(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度が４００ｋｇ／ｍ３以下であって、スチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ２以下となるようにその表層部が形成されているポリカーボネート系樹脂発泡体に、繊維を含んだ未硬化の熱硬化性樹脂を接触させながら、該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴する繊維強化合成樹脂複合体の製造方法。
【請求項２】
該未硬化の熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化合成樹脂複合体の製造方法。
【請求項３】
密度が４００ｋｇ／ｍ３以下であって、スチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ２以下となるようにその表層部が形成されているポリカーボネート系発泡体に、繊維を含んだ未硬化の熱硬化性樹脂を接触させ、該熱硬化性樹脂を硬化させてなることを特徴とする繊維強化合成樹脂複合体。
【請求項４】
該未硬化の熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の繊維強化合成樹脂複合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で断熱性に優れ且つ強度特性が優れている、繊維強化合成樹脂複合体及び該複合体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軽量で且つ強度を要求される、即ち軽量構造材としては、芯材となる発泡体に繊維強化合成樹脂を積層した繊維強化合成樹脂複合体が住宅、建築、土木、運輸などの各種産業の分野で用いられている。中でも、ポリカーボネート樹脂は、繊維強化合成樹脂との接着性の良さ、高耐熱性、−２０℃から１５０℃の広範囲に渡って安定した良好な耐衝撃性を示す、などの利点から芯材としての試みがなされている。
【０００３】
繊維強化合成樹脂積層用のポリカーボネート系樹脂発泡体（以下、単にポリカーボネート系発泡体、又は発泡体ともいう。）の製造には射出成形による試みがなされているが、得られる発泡体は密度が高く、軽量とは言い難いものであった。もっとも、より軽量化を図るため、発泡体の密度を低下させるために押出発泡法等を採用して高発泡化する方法も考えられる。しかしながら、高発泡化にともない、得られる発泡体表皮が薄くなるため、そのようなポリカーボネート系発泡体表面に、ガラス繊維等の強化用繊維を含んだ未硬化の不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を配して該熱硬化性樹脂を硬化させることにより繊維強化合成樹脂複合体を得ようとすると、熱硬化性樹脂の架橋に用いられるビニルモノマー例えばスチレンモノマー等の存在によって発泡体表皮部から内部に熱硬化性樹脂が浸入してしまい、表面が良好な繊維強化合成樹脂複合体を得るにはより多くの熱硬化性樹脂が必要となり、前述と同様、軽量とは言い難いものになるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、軽量で断熱性に優れ、繊維強化合成樹脂への接着性に適したポリカーボネート系発泡体に繊維強化合成樹脂を積層した複合体、及びその製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究した結果、ポリカーボネート系発泡体において、その発泡体表層部を工夫することによって熱硬化性樹脂の浸漬量をコントロールでき、軽量で断熱性があり、繊維強化合成樹脂への接着性に適したポリカーボネート系発泡体が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明によれば、密度が４００ｋｇ／ｍ３以下であって、スチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ２以下となるようにその表層部が形成されたことにより、軽量で繊維強化合成樹脂への接着性に適するように製造されたポリカーボネート系発泡体に繊維強化合成樹脂を積層し複合することで、軽量で、断熱性に優れ且つ機械的強度が優れた繊維強化合成樹脂複合体が提供される。
【０００７】
本発明で用いられるポリカーボネート系発泡体の密度は４００ｋｇ／ｍ３以下であり、好ましくは４０〜４００ｋｇ／ｍ３である。密度が４００ｋｇ／ｍ３以上では発泡体は重く、軽量構造材とは言い難いものとなる。また、密度が４０ｋｇ／ｍ３以下では芯材としての強度が不足になりがちで、繊維強化合成樹脂との複合体の強度も十分なものが得られにくくなる。
【０００８】
