(57)【要約】【課題】本発明は、廃棄物を有効利用でき、かつ、充分な曲げ強度と充分な圧縮強度とを有する繊維強化複合材料及びその製造方法を目的とする。【解決手段】硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスと、繊維長方向の長さが５ｍｍ超５０ｍｍ以下である第一のガラス繊維と、繊維長方向の長さが５ｍｍ以下である第二のガラス繊維と、を含む、繊維強化複合材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスと、
繊維長方向の長さが５ｍｍ超５０ｍｍ以下である第一のガラス繊維と、
繊維長方向の長さが５ｍｍ以下である第二のガラス繊維と、
を含む、繊維強化複合材料。
【請求項２】
前記第一のガラス繊維と、前記第二のガラス繊維とが、混在している、請求項１に記載の繊維強化複合材料。
【請求項３】
中間層とその両面に位置する外層とを有し、
前記中間層は、少なくとも前記第二のガラス繊維を含み、
前記外層は、少なくとも前記第一のガラス繊維を含む、
請求項１に記載の繊維強化複合材料。
【請求項４】
前記中間層は、前記第一のガラス繊維を含まず、
前記外層は、前記第二のガラス繊維を含まない、
請求項３に記載の繊維強化複合材料。
【請求項５】
請求項２に記載の繊維強化複合材料の製造方法であって、
第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を加熱プレスして前記混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程と、を有し、
前記第一の複合材料は、前記第一のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ超５０ｍｍ以下であり、
前記第二の複合材料は、前記第二のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ以下である、繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の繊維強化複合材料の製造方法であって、
前記第一のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ超５０ｍｍ以下である第一の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第一の混合物を得る工程と、
前記第二のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ以下である第二の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第二の混合物を得る工程と、
前記第一の混合物の一部と、前記第二の混合物と、前記第一の混合物の残部と、をこの順で積層して積層体を得る工程と、
前記積層体を加熱プレスして前記第一の混合物及び前記第二の混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程と、を有する、繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記第二の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合が、
前記第一の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合よりも多い、請求項６に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記第一の複合材料の含有量が、繊維強化複合材料の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下であり、
前記第二の複合材料の含有量が、繊維強化複合材料の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下であり、
前記第一の複合材料の含有量／前記第二の複合材料の含有量で表される質量比が、３０／７０〜７０／３０である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化複合材料として、ウレタン樹脂液を長繊維に含浸させて、発泡し、硬化した、長繊維強化ウレタン樹脂発泡体が知られている。長繊維強化ウレタン樹脂発泡体は、硬質ウレタン樹脂発泡体をガラス長繊維で強化し、木材と同程度の曲げ強度及び圧縮強度を実現している。
【０００３】
特許文献１には、繊維強化複合材料を用いた長尺枕木が提案されている。特許文献１の長尺枕木によれば、ボルト等の金属製の固定部材を用いずとも、切削や穿孔等の加工が容易な部材のみで複数の枕木を接合でき、枕木を敷設する現場で接続位置を位置決めする煩雑さを解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３７１６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の長尺枕木では、穿孔や切欠き加工に伴い、ガラス繊維長の長い（例えば、５ｍｍ超５０ｍｍ以下）繊維強化複合材料の廃棄物（以下、「切削屑」ともいう。）が発生する。加えて、特許文献１の長尺枕木では、切削加工に伴い、ガラス繊維長の短い（例えば、５ｍｍ以下）繊維強化複合材料の廃棄物（以下、「切粉」ともいう。）が発生する。これらの廃棄物の再利用方法が検討されている。
【０００６】
例えば、硬質ウレタン樹脂組成物に切削屑を混合し、充分な密度となるように加熱プレス成型をする（以下、「圧密化する」ともいう。）ことで、充分な圧縮強度を有し、かつ、曲げ強度を大きく向上した繊維強化複合材料が得られる。
しかしながら、切削屑の混合量を増やし、充分な密度の繊維強化複合材料を製造しようとすると、加熱プレス成型時に大きな反力が発生し、圧密化できない。
【０００７】
硬質ウレタン樹脂組成物の切削屑の比率を低減した上で切粉を混合し、圧密化することで、充分な圧縮強度を有する繊維強化複合材料が得られる。
