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発明の名称 複合積層材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−44322
公開日 平成10年(1998)2月17日
出願番号 特願平8−203411
出願日 平成8年(1996)8月1日
代理人
発明者 桐山 俊一 / 和田 誠 / 川端 進 / 山下 満弘
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 外層部と内層部から構成されており、外層部はガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成された層を少なくとも1層以上有しており、内層部は径6〜25μ、カット長2mm以上のガラス短繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成された層を少なくとも1層以上有しており、かつ、下記の特性を有することを特徴とする複合積層材。
(1)密度〔ρ〕(g/cm3 ):0.6≦ρ≦1.2(2)厚み4mm以上の複合積層材の縦方向、横方向における曲げ弾性率の平均値〔Eb〕(kg/mm2 ):900≦Eb
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合積層材に関するものであり、さらに詳しくは、土木、建築分野で構造材として使用される複合積層材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、土木、建築分野で使用される構造材としては、南洋材からなるベニヤ合板が多く使われてきたが、自然環境保護の観点から南洋材の使用量の削減、使用禁止の機運が高まりつつある。このような状勢下、針葉樹への原料転換、或いはガラス繊維強化プラスチック(FRP)等の代替素材の導入が検討されるようになった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、針葉樹の適用は、南洋材と同様に環境保護に与える影響の点で問題がある。また、南洋材や針葉樹からなる合板は、コンクリートの製造時に型枠として使用した場合、脱型後の合板表面にコンクリート残査が付着するため、その清掃に手間がかかり、さらに、繰り返し使用するには耐久性に劣るという問題点があった。ガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂からなるFRP製品は、曲げ剛性等の力学性能に優れており、上記合板に比べ製品厚みを薄くすることが可能である。この製品からなるコンクリート型枠は、耐久性に優れ、繰り返し使用できるものであるが、製品重量が上記合板に比べ重く、取扱いに難点があった。また、ポリエステル樹脂がコンクリートのアルカリに弱いという欠点を有しているので、より耐食性に優れた製品が望まれている。本発明は、軽量で、かつ優れた曲げ剛性を有する複合積層材を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、外層部がガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成され、内層部が径6〜25μ、カット長2mm以上のガラス短繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成され、少なくとも三層構造からなる複合積層材が上記目的を達成することを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、外層部と内層部から構成されており、外層部はガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成された層を少なくとも1層以上有しており、内層部は径6〜25μ、カット長2mm以上のガラス短繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成された層を少なくとも1層以上有しており、かつ、下記の特性を有することを特徴とする複合積層材を要旨とするものである。
(1)密度〔ρ〕(g/cm3 ):0.6≦ρ≦1.2(2)厚み4mm以上の複合積層材の縦方向、横方向における曲げ弾性率の平均値〔Eb〕(kg/mm2 ):900≦Eb【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の複合積層材の外層部は、ガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂強化複合素材で構成されており、例えば、一方向配列したガラス長繊維とポリプロピレン、直交配列したガラス長繊維とポリプロピレン、平織り、綾織り等のガラス織物とポリプロピレンからなるシート状、板状の素材等を外層部素材として用いることができる。
【0006】外層部の厚みやガラス長繊維とポリプロピレン樹脂の比率は特に限定されないが、最終製品の密度を満足する範囲内であればよい。
【0007】外層部素材は、必要に応じて、複数枚重ね合わせることにより、後述する内層部素材とのプレス貼り合わせ工程において所望の曲げ弾性率、厚み等の調整を行うことができる。
【0008】本発明の複合積層材の内層部は、径6〜25μ、カット長2mm以上のガラス短繊維とポリプロピレン樹脂で構成されており、例えば、ガラス短繊維とポリプロピレン樹脂を溶融シート化したものや乾式法あるいは湿式法により得られたシート状物を熱成形して得られたもの等を内層部素材として用いることができる。
【0009】内層部素材と外層部素材を積層して複合積層材を形成する際、内層部は、芯材の役割を有する。内層部を適当な温度、圧力で膨張させることにより、軽量化、曲げ弾性率、厚み等の調整をすることができる。
【0010】内層部に用いるガラス短繊維とポリプロピレン樹脂の配合重量比率は60:40〜10:90、好ましくは50:50〜20:80である。ガラス短繊維比率が高くなると、目的とする軽量化積層材が得られなくなる。また、ガラス短繊維を使用せずにポリプロピレン樹脂単独、あるいはポリプロピレン発泡体等で内層部を構成した場合、軽量化は図れるものの目的とする曲げ弾性の製品が得られない。さらに、ガラス短繊維にかえ、ガラス長繊維を用いた場合、曲げ弾性率は満足するものの、目的とする軽量化が達成できない。
【0011】本発明の複合積層材は、上記外層部素材からなる外層部と上記内層部素材からなる内層部で構成されている。外層部、内層部を構成する素材が、それぞれ一層で構成されている場合は、本発明の複合積層材は三層構造となる。また、本発明では、外層部、内層部は、それぞれ複数の素材が積層された多層構造であってもよい。例えば、外層部は複数の外層部素材を積層した多層構造であってもよく、これら複数の外層部素材は異なる素材でも、同じ素材でもよい。また、内層部は複数の内層部素材を積層した多層構造であってもよく、これら複数の内層部素材は異なる素材でも、同じ素材でもよい。
【0012】本発明の複合積層材は、上記外層部素材と内層部素材を用いて作製することができる。本発明の複合積層材を作製する方法としては、例えば、内層部素材を芯材とし、その両外層部に外層部素材を配し、サンドウィッチ構造とし、バッチ熱プレス法、連続熱プレス法のいずれかの方法により加圧熱圧接する方法等が挙げられる。
【0013】加熱温度は、ポリプロピレンの融点以上で約270℃までの温度範囲であればよい。圧力に関しては、内層部素材の膨張力に対抗しうる以上の圧力があればよい。バッチ熱プレス法では厚み調整のためのスペーサー等の併用により、また、連続熱プレス法ではギャップ調整により所望の厚みの複合積層材を得ることができる。
【0014】本発明の複合積層材の密度は0.6〜1.2g/cm3 である。0.6g/cm3 未満では圧縮変形による寸法変化を生じることがあり、1.2g/cm3 を越えると製品重量が重くなり、取扱いにくいことがある。
