
ドイッチパネル製造装置を使用した製造方法である。

【００２４】上記の製造装置において、オーブン（１）
の構造としては、例えば、オーブンに加熱空気の供給口
および排出口を設けた構造、オーブンの内部の下面側お
よび上面側にヒーターを配置した構造などを適宜採用す
ることが出来る。また、エンドレスベルトは、耐熱ゴ
ム、スチール等の材料で構成されたものを適宜使用する
ことが出来る。なお、図１において、タッチロール
（７）及び（８）は、下側プリプレグ（４１）及び上側
プリプレグ（５１）のための案内ロールとして作用す
る。

【００２５】図１に示す製造方法においては、発泡樹脂
用原料供給機（６）から下側プリプレグ（４１）の上面
に発泡樹脂用原料を供給し、下側エンドレスベルト
（２）と上側エンドレスベルト（３）を通過する間の加
熱加圧処理において発泡成形しつつプリプレグの硬化反
応と行わせてサンドイッチパネル（９）を得る。そし
て、下側エンドレスベルト（２）と上側エンドレスベル
ト（３）の入口近傍に至る間に少なくとも発泡開始を行
うのが好ましい。

【００２６】図２は、本発明に従って製造されるサンド
イッチパネル（９）の断面説明図、図３は、本発明に従
って製造されるサンドイッチパネル（９）の一部を省略
した拡大断面説明図である。本発明によるサンドイッチ
パネルは、熱硬化性樹脂（２１）に連続繊維（２２）を
埋設させた表面材（１０）及び（２０）によって発泡樹
脂の芯材（３０）をサンドイッチして成り、各表面材を
構成する熱硬化性樹脂（２１）が芯材（３０）の発泡樹
脂に投錨して成る構造を有し、好ましい態様において
は、連続繊維が縦方向および横方向に存在している。な
お、符号（３１）は孔を表す。

【００２７】表面材（１０）及び（２０）の各厚さは、
通常０．０５〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜５ｍｍ、
芯材（３０）の厚さは、通常５〜８０ｍｍ、好ましくは
１０〜４０ｍｍ、全体の厚さは、通常、５〜８０ｍｍ、
好ましくは１０〜７５ｍｍとするのがよい。なお、表面
材（１０）及び（２０）の前駆体は、前述のプリプレグ
である。

【００２８】本発明によるサンドイッチパネルは、プリ
プレグの間に別途に製造した発泡樹脂を介在させた後、
加熱加圧処理してプリプレグの硬化反応を行う従来法に
従って製造されるサンドイッチパネルに比し、芯材の発
泡樹脂内にプリプレグを構成する熱硬化性樹脂が十分に
投錨して各表面材と芯材とが強固に一体化された特徴を
有する。そして、斯かる構造的特徴により、各表面材と
芯材との接合面における剥離強度は、従来のサンドイッ
チパネルに比して著しく大きく、接合面の剥離が防止さ
れる。

【００２９】また、本発明によるサンドイッチパネル
は、上記の構造的特徴の他、曲げ強度および曲げ弾性率
に優れた表面材を備えている。因みに、幅６００ｍｍの
平板の場合１．２×１０⁶〜４×１０⁶Ｋｇ・ｃｍ²の
曲げ剛性を発現することが出来る。本発明によるサンド
イッチパネルは、斯かる特徴を活かして各種の用途に供
することが出来るが、特に、建築資材としての型枠材、
堰板などとして有用である。

【００３０】図４は、本発明によるサンドイッチパネル
から成る枠材の一例を示す説明図である。同図に示す枠
材は、一般的な枠材（型枠材）と同様に、サンドイッチ
パネル（９）の片面に桟木（リブ）（９１）、・・・を
設けた構造を有する。しかしながら、本発明によるサン
ドイッチパネルは、それ自体の優れた材料特性のため、
平板枠材としても有用であり、上記の様なリブ構造は必
ずしも必要ではない。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００３２】実施例１図１に示す製造装置を使用し、発泡ウレタンフォームを
芯材とするサンドイッチパネルを製造した。使用した原
料は、次の通りである。

【００３３】＜図１に示す製造装置の仕様＞加熱空気の
供給口および排出口を設け、内部に耐熱ゴム製の下側エ
ンドレスベルト（２）及び上側エンドレスベルト（３）
を配置し、両者の間隔が約３０ｍｍであるオーブン
（１）を使用した。

【００３４】＜プリプレグ＞縦横に配置された連続ガラ
ス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた後にＢステージ化し
て得られたプリプレグ（厚さ０．３ｍｍ）を使用した。