しかしながら、切粉のみを混合した繊維強化複合材料では、充分な曲げ強度が得られない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、廃棄物を有効利用でき、かつ、充分な曲げ強度と充分な圧縮強度とを有する繊維強化複合材料及びその製造方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスと、繊維長方向の長さが５ｍｍ超５０ｍｍ以下である第一のガラス繊維と、繊維長方向の長さが５ｍｍ以下である第二のガラス繊維と、を含む、繊維強化複合材料。
［２］前記第一のガラス繊維と、前記第二のガラス繊維とが、混在している、［１］に記載の繊維強化複合材料。
［３］中間層とその両面に位置する外層とを有し、前記中間層は、少なくとも前記第二のガラス繊維を含み、前記外層は、少なくとも前記第一のガラス繊維を含む、［１］に記載の繊維強化複合材料。
［４］前記中間層は、前記第一のガラス繊維を含まず、前記外層は、前記第二のガラス繊維を含まない、［３］に記載の繊維強化複合材料。
【００１０】
［５］［２］に記載の繊維強化複合材料の製造方法であって、第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を加熱プレスして前記混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程と、を有し、前記第一の複合材料は、前記第一のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ超５０ｍｍ以下であり、前記第二の複合材料は、前記第二のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ以下である、繊維強化複合材料の製造方法。
［６］［３］又は［４］に記載の繊維強化複合材料の製造方法であって、前記第一のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ超５０ｍｍ以下である第一の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第一の混合物を得る工程と、前記第二のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ以下である第二の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第二の混合物を得る工程と、前記第一の混合物の一部と、前記第二の混合物と、前記第一の混合物の残部と、をこの順で積層して積層体を得る工程と、前記積層体を加熱プレスして前記第一の混合物及び前記第二の混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程と、を有する、繊維強化複合材料の製造方法。
［７］前記第二の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合が、前記第一の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合よりも多い、［６］に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
［８］前記第一の複合材料の含有量が、繊維強化複合材料の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下であり、前記第二の複合材料の含有量が、繊維強化複合材料の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下であり、前記第一の複合材料の含有量／前記第二の複合材料の含有量で表される質量比が、３０／７０〜７０／３０である、［５］〜［７］のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維強化複合材料によれば、廃棄物を有効利用でき、かつ、充分な曲げ強度と充分な圧縮強度とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る繊維強化複合材料を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る繊維強化複合材料を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の繊維強化複合材料は、マトリックスと、第一のガラス繊維と、第二のガラス繊維とを含む。
本明細書において、マトリックスは、繊維強化複合材料を構成するガラス繊維以外の部分である。マトリックスは、硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含む。マトリックスは硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物と、発泡剤に由来する空隙とからなる発泡体が好ましい。マトリックスが、空隙を含まず、硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物のみからなっていてもよい。
【００１４】
［第一実施形態］
＜繊維強化複合材料＞
第一実施形態の繊維強化複合材料について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の繊維強化複合材料１は、平面視四角形の板状の成形体である。図２に示すように、繊維強化複合材料１は、単層１０を有する。繊維強化複合材料１のＸ方向の長さはＣ１である。繊維強化複合材料１のＹ方向の長さ（以下、「幅」ともいう。）はＤ１である。繊維強化複合材料１のＺ方向の長さ（以下、「厚さ」ともいう。）はＴ１である。
【００１５】
長さＣ１は、特に限定されず、繊維強化複合材料１の用途や目的に応じて適宜設定できる。長さＣ１は、繊維強化複合材料１を成形する金型の大きさによって適宜調整できる。長さＣ１は、例えば、５００〜３０００ｍｍが好ましく、１０００〜２５００ｍｍがより好ましく、１５００〜２０００ｍｍがさらに好ましい。長さＣ１が上記下限値以上であると、充分な大きさの材料として使用できる。長さＣ１が上記上限値以下であると、繊維強化複合材料１を軽量にでき、繊維強化複合材料１の運搬に便利である。
【００１６】
