JPS59156724A - 接合材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、？リメタク□リルイミＰプラスチックフオー
ムからなる心及び心に接合した場合により繊維補強の熱
硬化性プラスチック（これは硬化前には流動性である）
からなる被發層を有する複合月利を、未硬化の熱硬化性
プラスチックをプラスチックフオームの心にのせ、接合
物を硬化温度に加熱して硬化させることによって製造す
る方法に関する。複合材料は、軽くて硬く大きい負荷力
のある部品として多くの産業分野、例えば航空機−及び
車両産業、造船、輸送コンテナその他の製造で使用され
る。

ドイツ公開特許第３００２５８４号明細Ｎシによれば、
予圧縮し、加熱する際発泡圧を発生しながらもとの寸法
に膨張するプラスチックフオームよりなる心と熱硬化性
被薇層拐料とからなるプラスチックフオームの複合月利
を、被着層材料を心にのせ、中空型中で加熱し、その際
同時に心が発泡圧を発生し、被覆層が硬化することによ
って製造する。−この方法では、心のプラスチックフオ
ームを予圧縮する必要性が欠点である。

ポリメタクリルイミドプラスチックフオームからなる心
を有するプラスチックフオームの複合材イ１の製造が、
ドイツ公開特許第２８２２８８４号明細書に記載されて
いる。これによれば、１７０〜２５０’Ｃでの発泡に」
；つて得られたプラスチックフオームの心に繊維を有す
る熱硬化性プラスチックをのせ、ｊ４０°Ｃ以上及び使
用したプラスチックフオームの心の発泡流度以下で存在
する湿度で硬化させる。被覆層ｉプラスチックフオーム
の心と、結合するためには、外部の圧縮圧を使用する。

この方法は、一定の中空室の容積を有する中空型中での
複合月利の製造に限定されて適当であるのに過ぎない。

それというのも中空型を閉じた後にもはや更に圧縮圧を
使用することはできないからである。

ドイツ公開特許第２００９８４１号明細書からｚマ、ポ
リメタクリルイミドプラスチックフオームからなる成彫
体を二工程の発泡工程で使用することは公知である。こ
の場合第一の発泡工程では圧力を用いないで予成形体を
製造し、これを場合によって処理して素材にし、これを
、第二工程で数部からなる中空型中での高加熱によって
その最終形態に膨張させる。同時に被覆層の被覆は、こ
の方法では明らかではない。

本発明の課題は、ポリメタクリルイミドプラスチックフ
オームからなる心を有する複合月利を、プラスチックフ
オームを予圧縮せずにかつ外部の圧縮圧を使用しないで
製造すること、である。この課題の解決は、被覆層の熱
硬化性プラスチックとして、硬化温度が、プラスチック
フオームは軟化しかつ発泡圧少くとも１パールを発生す
る扁度軛囲内に存在する熱硬化性プラスチックを使用し
、複合物をか＼る前記範囲内の温度に加熱し、この湿度
で熱硬化性プラスチックの流動状態゛が少くともプラス
チックフオームが発泡圧を発生するまで持続し、プラス
チックフオームの膨張を、これを取囲み発泡圧に対して
安定な中空型によって抑制することによって可能である
ことが判明した。

棟々の硬化性を有する多くの熱硬化性プラスチックが存
在する。これらは、硬化温度の犬ぎさ又は高温段での硬
化が行われる速度によって異なる。本発明で選ばれない
熱硬化性プラスチックをｖ着層の製造に使用すると、プ
ラスチックフオームと被覆層との間に不十分な結合を有
する複合材料が得られる。

プラスチックフオームの複合相イＣ［を製造するために
屡々使用される方法は、先づ製造すべき材料の形態に対
して被覆すべきプラスチック層の厚さに相応する不足量
目を有するプラスチツクツ副−ムからなる心を製造する
ことである。