【００３５】＜ウレタン発泡原料＞クルードＭＤＩ（粘
度２００ｃｐｓ（２５℃）、ＮＣＯ３１％）をポリイソ
シアネートサイドとして使用し、シュガーグリセリン系
ポリエーテルポリオール（官能基数５、ＯＨ価４５０）
１００重量部、エチレンジアミン系ポリエーテルポリオ
ール（ＯＨ価７５０）２０重量部、アミン系ウレタン化
触媒（テトラメチルヘキサメチレンジアミン）３．０重
量部、水３重量部、シリコン系界面活性剤（整泡剤）
１．５重量部から成る混合物をポリオールサイドとして
使用した。

【００３６】先ず、オーブン（１）の一端側から、下側
プリプレグ（４１）のアンコイラー（４）及び上側プリ
プレグ（５１）のアンコイラー（５）により、下側エン
ドレスベルト（２）及び上側エンドレスベルト（３）の
各対向面に接する高さにそれぞれプリプレグを供給し
た。

【００３７】次いで、発泡樹脂用原料供給機（６）か
ら、下側プリプレグ（４）の供給側端部にポリイソシア
ネートサイドとポリオールサイドとの混合物をＮＣＯ／
ＯＨ当量比１．２の割合で連続的に供給した。発泡は、
オーブン（１）内に送給された直後にほぼ終了した。

【００３８】オーブン（１）内の温度は７０℃、滞留時
間は約６分であり、発泡成形とプリプレグの硬化反応
は、下側エンドレスベルト（２）と上側エンドレスベル
ト（３）を通過する間にほぼ完了した。得られたサンド
イッチパネル（９）の全体厚さは約３０ｍｍであった。
また、芯材のウレタンフォームにエポキシ樹脂が十分に
投錨して各表面材と芯材とが強固に一体化されていた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、強化され
た表面材と軽量化された芯材とから成り、安価に製造す
ることが出来、しかも、各表面材と芯材とが強固に一体
化されたサンドイッチパネルの製造方法が提供される。
本発明によるサンドイッチパネルは、芯材の発泡樹脂の
孔内にプリプレグを構成する熱硬化性樹脂が十分に投錨
して各表面材と芯材とが強固に一体化された特徴を有す
るため、特に、建築資材としての型枠材、堰板などとし
て有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサンドイッチパネルの製造方法の
一例を示す説明図である。

【図２】本発明に従って製造されるサンドイッチパネル
の断面説明図である。

【図３】本発明に従って製造されるサンドイッチパネル
の一部を省略した拡大断面説明図である。

【図４】本発明によるサンドイッチパネルから成る枠材
の一例を示す説明図である。

【符合の説明】

１：オーブン２：下側エンドレスベルト３：上側エンドレスベルト４：下側アンコイラー４１：下側プリプレグ５：上側アンコイラー５１：上側プリプレグ６：発泡樹脂用原料供給機９：サンドイッチパネル１０：表面材２０：表面材２１：熱硬化製樹脂２２：連続繊維３０：芯材３１：発泡樹脂の孔

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｂ２９Ｋ 105:04 105:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプ
リプレグの間に発泡樹脂用原料を介在させた後、加熱加
圧条件下、発泡樹脂の成形とプリプレグの硬化反応とを
行うことを特徴とするサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項２】プリプレグの間に発泡硬化反応によって
発泡樹脂を形成する樹脂原料を介在させた後、加熱加圧
条件下、樹脂原料成分の発泡硬化反応とプリプレグの硬
化反応とを行う請求項１に記載のサンドイッチパネルの
製造方法。
【請求項３】プリプレグの間に発泡剤を含有する樹脂
組成物を介在させた後、加熱加圧処理することにより、
樹脂の発泡処理とプリプレグの硬化反応とを行う請求項
１に記載のサンドイッチパネルの製造方法。
【請求項４】オーブン（１）、その内部の上下に所定
間隔を設けて配置されたエンドレスベルト（２）及び
（３）、オーブン（１）の一端側から、下側エンドレス
ベルト（２）及び上側エンドレスベルト（３）の各対向
面に接する高さにそれぞれプリプレグを供給する下側プ
リプレグ（４１）のアンコイラー（４）及び上側プリプ
レグ（５１）のアンコイラー（５）、下側プリプレグ
（４）の供給側端部の上部に配置された発泡樹脂用原料
供給機（６）から主として構成されたサンドイッチパネ
ル製造装置を使用し、発泡樹脂用原料供給機（６）から
下側プリプレグ（４）の上面に発泡樹脂用原料を供給
し、下側エンドレスベルト（２）と上側エンドレスベル
ト（３）を通過する間に加熱加圧処理を行わせて樹脂原
料成分の発泡反応とプリプレグの硬化反応とを行う請求
項１〜３の何れかに記載のサンドイッチパネルの製造方
法。