幅Ｄ１は、特に限定されず、繊維強化複合材料１の用途や目的に応じて適宜設定できる。幅Ｄ１は、繊維強化複合材料１を成形する金型の大きさによって適宜調整できる。幅Ｄ１は、例えば、１００〜３０００ｍｍが好ましく、５００〜２５００ｍｍがより好ましく、１０００〜２０００ｍｍがさらに好ましい。幅Ｄ１が上記下限値以上であると、充分な大きさの材料として使用できる。幅Ｄ１が上記上限値以下であると、繊維強化複合材料１を軽量にでき、繊維強化複合材料１の運搬に便利である。
【００１７】
厚さＴ１は、特に限定されず、繊維強化複合材料１の用途や目的に応じて適宜設定できる。厚さＴ１は、繊維強化複合材料１を成形する金型の大きさによって適宜調整できる。厚さＴ１は、例えば、２０〜６０ｍｍが好ましく、２５〜５０ｍｍがより好ましく、３０〜４０ｍｍがさらに好ましい。厚さＴ１が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の曲げ強度を高めやすい。厚さＴ１が上記上限値以下であると、繊維強化複合材料１を軽量にしやすい。
【００１８】
繊維強化複合材料１は、マトリックスと、第一のガラス繊維と、第二のガラス繊維とを含む。
【００１９】
ガラス繊維は、特に限定されず、繊維強化複合材料の分野で公知のガラス繊維を使用できる。ガラス繊維としては、例えば、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラス、石英ガラス繊維、ホウケイ酸ガラス繊維等からなるものが挙げられる。ガラス繊維としては、例えば、ガラスロービングが好ましい。
ガラス繊維の比重は２〜３が好ましく、２．５〜２．７がより好ましい。ガラス繊維の比重は、ＪＩＳ  Ｒ３４２０：２０１３に準じて測定できる。
【００２０】
第一のガラス繊維は、繊維長方向の長さが５ｍｍ超５０ｍｍ以下であり、１０ｍｍ以上４５ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下がより好ましい。第一のガラス繊維の繊維長方向の長さが上記下限値超であると、繊維強化複合材料１の曲げ強度を高めやすい。第一のガラス繊維の繊維長方向の長さが上記上限値以下であると、加熱プレス工程での混合物の反力を抑制しやすい。
第一のガラス繊維の繊維長方向の長さは、例えば、ノギス等を用いて測定できる。
【００２１】
第二のガラス繊維は、繊維長方向の長さが５ｍｍ以下であり、４ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以下がより好ましい。第二のガラス繊維の繊維長方向の長さが上記上限値以下であると、第一のガラス繊維の間に第二のガラス繊維が入り込みやすくなり、繊維強化複合材料１を密実（高比重）にしやすい。その結果、繊維強化複合材料１の圧縮強度を高めやすい。第二のガラス繊維の繊維長方向の長さの下限値は特に限定されないが、実質的には０．１ｍｍである。
第二のガラス繊維の繊維長方向の長さは、例えば、ノギスやデジタルマイクロスコープ等を用いて測定できる。
【００２２】
硬質ウレタン樹脂組成物は、特に限定されず、繊維強化複合材料の分野で公知の硬質ウレタン樹脂組成物を使用できる。
硬質ウレタン樹脂組成物は、ポリオール、触媒、ポリイソシアネート、整泡剤を少なくとも含む。硬質ウレタン樹脂組成物は、その他の添加剤を含んでもよい。
硬質ウレタン樹脂組成物の比重は１．０〜１．３が好ましく、１．１５〜１．２がより好ましい。硬質ウレタン樹脂組成物の比重は、ＪＩＳ  Ｋ７１１２：１９９９に準じて測定できる。
【００２３】
発泡剤は、特に限定されず、繊維強化複合材料の分野で公知のものを使用できる。
発泡剤としては、例えば、水を用いることができる。
【００２４】
発泡剤の含有量は、少なすぎるとガラス繊維への樹脂の含浸性が不充分となりやすく、多すぎると空隙率が高くなり維強化複合材料１の圧縮強度が不充分となる。発泡剤の含有量は、かかる不都合が生じない範囲に設定するのが好ましい。例えば、硬質ウレタン樹脂組成物と発泡剤とを含有するマトリックス組成物の総質量に対して、発泡剤の含有量は０．１〜０．５質量％が好ましく、０．１〜０．３質量％がより好ましい。
【００２５】
繊維強化複合材料１は、第一のガラス繊維と、第二のガラス繊維以外のガラス繊維（以下、「他のガラス繊維」ともいう。）を含んでいてもよい。
他のガラス繊維としては、例えば、繊維長方向の長さが５０ｍｍ超のガラス繊維が挙げられる。
他のガラス繊維の含有量は、繊維強化複合材料１の用途や目的に応じて適宜設定できる。
【００２６】
第一のガラス繊維と第二のガラス繊維の合計の含有量は、ガラス繊維の総質量に対して、８０〜１００質量％が好ましく、９０〜１００質量％がより好ましく、１００質量％が特に好ましい。第一のガラス繊維と第二のガラス繊維の合計の含有量が上記下限値以上であると、加熱プレス工程での混合物の反力を抑制しやすい。
【００２７】
繊維強化複合材料１の比重は、０．９５〜１．３５が好ましく、１．００〜１．３０がより好ましく、１．０５〜１．２０がさらに好ましい。繊維強化複合材料１の比重が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の圧縮強度を高めやすい。繊維強化複合材料１の比重が上記上限値以下であると、繊維強化複合材料１を軽量にしやすく、取り扱いやすい。
繊維強化複合材料１の比重は、直方体状の繊維強化複合材料１の試験片を用いて、下記式（１）により算出できる。
比重（ｇ／ｃｍ３）＝Ｗ／（ｈ×ｂ×Ｌ）・・・（１）
（１）式において、Ｗは試験片の質量（ｇ）、ｈは試験片の厚さ（ｃｍ）、ｂは試験片の幅（ｃｍ）、Ｌは試験片の長さ（ｃｍ）を表す。
Ｗは、例えば、秤により測定できる。ｈは、例えば、キャリパーゲージを用いて、試験片の任意の３カ所の厚さを測定し、その算術平均値を採用できる。ｂ及びＬは、例えば、鋼製の巻尺を用いて測定できる。
【００２８】
繊維強化複合材料１の発泡倍率は、２以下が好ましく、１．８以下がより好ましく、１．５９以下がさらに好ましい。発泡倍率の下限値は１である。発泡倍率が上記上限値以下であると、比重が１以上である繊維強化複合材料１が得られやすい。
発泡倍率は未硬化物の組成によって調整できる。例えば、未硬化物中の発泡剤の含有量が少ないほど発泡倍率は低くなる。また、発泡剤の含有量が同じであっても、繊維強化複合材料１の単位体積当たりの、未硬化物の使用量（マトリックス組成物とガラス繊維の合計量）を多くすれば、発泡剤に由来する空隙（気泡）が圧縮されて発泡倍率は低くなる。