また、本発明で用いられるポリカーボネート系発泡体はその表層部のスチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ２以下であり、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ２以下である。スチレンモノマーの浸透性が２．０ｇ／ｃｍ２を越える表層部を有するものは、熱硬化性樹脂中に含まれるビニルモノマー、例えばスチレンモノマーがポリカーボネート系発泡体を侵食し、熱硬化性樹脂がポリカーボネート系発泡体の中心部まで浸入してしまい、良好な積層品を得るには熱硬化性樹脂を更に必要とし、複合体全体として重くなり、軽量とは言い難いものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるポリカーボネート系発泡体を得る方法としては、押出発泡、インジェクション発泡、プレス発泡などが挙げられるが、低密度の発泡体を得る方法として最も簡単なのは押出発泡である。押出発泡は、ポリカーボネート樹脂を押出機に入れ、ポリカーボネート樹脂を加熱して溶融し、溶融したポリカーボネート樹脂に発泡剤を圧入し、押出機の先端にスリット状の押出孔を設けた口金を付設し、押出孔からポリカーボネート樹脂を大気中に押し出す方法である。
【００１０】
本発明で用いられるポリカーボネート系発泡体へのスチレンモノマーの浸透性は２．０ｇ／ｃｍ２以下であるが、このコントロールは、ポリカーボネート系発泡体の表層部に厚いスキン層を設けることにより可能である。例えば、上記する押出機先端の口金が長方形のスリットでガイド装置を用い板状に押し出せば、板状の発泡成形体を得ることができるが、押出直後の発泡途上にある発泡体を、充分に間接冷却したガイド装置に接触させ、発泡体表面部が充分に冷えるまで接触させ続けることによって、スキン層の厚い発泡体が得られる。また、口金が円筒状のスリットでポリカーボネート樹脂を発泡させながら円筒状のマンドレル上を進行させれば、シート状の発泡体が得られるが、口金出口直後のポリカーボネート樹脂へ多量のエアーを吹き付けても厚いスキン層を有する発泡シートを得ることができる。得られた発泡体のスキン層が薄い場合には、表面にソリッドのポリカーボネート樹脂をラミネートしてもよく、また、熱プレスによって表面部を溶融することによって厚いスキン層を設けてもよい。また、スチレンモノマーは、ポリカーボネート樹脂の平均分子量が大きくなるほど浸透しにくくなるので、この点も充分考慮する必要がある。
【００１１】
本発明に用いられるポリカーボネート樹脂は、２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−オキシフェニル）ブタン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）ブタン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）イソブタン、１，１−ビス（４−オキシフェニル）エタン等のビスフェノールから誘導される芳香族ポリカーボネートが耐熱性で優れている点で好適である。
【００１２】
発泡剤としては、色々なものを使用することができる。大別すると、熱分解型発泡剤、有機揮発性発泡剤及び無機ガス系発泡剤を例示することができる。
【００１３】
上記の熱分解型発泡剤には、例えば、アゾジカーボンアミドなどが挙げられる。上記の有機揮発性発泡剤には、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の低級脂肪族炭化水素、また、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの低級脂環族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの低級芳香族炭化水素、また、メタノール、エタノールなどの脂肪族低級一価アルコール、アセトン、メチルエチルケトンなどの低級脂肪族ケトン、１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、メチルクロライド、エチルクロライドなどの低沸点ハロゲン化炭化水素などが挙げられる。さらに、上記の無機ガス系発泡剤には、例えば二酸化炭素、窒素などが挙げられる。
【００１４】
ポリカーボネート系樹脂に配合し得る添加剤としては、可塑剤、滑剤、顔料、また、タルクなどの気泡調整剤などが挙げられる。
【００１５】
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル系樹脂が挙げられ、液状、粘液状にして使用する。
【００１６】
本発明では、熱硬化性樹脂層を補強するために、繊維を含有させるようにして用いる。繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、金属繊維、チタン酸カリウム繊維、炭素ケイ素繊維などを用いることができる。繊維の状態は単繊維であってもよいが、また、ヤーン、ストランド、ロービング、チョップストランド、マット、クロスなど、そのどれであってもよい。
【００１７】
本発明の複合体は、ハンドレイアップ法、スプレイアップ法、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）法、レジンインジェクションモールディング法などの従来公知の方法で製造することができる。
【００１８】
本発明の複合体は、ポリカーボネート系発泡体に繊維含有の熱硬化性樹脂を接触させ、その後は樹脂を硬化させるだけで製造することができる。発泡体上には格別の接着剤を用いる必要がない。