心に熱硬化性プラスチックをのせ、中空室が製造すべき
複合利用に正確に相応する中空型中に装入する。一般に
熱硬化性シラスデックを、考慮した厚さの心のすべての
個所に正確に被膜することは殆んど不可能であるので、
中空型は、被覆した心の装入後に直ちに完全に閉じるこ
とはできず、まずのせた被膜の過剰量帯域から不足量帯
域への流動二［程が行わなければならない。出来上った
硬化成形体の試験によって、心と被覆層との間の十分に
固い結合は前記の過剰量４１を域で生じるのに過ぎない
ことが判明した。これは中空型を閉じる際及び流動性熱
硬化性プラスチックを分配する際の圧縮圧に帰因する。

これに反して、最初の不足量帯域では心と被發層との間
の十分な結合は生じない。心と被覆層との間並びに被鎧
層が数層から構成されている場合には、被愈層内部にさ
えも気泡及び空洞が存在する。

この欠点は、比ｌ咬的低い硬化湿度並びに比較的大きい
硬化７７晶度の場合にｔｌをめらスｔた。Ｊ？初の場合
には、硬化は前記不足量帯域中でプラスデックフオーム
と被協層との緊密な結合のための圧縮圧が起らないで生
じる。最後の場合には、心は発泡圧を発生するが、この
発泡圧は被鎧層が既に十分に硬ｆヒし、発泡圧の作用下
にもはや中空型の輪郭に適合せず、被鎧層と心との間の
結合が空洞及び気泡によって妨げられている時点でよう
やく生じる。

それ故、本発明には硬化工程は発泡圧の発生と同調して
惹起するのが決定的に重要である。

このために存在する本発明による多くの方法は、すべて
プラスチックフオームの心は熱硬什′１４ミプラスチツ
クが流動性である場合、十分な発泡圧を発生することに
基づく。発泡圧は、取囲む中空型との共作用で被協層を
硬化させ、プラスチンクツ副−ムの心に対して緊密な固
着１ふ合４２りが得られる。

製造すべき複合材料の性質の要求によって決められる技
術的理由から、心の材イε゛１として一定のボリメタク
リルイミドプラスチックフ万一ムを使用しなければなら
ない場合には、先づこれが十分な発泡圧を発生する温度
を確かめる。被覆層に対しては、確かめられた温度で少
くとも２分間、好ましくは少くとも１０分間流動性であ
り、その後硬化する熱硬化性プラスチックを使用するこ
とが・できるのに過ぎない。逆に、技術的理由から被鎧
層の制別を決めてもよ５’ｌｏこの場合には、プラスチ
ックが必要な時間の間流動性であり、その後硬化する）
描度範囲を確かめる。プラスチックフオームは、利用で
きるポリメタクリルイミｌ：″プラスチックフオームの
ノミレットから、この温度で十分な発泡圧を発生するよ
うに選ぶ。

被覆層の拐Ｎ”ｌと心の利用との間の適応は、プラスチ
ックフオームが発泡圧を生じる温度範囲を可塑剤、殊に
水を導入して下げて容易にすることができる。更に、心
の加熱は、これがマイクロ波吸収添”加削を含有する場
合には、マイクロ波の照射によって促進することができ
る。