発泡倍率は、繊維強化複合材料１の比重をｘ、非発泡の繊維強化複合材料の比重をｙとし、発泡倍率＝ｙ／ｘにより求められる。
ここで、非発泡の繊維強化複合材料は、発泡剤を含まない以外は、繊維強化複合材料１と同じ条件で製造できるものである。非発泡の繊維強化複合材料の比重は、繊維強化複合材料１を溶融したものからも測定できる。
【００２９】
繊維強化複合材料１の繊維体積含有率は１５〜３５体積％が好ましく、２０〜３０体積％がより好ましい。繊維強化複合材料１の繊維体積含有率が上記数値範囲内であると、空隙率が低く、比重が高く、充分な曲げ強度と充分な圧縮強度とを有する繊維強化複合材料１が得られやすい。
繊維強化複合材料１の繊維体積含有率は、下記式（２）により算出できる。
繊維体積含有率（体積％）＝（単位体積あたりの繊維体積（ｃｍ３／ｃｍ３）／単位体積あたりの繊維強化複合材料１の体積（ｃｍ３／ｃｍ３））×１００・・・（２）
なお、繊維強化複合材料１からのガラス繊維の抽出は、例えば、繊維強化複合材料１に対し、５００℃、１時間程度の加熱処理を施し、炉内にてマトリックスを除去することによって行うことができる。
【００３０】
繊維強化複合材料１の空隙率は０〜４０％が好ましく、０〜３０％がより好ましい。繊維強化複合材料１の空隙率が上記上限値以下であると、充分な圧縮強度を有する繊維強化複合材料１が得られやすい。
繊維強化複合材料１の空隙率は、下記式（３）により算出できる。
空隙率（％）＝｛（発泡後の繊維強化複合材料の体積（ｃｍ３）−発泡前の繊維強化複合材料の体積（ｃｍ３））／繊維強化複合材料１の体積（ｃｍ３）｝×１００・・・（３）
【００３１】
繊維強化複合材料１は、第一のガラス繊維と第二のガラス繊維とが混在していることが好ましい。第一のガラス繊維と第二のガラス繊維とが混在していることで、繊維強化複合材料１の曲げ強度と圧縮強度とを高めやすい。
ここで、「第一のガラス繊維と第二のガラス繊維とが混在している」とは、第一のガラス繊維のみの領域と、第二のガラス繊維のみの領域とが区画できない程度に、第一のガラス繊維と第二のガラス繊維とが混ざり合って存在していることを意味する。
【００３２】
繊維強化複合材料１の圧縮強度は、１５Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、２０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、２５Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましい。圧縮強度が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の厚さ方向の載荷に対する破損を抑制しやすい。圧縮強度の上限値は特に限定されないが、例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。
繊維強化複合材料１の圧縮強度は、ＪＩＳ  Ｋ７０１８：１９９９に準じて測定できる。
【００３３】
繊維強化複合材料１の曲げ強度は、１５Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、２０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、２５Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましい。曲げ強度が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の破損を抑制しやすい。曲げ強度の上限値は特に限定されないが、例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。
繊維強化複合材料１の曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｋ７０１７：１９９９に準じて測定できる。
【００３４】
＜繊維強化複合材料の製造方法＞
本実施形態の繊維強化複合材料の製造方法は、第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを混合して混合物を得る工程と、混合物を加熱プレスして混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程とを有する。
第一の複合材料は、第一のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ超５０ｍｍ以下である。第一の複合材料は、ガラス繊維長の長い繊維強化複合材料の廃棄物であり、いわゆる切削屑に相当する。
第二の複合材料は、第二のガラス繊維と硬質ウレタン樹脂組成物の硬化物を含むマトリックスとを含み、最長部が５ｍｍ以下である。第二の複合材料は、ガラス繊維長の短い繊維強化複合材料の廃棄物であり、いわゆる切粉に相当する。
ここで、「最長部」とは、第一の複合材料（又は第二の複合材料）の中で長さをとったときに、長さが最も長くなる部分のことを意味する。
【００３５】
本実施形態の繊維強化複合材料１は、例えば、以下の方法により製造できる。
（ｉ）ガラス繊維強化ウレタン樹脂発泡体を使った加工品（例えば、長尺枕木）の加工工程で発生する廃棄物をガラス繊維長により分類する（分級工程）。
（ｉｉ）分級工程によって得られた第一の複合材料と第二の複合材料とを計量する（計量工程）。
（ｉｉｉ）第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを混合して混合物を得る（混合工程）。
（ｉｖ）金型等の型枠に混合工程で得られた混合物を展開する（展開工程）。
（ｖ）展開した混合物を敷き均す（均し工程）。
（ｖｉ）敷き均した混合物を加熱プレスして混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる（加熱プレス工程）。
（ｖｉｉ）加熱プレス工程で得られた成形体を金型から脱型する（脱型工程）。
（ｖｉｉｉ）脱型した成形体からバリ等を取り仕上げ、繊維強化複合材料１を得る（仕上げ工程）。
【００３６】
（分級工程）