繊維含有熱硬化性樹脂は、ポリカーボネート系発泡体の片面だけに付設されてもよいが、また両面に付設され、繊維含有熱硬化性樹脂がポリカーボネート系発泡体を中にはさんで、サンドイッチ構造となってもよい。
なお、本発明でいう発泡体の表層部のスチレンモノマーの浸透性は以下の方法により測定されたものである。すなわち、発泡体の表面部にポリエチレン製の直径７０ｍｍの円筒体の一方の開放端を、円筒体内に入れた液体が外部に漏れないように熱硬化性のエポキシ接着剤を用いて密着させた。円筒体を密着させた発泡体を２３℃の室内に一昼夜放置後、スチレンモノマーを円筒体内に１００ｍｌ入れ、１０分後のスチレンモノマーの液の減少量を測定した。その減少量から、単位面積当りのスチレンモノマーの減少量を求め、その値を当該浸透性とした。
【００１９】
【実施例】
次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。
【００２０】
実施例１
ビスフェノールＡから誘導されるポリカーボネート樹脂（三菱エンプラ社製、Ｅ−２０００）１００重量部に気泡調整剤としてタルク０．０５重量部を加え、これを押出機内で加熱、溶融、混合してから、発泡剤としてｎ−ペンタン２重量部を押出機内に圧入して、押出機先端の口金より発泡剤を含浸した樹脂を間接水冷で冷却したガイド装置を使用して、充分に発泡体表面部が冷却されるまで接触させ、板状に押し出し板状発泡体を得た。その発泡体は厚み２０ｍｍ、密度は２００ｋｇ／ｍ3であり、表層部に厚いスキン層を有する板状の発泡体であった。
【００２１】
この発泡体の表層部のスチレンモノマーの浸透性を測定したところ０．１ｇ／ｃｍ2未満であった。
【００２２】
繊維強化熱硬化性樹脂と発泡体との積層は次のように行った。まず、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）を表面にコーティングしたアルミニウムからなる平板を用意し、そのテフロン面にガラス繊維からなるチョップストランドマットを配し、次に日本ユピカ社製の不飽和ポリエステル樹脂（４０７２、ＡＰＴ−３）に硬化剤としてメチルエチルケトンパーオキサイドを添加し、これをハンドレイアップ法にてチョップストランドマットを塗布含浸させ、直ちにこの上に発泡体を乗せ、上面に上記したものと同じチョップストランドマットを配し、次に上記したものと同じ硬化剤を添加した不飽和ポリエステル樹脂をチョップストランドマット上から同様にハンドレイアップ法にて塗布含浸させた。その後、直ちにテフロンコートしたアルミニウム平板を乗せ、放置して不飽和ポリエステル樹脂を反応硬化させた。反応硬化させた後、アルミニウム平板を剥がし、ガラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化体（ＦＲＰ）／発泡体／ガラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化体（ＦＲＰ）からなる積層体（ＦＲＰ積層品）を得た。この積層品の発泡体中央部には樹脂の含浸が見られず、良好であった。ＦＲＰを発泡体との界面で剥がそうとしたところ、容易に剥がれず、無理に剥がすと発泡体が破壊した。
【００２３】
比較例１
ビスフェノールＡから誘導されるポリカーボネート樹脂（住友ダウ社製、ガリバー６００−３）１００重量部に気泡調整剤としてタルク０．０５重量部を加え、これを押出機内で加熱、溶融、混合してから、発泡剤としてｎ−ペンタン２重量部を押出機内に圧入して、押出機先端の口金より発泡剤を含浸した樹脂を間接水冷で冷却したガイド装置に充分に接触させずに板状に押し出し発泡体を得た。その発泡体は厚み１６ｍｍ、密度は２６０ｋｇ／ｍ３であり、表層部のスキン層は薄い発泡体であった。この発泡体の表層部のスチレンモノマーの含浸量を実施例１と同様にして測定したところ、既に５分後に浸透性が４．０ｇ／ｃｍ２であった。比較例１で得られたポリカーボネート系発泡体を実施例１と同様の方法でＦＲＰを積層したところ、発泡体中心部までＦＲＰ樹脂の含浸が見られた。
【００２４】
【発明の効果】
この発明で用いるポリカーボネート系発泡体は、架橋に用いられるスチレンモノマーなどの浸漬をなるべく抑えるようにポリカーボネート系発泡体表層部に特徴を持たせることにより、ポリカーボネート系発泡体の密度を下げても熱硬化性樹脂の浸漬を少なくすることができ、芯材として、また複合体として軽量化することができるものである。また、発泡体の材料としてポリカーボネート樹脂を用いているため、耐熱性があり、比較的高温の成形でも発泡体が発泡構造を失うに至らず、従って直接熱硬化性樹脂層を設けることができる。接着性も芯材破壊するほど強固なものである。また、熱硬化性樹脂は繊維を含んでいるから、繊維で補強され、充分な機械的強度をもったものとなっている。しかも、それを作るのに格別の接着剤を必要としないため、その製造が容易である。かかるポリカーボネート系発泡体を用いて製造された、本発明の繊維強化合成樹脂複合体は、軽量で断熱性もあり、高強度ものとなっており、かつ広い温度範囲に亘って耐衝撃性に優れている。従ってこの複合体は住宅、建築、土木、運輸などの構造材として使用するのに好適である。