実施例 ポリメタクリルイミドプラスチックフオームは、公知方
法によって種々の性質、殊に柿々の比重、種々の圧縮強
ぎその他で製造することができる。製造は、例えば英国
時１ｉ１・第９９４７２５号及び第１０４５２２９号明
細書、ドイツ特許第１８　’１７１５６号及び第２０４
７０９　’６号明細書、ドイツ公開特許第２７．２６２
５９号及び第２７２６２６０号明細書に記載されている
。これらのプラスチックフオームは、その製造に使用し
“た発泡温度以上で存在する温度に加熱−）−６ト、１
パール又は数バールの発泡圧を発生する。プラスチック
フオームは、例えば１７０〜〕８０°Ｃで製造したので
、はソこの温度で再び軟化し、１８０〜１９０°Ｃで発
泡庄約トミールが得られる。これに反して、製造する際
発泡温度２００°Ｃを使用すると、プラスチックフオー
ムを２１０〜２２０°Ｃに加熱しなＧづればならず、こ
れによってプラスチンクツ号−ムは発泡圧を生せしめる
。しかしながら発泡圧が生じる温度を、プラスチックフ
オーム中にこれに適当な可塑添加剤を添加すると後から
下げることができる。特に適当なのは水である。大きい
イＩＪ対湿度を有する空気に対してボリメタクリルイミ
１５シラスデックフオームを保存することによって３０
重量％までの水が吸収され、これによって後発泡温度を
、極端な場合には水のθｌｊ　ＩＩｒ＃温度まで十分に
下げることができる。他の可塑添加剤Ｊ　＆ｉ　、ｌ１
ｌ）　エノばホルムアミド、ジメチルポルムアミド及び
アセトアミドであり、これは同じようにして蒸気４’ｌ
Ｊによってプラスチックフオーム中に拡散させることが
できる。

加熱の温度及び時間が増大するにつれて、発泡圧を約１
０バール夷で、上げることができる。

これは複雑な形状が又は厚い壁の被覆複合拐料を製造す
る場合に有利である。

熱硬化性プラスチックとしては、室温で液状、力）ゆ状
又はペースト状が又は固１−ｉ＝の樹脂が挙げられ、こ
れは加熱すると先づ流動するが、粘稠状態であり、徐々
に硬化して固く融解しない温度で２分間以下でもはや流
動状ｒルに変らない樹脂は、本発明方法には不適当であ
る。流動性を失った後に、樹脂は直ちに固化せず先づゲ
ル状態になる。この状態で成形力を用いる場合に、完全
に硬化する４、利用することのできない強度を有する４
１４４−１が生じる。それ故、樹脂が流動状態からゲル
状態又は硬化状態に変る前に、すべての流動−及び成形
工程は発泡圧が被覆層に作用する際に終っているのが重
要である。

本発明方法に適当な定型的熱硬化性プラスチックハ、ア
ミ７ノラスト而脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、
フェノール＠Ｊ脂及びイミドゝ栃脂の群に所属する。

樹脂は、例えば補強繊維と結合していわゆる”プレプレ
グ〃として市場に出ている。繊維は、例えばガラス、カ
ーボン、岩石ウール又。ｊ天然又は人工の繊維がらなり
、樹脂中で自由に又は結合した形で織物、編物、メリヤ
ス状ゎｉ）物叉はフリスとして存在していてもよい。一
般に、０．４〜６倍の重量の繊維を有するか＼る扁平成
形体を含浸し、平扁形で、場合により数層で心にのせる
ことができる。

プラスチックフオームの心は、一般に熱硬化性プラスチ
ックからなる層で完全に囲まれているが、これは本発明
には重要ではない。むしろ心は所々被覆されていなくて
もよい。同じようにして別々の“、場合により互いに接
触していない各部が成形体中に含まれ、熱硬化性シラ久
チックの層によって相互に結合していてもよい。

心と上にのせた被覆層の利・料とから作った複合物は、
中空型中で硬化する際その最終形態が得られる。これは
著しい変形を有しないで発泡圧に耐えなければならない
。それというのもが＼る変形は最終成形には考慮されて
いないからである。またこの場合には、被覆層の材料の
必要な圧縮及び結合を一保証するために、型の反対圧力
が十分でなければならない。

閉じた中空型の中空室によって、複合材料の最終形態が
決められる。一般に中空型は数層に分１イ可能であるの
で、出来上った成形体を容易に取出すことができる。裁
断ｇＩＳを有しない簡単な成形体の場合には、硬化工程
の間固く結合している２つの半分の型からなる型で十分
である。中空型中には、硬化の際抜合拐利と結合する挿
入部分を使用してもよい。