廃棄物をガラス繊維長により分類する方法は、特に限定されず、公知の分級装置を用いることができる。公知の分級装置としては、例えば、所定の目開きの金網フルイを備える円形振動フルイ機等が挙げられる。
金網フルイの所定の目開きとしては、例えば、５〜５０ｍｍが挙げられる。
【００３７】
第一の複合材料の最長部は、５ｍｍ超５０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上４５ｍｍ以下がより好ましく、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下がさらに好ましい。第一の複合材料の最長部が上記下限値超であると、繊維強化複合材料１の曲げ強度を高めやすい。第一の複合材料の最長部が上記上限値以下であると、加熱プレス工程での混合物の反力を抑制しやすい。
第一の複合材料の最長部は、例えば、ノギス等を用いて測定できる。
【００３８】
第二の複合材料の最長部は、５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下がさらに好ましい。第二の複合材料の最長部が上記上限値以下であると、第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを均一に混合しやすい。第二の複合材料の最長部の下限値は特に限定されないが、実質的には０．１ｍｍである。
第二の複合材料の最長部は、例えば、ノギスやデジタルマイクロスコープ等を用いて測定できる。
【００３９】
（計量工程）
計量工程では、電子秤等、公知の計量装置を用いることができる。
第一の複合材料及び第二の複合材料の必要な量は、繊維強化複合材料１の物性に応じて適宜決定できる。
【００４０】
第一の複合材料の含有量は、繊維強化複合材料１の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下が好ましく、２０質量％以上４０質量％以下がより好ましく、２５質量％以上３５質量％以下がさらに好ましい。第一の複合材料の含有量が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の曲げ強度を高めやすい。第一の複合材料の含有量が上記上限値以下であると、加熱プレス工程での混合物の反力を抑制しやすい。
【００４１】
第二の複合材料の含有量は、繊維強化複合材料１の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下が好ましく、２０質量％以上４０質量％以下がより好ましく、２５質量％以上３５質量％以下がさらに好ましい。第二の複合材料の含有量が上記下限値以上であると、密実な（高比重の）繊維強化複合材料１が得られやすく、繊維強化複合材料１の圧縮強度を高めやすい。第二の複合材料の含有量が上記上限値以下であると、充分な曲げ強度を有する繊維強化複合材料１が得られやすい。
【００４２】
第一の複合材料の含有量／第二の複合材料の含有量で表される質量比（以下、単に「質量比」ともいう。）は、３０／７０〜７０／３０が好ましく、３５／６５〜６５／３５がより好ましく、４０／６０〜６０／４０がさらに好ましい。質量比が上記下限値以上であると、ボイド（２ｍｍ２以上の空隙）の発生を抑制し、繊維強化複合材料１の外観を良好にしやすい。加えて、質量比が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の曲げ強度を高めやすい。質量比が上記上限値以下であると、加熱プレス工程での混合物の反力を抑制しやすい。
【００４３】
（混合工程）
混合工程では、計量工程で計量した第一の複合材料と第二の複合材料と硬質ウレタン樹脂組成物とを混合する。
硬質ウレタン樹脂組成物の含有量は、繊維強化複合材料１の総質量に対して、２５質量％以上５０質量％以下が好ましく、２５質量％以上４５質量％以下がより好ましく、３０質量％以上４０質量％以下がさらに好ましい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記下限値以上であると、第一の複合材料と第二の複合材料とを均一に混合しやすい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記上限値以下であると、廃棄物をより有効に利用しやすい。
【００４４】
混合工程では、公知の混合装置を用いることができる。公知の混合装置としては、回転羽根を有する攪拌槽、ミキサー等が挙げられる。
回転羽根を回転させる速度は、各材料（第一の複合材料、第二の複合材料及び硬質ウレタン樹脂組成物）をムラなく混合できる速度であればよい。
【００４５】
（展開工程）
展開工程では、混合工程で得られた混合物を金型等の型枠に充填する。
混合物を型枠に充填する方法は特に限定されず、公知の充填方法を用いることができる。混合物を型枠に充填する際は、例えば、フレキシブルコンテナ（フレコン）等を用いることができる。
【００４６】
（均し工程）
均し工程では、展開した混合物を攪拌棒等で敷き均す。混合物を敷き均すことで、ガラス繊維の繊維長方向を一方向にひきそろえることができ、繊維強化複合材料１の曲げ強度と圧縮強度とを高めやすい。
混合物を敷き均す方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
【００４７】
（加熱プレス工程）
加熱プレス工程では、公知の加熱プレス装置を用いることができる。
加熱プレス工程での加熱温度は、例えば、７０〜９０℃が好ましく、７０〜８５℃がより好ましく、７５〜８５℃がさらに好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると、混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を充分に硬化させやすい。加えて、加熱温度が上記下限値以上であると、混合物を圧密化しやすい。加熱温度が上記上限値以下であると、加熱プレス装置に掛かる負荷を軽減しやすい。
【００４８】
加熱プレス工程でのプレス圧力は、例えば、１〜１０ＭＰａが好ましく、１〜５ＭＰａがより好ましく、１〜３ＭＰａがさらに好ましい。プレス圧力が上記下限値以上であると、充分な圧縮強度を有する繊維強化複合材料１が得られやすい。プレス圧力が上記上限値以下であると、加熱プレス装置に掛かる負荷を軽減しやすい。