【0015】本発明の複合積層材の曲げ弾性率は、厚み4mm以上の複合積層材の縦方向、横方向における曲げ弾性率の平均値が900kg/mm2 以上である。900kg/mm2 未満ではタワミ変形量が大きくなることがある。
【0016】本発明の複合積層材は、外層部の片面あるいは両面に、更に厚さ20〜300μのポリプロピレン、ポリメチルペンテンフィルム等を接合することにより、表面平滑性、離型性を有する複合積層材とすることが可能である。この加工は、バッチ熱プレス工程や連続熱プレス工程で複合積層材成形時に処理することができる。
【0017】
【作用】本発明の複合積層材は、外層部がポリプロピレン樹脂とガラス連続長繊維からなるので、曲げ弾性を確保することができ、また、内層部はポリプロピレン樹脂とガラス短繊維からなるので、外層部素材と内層部素材とを合わせた状態での熱プレス工程で、内層部の膨張作用により軽量化が図れると同時に、層間の接合も行える。FRP等の緻密体にくらべ、同等あるいは同等以上の曲げ弾性率を有し、タワミ変形量が小さく軽量で取扱いに優れた構造材である。
【0018】
【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例1外層部素材として、直交配列されたガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が70:30で、密度1.7g/cm3 、厚みが0.4mmのシートを用いた。内層部素材として、繊維径13μ、カット長1/2インチのガラス短繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が40:60で、密度1.0g/cm3、厚み3.5mmの板材を用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材2枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、連続ダブルプレス機を用いて、加熱部設定温度250℃、ベルト速度1.0m/分で、ギャップ調整を行いつつ熱圧接工程および冷却工程を経て幅1m、長さ2mの所望の厚みの6層からなる複合積層材を得た。得られた複合積層材の物性を表1に示した。なお、曲げ弾性率の測定は、ASTM D790に準じて行った。
【0019】実施例2内層部素材として、繊維径13μ、カット長6mmのガラス短繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が40:60で、密度1.0g/cm3 、厚み3.5mmの板材を用いた。外層部素材は実施例1と同様のものを用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材2枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、実施例1と同様の方法により、複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0020】実施例3内層部素材として、繊維径10μ、カット長1/2インチのガラス短繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が40:60で、密度0.8g/cm3、厚み3.5mmの板材を用いた。外層部素材は実施例1と同様のものを用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材2枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、実施例1と同様の方法により、複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0021】実施例4実施例3において、外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材1枚を用いた以外は同様の方法により複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0022】実施例5内層部素材として、繊維径10μ、カット長1/2インチのガラス短繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が40:60で、密度0.4g/cm3、厚み3.5mmの板材を用いた。外層部素材は実施例1と同様のものを用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材1枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、実施例1と同様の方法により、複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0023】実施例6実施例5において、外層部は外層部素材3枚、内層部は内層部素材2枚を組み合わせた以外は同様の方法により複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0024】比較例1内層部素材として、ガラス連続長繊維とポリプロピレン樹脂との組成比(重量%)が40:60で、密度1.2g/cm3 、厚み3.5mmの板材を用いた。外層部素材は実施例1と同様のものを用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材2枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、実施例1と同様の方法により、複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0025】比較例2内層部素材として、密度0.1g/cm3 、厚み10mmのポリプロピレン発泡シートを用いた。外層部素材は実施例1と同様のものを用いた。外層部は外層部素材2枚、内層部は内層部素材2枚を用いた。これらの素材を組み合わせ、実施例1と同様の方法により、複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0026】比較例3比較例2において、外層部は外層部素材3枚、内層部は内層部素材2枚を組み合わせた以外は同様の方法により複合積層材を得、得られた複合積層材の物性を表1に示した。
【0027】比較例4ガラス繊維強化不飽和ポリエステル(FRP)ガラス含有量50重量%、密度1.8g/cm3 、厚み9mmの板材の物性を表1に示した。
【0028】
【表1】

【0029】比較例1の複合積層材は内層部素材にガラス長繊維を使用したものであり、比較例2、3の複合積層材は内層部素材にポリプロピレン発泡シートを用いたものである。比較例4はFRP緻密体である。実施例4、5は複合積層材の厚みを薄く作製したものである。比較例1の複合積層材は、弾性率は高いが、軽量化に欠けるものであった。比較例2の複合積層材は、軽量ではあるが、曲げ弾性率が不十分であった。比較例3は、構造材として必要な厚み方向の圧縮性能に劣るものであった。以上の結果から、本発明の複合積層材は、軽量で、かつ優れた曲げ弾性率を有するものであることが明らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明の複合積層材は、軽量で、かつ優れた曲げ剛性を有する。また、本発明の複合積層材は、外層部の片面あるいは両面に、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンフィルム等を接合することにより、表面平滑性、離型性を有する複合積層材とすることが可能である。さらに、本発明の複合積層材は、ポリエステル樹脂を用いたものと比べて耐食性に優れた素材を用いているので、コンクリートのアルカリに対しても十分耐えれるものである。




 

 


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