成形工具は、硬化した被覆層の利用から容易に分離する
ことができるように予処理されている。しかしながら、
中空型は複合材料の成分になってもよく、この場合には
好ましくは被憶層の拐利と固着する。例えば円形のプラ
スチックフオームの心に熱硬化性プラスチックを被覆し
、管スリーブ中に挿入し、この中で硬化させることがで
きる。しかしながら複合４１料に含まれる中空型は剛体
である必要はない。例えばプレプレグの方法によって熱
硬化性プラスチックを含浸邑た十分な耐圧性の織物のホ
ースで十分である。ポース中にプラスチックフオームか
らなる心を挿入し、複合物を加熱し、その際発泡圧はホ
ースに吸収される。

プラスチックフオームの心と熱硬化性プラスチックとか
らなる複合物を中空型中で、例えば１８０〜２５０°Ｃ
の範囲内で存在する硬化温度に加熱する。心は全部加熱
する必要はなく、厚さ１０〜３０ｍＴｎの層が発泡圧を
惹起することができると十分である。これは一般に１０
〜６０分間続く。加熱時間は、同時に接合物に波長、例
えば２／１５０１φＨｚのマイクロ波の照射を作用させ
ると著しく短縮することができる。か＼る照射は純粋の
ポリメタクリルイミドにはほとんど吸収されない。しか
しプラスチックフオームが照射吸収添加剤、例えば水を
有する場合には、これは迅速に加熱し、数秒又は数分間
で発泡湿度に達することができる。熱硬化性プラスチッ
クもマイクロ波の照射によって加熱される場合には、他
の熱源を全く放ぎすることができる。熱硬化性プラスチ
ックの硬化が終ると、復合拐料を中空型中で放冷し、こ
れを、所望しない変Ｊしがもはや牛じない温度に冷却後
に取出す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ノう １　ポリメタクリルイミドプラスチックフオームからな
   る心及び心に接合した場合により繊維補強の熱硬化性プ
   ラスチック（これは硬化前には流動性である）からなる
   被覆層を有する複合材料を、未硬化の熱硬化性プラスチ
   ックをプラスチックフオームの心にのせ、複合物を硬化
   流度に加熱して硬化させることによって製造する方法に
   おいて、硬化湿度が、プラスチックフオームは軟化しか
   つ発泡圧少くとも」パールを発生する温度範囲内に存在
   する熱硬化性プラスチックを使用し、複合物をか＼る前
   記範囲内の温度に加熱し、この温度で熱硬化性プラスチ
   ックの流動状態が、少くトモプラスチックフオームが発
   泡圧を発生するまで持続し、プラスチックフオームの膨
   張を、これを取囲み発泡圧に列して安定な中空型によっ
   て抑制することを特徴とする、複合材料の製造法。 ２　プラスチックフオームが軟化しかつ発泡圧を発生す
   る高度範囲を下げるｉ」″塑添加剤を含有するプラスチ
   ックフオームを特徴する特許請求の範囲婬１項記載の方
   法。 ３　マイクロ波範囲内での吸収添加剤を含有ず熱硬化性
   プラスチックの硬化の間にマイクロ波照射を作用ごせ、
   これによってプラスチックフオームの加熱を、プラスチ
   ックが軟化しかつ発泡圧を発生する湿度で促進させる、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４　プラスチックフオームは、可塑添加剤及びマイクロ
   波吸収添加剤として水０．１〜３０重量％を特徴する特
   許請求の範囲第２又は３項記載の方法。 ５　硬化を数部からなる中空型中で行ない、型を、硬化
   の終了後及び複合材料の少くとも１部分冷却後に解放す
   る、特許請求の範囲第ｊ〜４項のいづれか１項に記載の
   方法。 ６　硬化を中空型中で行ない、この型は熱硬化性プラス
   チックと固結し、複合月利の成分になる、特許請求の範
   囲第１〜４項のいづれが１項に記載の方法。 ７　中空型は、熱硬化性プラスチックを含浸邑た多孔性
   織物又は編物からなっている、特許請求の範囲第′６項
   記載の方法