【００４９】
（脱型工程）
脱型工程は特に限定されず、公知の方法で金型から成形体を脱型できる。
脱型する際の温度は、例えば、７０〜９０℃が好ましく、７０〜８５℃がより好ましく、７５〜８５℃がさらに好ましい。脱型する際の温度が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料１の外観を良好にしやすい。脱型する際の温度が上記上限値以下であると、加熱プレス装置に掛かる負荷を軽減しやすい。
【００５０】
（仕上げ工程）
仕上げ工程では、鑢や仕上げ剤等を用いて成形体表面のバリを取り、汚れを除去する。仕上げ剤としては、公知の塗料等を用いることができる。
【００５１】
以上の（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）の工程により、第一のガラス繊維と第二のガラス繊維とが、混在した繊維強化複合材料１を得る。
繊維強化複合材料１は、第一のガラス繊維を含むため、充分な曲げ強度を有する。加えて、繊維強化複合材料１は、第一のガラス繊維の繊維と繊維との隙間に第二のガラス繊維が入り込み、硬質ウレタン樹脂組成物と混合することで密実な複合材となっている。このため、繊維強化複合材料１は、充分な圧縮強度を有する。繊維強化複合材料１は、曲げ特性（引張特性）と圧縮特性が求められる法面防災等の分野で好適に用いられる。
加えて、廃棄物として処分されていたガラス繊維を含む切粉や切削屑等を有用な繊維強化複合材料として有効利用できる。
【００５２】
［第二実施形態］
＜繊維強化複合材料＞
本実施形態の繊維強化複合材料は、中間層とその両面に位置する外層とを有する。
以下、本実施形態の繊維強化複合材料について、図面を参照して説明する。
【００５３】
図３に示すように、繊維強化複合材料２は、中間層２０と、その両面に位置する外層３０Ａと、外層３０Ｂと、を有する三層構造である。中間層２０は、少なくとも第二のガラス繊維を含む。外層３０Ａと外層３０Ｂとは、少なくとも第一のガラス繊維を含む。
【００５４】
繊維強化複合材料２の形状は、繊維強化複合材料１と同様である。
繊維強化複合材料２の長さＣ２は、繊維強化複合材料１の長さＣ１と同様である。
繊維強化複合材料２の幅は、繊維強化複合材料１の幅Ｄ１と同様である。
【００５５】
繊維強化複合材料２の厚さＴ２は、繊維強化複合材料１の厚さＴ１と同様である。
中間層２０の厚さＴ２０は、例えば、１０〜３０ｍｍが好ましく、１０〜２５ｍｍがより好ましく、１０〜２０ｍｍがさらに好ましい。中間層２０の厚さＴ２０が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の圧縮強度を高めやすい。中間層２０の厚さＴ２０が上記上限値以下であると、繊維強化複合材料２の曲げ強度を高めやすい。
【００５６】
外層３０Ａの厚さＴ３０Ａは、例えば、５〜２０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましく、５〜１０ｍｍがさらに好ましい。外層３０Ａの厚さＴ３０Ａが上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の曲げ強度を高めやすい。外層３０Ａの厚さＴ３０Ａが上記上限値以下であると、加熱プレス工程での積層体の反力を抑制しやすい。
外層３０Ｂの厚さＴ３０Ｂは、厚さＴ３０Ａと同様である。厚さＴ３０Ｂは、厚さＴ３０Ａと同じでもよく、異なっていてもよい。
【００５７】
中間層２０は、第一のガラス繊維を含まないことが好ましい。中間層２０が、第一のガラス繊維を含まないことで、加熱プレス工程での積層体の反力を抑制しやすい。加えて、中間層２０が、第一のガラス繊維を含まないことで、生産コストと圧縮性能とのバランスに優れた密実な層を形成しやすい。
中間層２０の第二のガラス繊維の含有量は、中間層２０に含まれるガラス繊維の総質量に対して、５０質量％超１００質量％以下が好ましく、７０質量％以上１００質量％以下がより好ましく、９０質量％以上１００質量％以下がさらに好ましく、１００質量％が特に好ましい。中間層２０の第二のガラス繊維の含有量が上記下限値以上であると、加熱プレス工程での積層体の反力を抑制しやすく、積層体を圧密化しやすい。加えて、廃棄物をより有効に利用しやすい。
【００５８】
外層３０Ａと外層３０Ｂとは、第二のガラス繊維を含まないことが好ましい。外層３０Ａと外層３０Ｂとが、第二のガラス繊維を含まないことで、繊維強化複合材料２の曲げ強度をより高めやすい。
外層３０Ａ及び外層３０Ｂの第一のガラス繊維の含有量は、外層３０Ａ及び外層３０Ｂに含まれるガラス繊維の総質量に対して、５０質量％超１００質量％以下が好ましく、７０質量％以上１００質量％以下がより好ましく、９０質量％以上１００質量％以下がさらに好ましく、１００質量％が特に好ましい。外層３０Ａ及び外層３０Ｂの第一のガラス繊維の含有量が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の曲げ強度をより高めやすい。
【００５９】
繊維強化複合材料２の圧縮強度は、３０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、４５Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、６０Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましい。圧縮強度が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の厚さ方向の載荷に対する破損を抑制しやすい。圧縮強度の上限値は特に限定されないが、例えば、２００Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。
繊維強化複合材料２の圧縮強度は、ＪＩＳ  Ｋ７０１８：１９９９に準じて測定できる。
【００６０】
繊維強化複合材料２の曲げ強度は、２０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、３０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、４０Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましい。曲げ強度が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の破損を抑制しやすい。曲げ強度の上限値は特に限定されないが、例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。
繊維強化複合材料１の曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｋ７０１７：１９９９に準じて測定できる。
【００６１】
＜繊維強化複合材料の製造方法＞
本実施形態の繊維強化複合材料２の製造方法は、第一の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第一の混合物を得る工程（第一混合工程）と、第二の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを含む第二の混合物を得る工程（第二混合工程）と、を有する。
本実施形態の繊維強化複合材料２の製造方法は、さらに、第一の混合物の一部と、第二の混合物と、第一の混合物の残部と、をこの順で積層して積層体を得る工程（積層工程）と、積層体を加熱プレスして第一の混合物及び第二の混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程（硬化工程）とを有する。
第一の複合材料は、第一実施形態における第一の複合材料と同様である。
第二の複合材料は、第一実施形態における第二の複合材料と同様である。
【００６２】
（第一混合工程）
第一混合工程では、第一の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを混合する。
硬質ウレタン樹脂組成物の含有量は、第一の混合物の総質量に対して、２５質量％以上５０質量％以下が好ましく、２５質量％以上４５質量％以下がより好ましく、３０質量％以上４０質量％以下がさらに好ましい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記下限値以上であると、外観の良好な繊維強化複合材料２が得られやすい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記上限値以下であると、廃棄物をより有効に利用しやすい。
【００６３】
第一混合工程では、公知の混合装置を用いることができる。公知の混合装置としては、回転羽根を有する攪拌槽、ミキサー等が挙げられる。
回転羽根を回転させる速度は、各材料（第一の複合材料及び硬質ウレタン樹脂組成物）をムラなく混合できる速度であればよい。
第一混合工程により、第一の混合物が得られる。
【００６４】
（第二混合工程）
第二混合工程では、第二の複合材料と、硬質ウレタン樹脂組成物とを混合する。
硬質ウレタン樹脂組成物の含有量は、第二の混合物の総質量に対して、３０質量％以上５５質量％以下が好ましく、３０質量％以上５０質量％以下がより好ましく、３５質量％以上４５質量％以下がさらに好ましい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記下限値以上であると、第二の複合材料を均一に混合しやすい。硬質ウレタン樹脂組成物の含有量が上記上限値以下であると、廃棄物をより有効に利用しやすい。
【００６５】
第二混合工程では、公知の混合装置を用いることができる。公知の混合装置としては、回転羽根を有する攪拌槽、ミキサー等が挙げられる。
回転羽根を回転させる速度は、各材料（第二の複合材料及び硬質ウレタン樹脂組成物）をムラなく混合できる速度であればよい。
第二混合工程により、第二の混合物が得られる。
【００６６】
第二の複合材料は、第一の複合材料に比べてガラス繊維長の短い廃棄物を含む。同じ質量で比べると、第二の複合材料は、第一の複合材料よりも表面積が大きい。このため、第二の複合材料は、第一の複合材料に比べて、硬質ウレタン樹脂組成物を吸収しやすい。
第二の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合は、第一の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合よりも多いことが好ましい。
第二の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合は、第一の混合物の総質量に対する硬質ウレタン樹脂組成物の含有割合よりも多いことにより、第二の複合材料をより均一に混合しやすい。その結果、生産コストと圧縮性能とのバランスに優れた密実な中間層２０を形成しやすい。
【００６７】
（積層工程）
積層工程では、第一の混合物の一部を金型等の型枠に充填し、敷き均した後、第二の混合物をその上に充填し、敷き均し、さらに、第一の混合物の残部をその上に充填し、敷き均し、積層体を得る。
第一の混合物を型枠に充填する方法は、特に限定されず、公知の充填方法を用いることができる。
第一の混合物を敷き均す方法は、第一実施形態における均し工程と同様の方法を用いることができる。
第二の混合物を型枠に充填する方法は、第一の混合物を型枠に充填する方法と同様である。
第二の混合物を敷き均す方法は、第一の混合物を敷き均す方法と同様である。
【００６８】
積層工程における第一の混合物の一部を型枠に充填する量は、外層３０Ａの厚さＴ３０Ａに応じて、適宜調整できる。
積層工程における第二の混合物を型枠に充填する量は、中間層２０の厚さＴ２０に応じて、適宜調整できる。
積層工程における第一の混合物の残部を型枠に充填する量は、外層３０Ｂの厚さＴ３０Ｂに応じて、適宜調整できる。
【００６９】
（硬化工程）
硬化工程では、公知の加熱プレス装置を用いることができる。
硬化工程での加熱温度は、例えば、７０〜９５℃が好ましく、７０〜９０℃がより好ましく、７５〜８５℃がさらに好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると、第一の混合物及び第二の混合物中の硬質ウレタン樹脂組成物を充分に硬化させやすい。加えて、加熱温度が上記下限値以上であると、積層体を圧密化しやすい。加熱温度が上記上限値以下であると、加熱プレス装置に掛かる負荷を軽減しやすい。
【００７０】
硬化工程でのプレス圧力は、１．５〜４．５ＭＰａが好ましく、２．０〜４．０ＭＰａがより好ましく、２．５〜３．５ＭＰａがさらに好ましい。プレス圧力が上記下限値以上であると、充分な圧縮強度を有する繊維強化複合材料２が得られやすい。プレス圧力が上記上限値以下であると、加熱プレス装置に掛かる負荷を軽減しやすい。
【００７１】
第一の複合材料の含有量は、繊維強化複合材料２の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下が好ましく、２０質量％以上４０質量％以下がより好ましく、２５質量％以上３５質量％以下がさらに好ましい。第一の複合材料の含有量が上記下限値以上であると、繊維強化複合材料２の曲げ強度をより高めやすい。第一の複合材料の含有量が上記上限値以下であると、硬化工程での積層体の反力を抑制しやすい。
【００７２】
第二の複合材料の含有量は、繊維強化複合材料２の総質量に対して、１５質量％以上４５質量％以下が好ましく、２０質量％以上４０質量％以下がより好ましく、２５質量％以上３５質量％以下がさらに好ましい。第二の複合材料の含有量が上記下限値以上であると、密実な（高比重の）繊維強化複合材料２が得られやすく、繊維強化複合材料２の圧縮強度を高めやすい。第二の複合材料の含有量が上記上限値以下であると、充分な曲げ強度を有する繊維強化複合材料２が得られやすい。
【００７３】
第一の複合材料の含有量／第二の複合材料の含有量で表される質量比（以下、単に「質量比」ともいう。）は、３０／７０〜７０／３０が好ましく、３５／６５〜６５／３５がより好ましく、４０／６０〜６０／４０がさらに好ましい。質量比が上記下限値以上であると、ボイド（２ｍｍ２以上の空隙）の発生を抑制し、繊維強化複合材料２の外観を良好にしやすい。質量比が上記上限値以下であると、硬化工程での積層体の反力を抑制しやすい。
【００７４】
本実施形態の繊維強化複合材料２の製造方法は、第一実施形態における脱型工程、仕上げ工程を有していてもよい。これらの工程は、第一実施形態と同様に行うことができる。
【００７５】
以上の工程により、外層３０Ａ、中間層２０、外層３０Ｂをこの順に有する三層構造、すなわち、サンドイッチ構造の繊維強化複合材料２が得られる。
繊維強化複合材料２は、柔軟性に優れる中間層２０と、曲げ強度に優れる外層３０Ａ、３０Ｂとを備えることにより、第一実施形態における繊維強化複合材料１よりも曲げ強度をより高めることができ、充分な圧縮強度を有する。
【実施例】
【００７６】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７７】
［実施例１］
＜繊維強化複合材料の製造＞
第一の複合材料（以下、「切削屑」ともいう。）と、第二の複合材料（以下、「切粉」ともいう。）と、硬質ウレタン樹脂組成物（ポリオールとジフェニルメタンジイソシアネート）とを１５：１５：１５の質量比で混合し、混合物４５ｋｇを得た。この混合物を幅６１０ｍｍ、長さ２１００ｍｍの金型に充填し、敷き均したのち、加熱温度８０℃、プレス圧力３ＭＰａで加熱プレスし、表１に示す厚さ、体積、質量、比重を有する繊維強化複合材料を得た。なお、表１の厚さ、体積、質量、比重は、９個の繊維強化複合材料の平均値である。
【００７８】
［実施例２］
切削屑と切粉と硬質ウレタン樹脂組成物との混合比を８：１８：１５に変更して、混合物４１ｋｇを得た以外は、実施例１と同様に、表１に示す厚さ、体積、質量、比重を有する繊維強化複合材料を得た。なお、表１の厚さ、体積、質量、比重は、９個の繊維強化複合材料の平均値である。
【００７９】
＜外観の評価＞
得られた各例の繊維強化複合材料について、目視にて膨れ、異物混入、角部の割れ、欠け、傷の有無を下記評価基準に従って、外観を評価した。
《評価基準》
○：膨れ、異物混入、角部の割れ、欠け、傷いずれも認められない。
×：膨れ、異物混入、角部の割れ、欠け、傷のいずれかが認められる。
【００８０】
＜圧縮強度の測定＞
各例で得られた繊維強化複合材料から、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍの試験片を採取し、それぞれの試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７０１８：１９９９に記載の方法に準じて、圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。結果は、３６個の試験片の平均値である。
【００８１】
＜曲げ強度の測定＞
各例で得られた繊維強化複合材料から、幅３００ｍｍ、長さ４８０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの試験片を採取し、それぞれの試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７０１７：１９９９に記載の３点曲げの方法に準じて、曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。結果は、１６個の試験片の平均値である。
【００８２】
【表１】
2020105374.tif 000002
【００８３】
表１に示すように、本発明を適用した実施例１〜２は、外観に優れ、厚さ３０ｍｍ程度まで加熱プレスにより成形可能であることが分かった。
また、本発明を適用した実施例１〜２は、圧縮強度がそれぞれ、２５．０Ｎ／ｍｍ２、１９．３Ｎ／ｍｍ２であり、充分な圧縮強度を有することが分かった。
加えて、本発明を適用した実施例１〜２は、曲げ強度がそれぞれ、３０．０Ｎ／ｍｍ２、２３．７Ｎ／ｍｍ２であり、充分な曲げ強度を有することが分かった。
【００８４】
本発明の繊維強化複合材料によれば、廃棄物を有効利用でき、かつ、充分な曲げ強度と充分な圧縮強度とを有することが分かった。
【符号の説明】
【００８５】
１，２  繊維強化複合材料、１０  単層、２０  中間層、３０Ａ，３０Ｂ  外層
【図１】
2020105374.tif 000003
【図２】
2020105374.tif 000004
【図３】
2020105374.tif 000005