(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂成形体において、水酸化アルミニウムの樹脂に対する添加量の範囲を、成形品の厚みとの関係を考慮して特定することにより、必要な不燃性を得つつ、引抜成形が可能となるようにする。【解決手段】樹脂に難燃剤として水酸化アルミニウムを配合した繊維強化樹脂成形体の製造に際し、成形された厚みが３．５ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲となるようにし、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲となるようにする。この条件に基づくと、粘度上昇が抑制されるので、レール２上を走行する鉄道車両に電力を供給する第三軌条３の構造物において、第三軌条３の上方に被せる繊維強化樹脂成形体の上面保護板１を、引抜成形により製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に難燃剤としての水酸化アルミニウムを配合した不燃性繊維強化樹脂成形体であって、成形された厚みが３．５ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲とされ、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されていることを特徴とする不燃性繊維強化樹脂成形体。
【請求項２】
前記成形された厚みが３．５ｍｍ以上５．０ｍｍ未満の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが２２０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合され、前記成形された厚みが５．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されていることを特徴とする請求項１に記載の不燃性繊維強化樹脂成形体。
【請求項３】
前記樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の不燃性繊維強化樹脂成形体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の不燃性繊維強化樹脂成形体であって、鉄道設備又は車両用の構造部材とされていることを特徴とする不燃性繊維強化樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道分野や建築分野での使用を想定して、不燃性を付与した繊維強化樹脂成形体とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道分野や建築分野等では、軽量で強度に優れた繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の成形体の需要が高まっているところ、これらの分野の構造部材においては、火災発生時の焼損や延焼の懸念を払拭するため、難燃・不燃化を図る必要がある。特に、鉄道分野では、被害拡大を防止するため、難燃・不燃化が厳しく求められている。また、長尺の製品が多く、性能及び生産性の観点から、引抜成形品が有利であるとされている。
【０００３】
このような繊維強化樹脂に使用される難燃剤としては、下記特許文献１に記載されているように、火災発生時に吸熱脱水反応により燃焼温度を低下させ、チャー形成により熱伝達を抑制する水酸化アルミニウムを主剤とし、その効果を高める補助剤として三酸化アンチモンを付加したものが多くみられる。
【０００４】
また、下記特許文献２には、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモンを難燃剤として使用した引抜成形品を製造する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３３９３９号公報
【特許文献２】特開平６−２７０２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、水酸化アルミニウムは、多量に添加すると樹脂の粘度が上昇し、引抜成形が困難になるという問題がある。また、三酸化アンチモンは、僅かながらも毒性があるとされ、できる限り使用を控えるのが望ましいとされている。
【０００７】
そこで、この発明は、繊維強化樹脂成形体において、水酸化アルミニウムの樹脂に対する添加量の範囲を、成形品の厚みとの関係を考慮して特定し、三酸化アンチモンに依存せず、必要な不燃性が得られ、引抜成形が可能となるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明は、樹脂に難燃剤としての水酸化アルミニウムを配合した不燃性繊維強化樹脂成形体であって、成形された厚みが３．５ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲とされ、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されているものを提供することとしたのである。
【０００９】
また、この不燃性繊維強化樹脂成形体において、前記成形された厚みが３．５ｍｍ以上５．０ｍｍ未満の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが２２０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合され、前記成形された厚みが５．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されているものとしたのである。
【００１０】
さらに、前記樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であるものとしたのである。
【００１１】
また、前記不燃性繊維強化樹脂成形体であって、鉄道設備又は車両用の構造部材としたものを提供することとしたのである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る不燃性繊維強化樹脂成形体及びその製造方法によると、難燃剤である水酸化アルミニウムの樹脂に対する添加比率を、成形品の厚みとの関係を考慮しつつ、必要な不燃性が得られ、かつ、粘度上昇が抑制されて、引抜成形が可能となる範囲に規定したので、その範囲で水酸化アルミニウムを添加して、鉄道分野等に使用される不燃性に優れた繊維強化樹脂成形体の製品を、引抜成形により効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る不燃性繊維強化樹脂成形体の製品化事例である鉄道の第三軌条用の上面保護板を示す斜視図
【図２】同上の上面保護板の（２Ａ）第１実施形態の縦断側面図、（２Ｂ）第２実施形態の縦断側面図
【図３】同上の引抜成形装置による製造方法を示す概略説明図
【図４】燃焼試験方法を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明に係る不燃性繊維強化樹脂成形体の製品として、図１に示すように、鉄道の第三軌条３の上方に設置される上面保護板１が挙げられる。
【００１５】
第三軌条３は、２本のレール２が並行する線路の一側に沿って敷設され、レール２上を走行する鉄道車両の台車から突き出したコレクターシューがその上面に摺接して、鉄道車両に電力を供給するものである。
【００１６】
第三軌条３の上方に被さるように設置される上面保護板１は、第三軌条３の上面への不意の接触による感電を防止すると共に、第三軌条３の上面を降雨、降雪等から保護するものである。
【００１７】
上面保護板１には、鉄道事業者により、図２（２Ａ）に示すように、内部が完全に空洞となったリップ付き溝型材であって、厚みが６．５ｍｍ程度のものや、図２（２Ｂ）に示すように、複数本のリブ１ａを内部に有するリップ付溝型材であって、厚みが４．０ｍｍ程度のもの等が採用されている。
【００１８】
このような繊維強化樹脂成形体から成る上面保護板１は、例えば、図３に示すような引抜成形装置により製造される。
【００１９】
この引抜成形装置は、複数のボビンからガラスロービング１１を引き出すと共に、その上下にコンティニュアスストランドマット１２を巻き出し、これらに含浸槽１３内の樹脂組成物１４を含浸させ、続いて、ガイド１５内を通過して形態が整えられた樹脂含浸補強繊維を、硬化金型１６内の通過に伴い加熱硬化させた後、得られた成形体１７を引取機１８によって引き取り、切断機１９により適宜寸法に切断するものである。
【００２０】
このように製造される成形体の上面保護板１が可燃性であった場合、何らかの原因で着火すると、長い距離に亘って延焼することになり、鉄道設備に大きな被害を与える危険性があるため、上面保護板１の材料には、厳格な不燃性が要求される。
【００２１】
ここで、参考として、日本鉄道車両機械技術協会により規定された燃焼試験（鉄道車両用非金属材料）方法を挙げる。
【００２２】
この試験方法では、図４に示すとおり、Ｂ５判（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）の供試体２０を４５°傾斜させて保持し、燃料容器２１の底の中心が、供試体２０の下面中心の垂直下方２５．４ｍｍ（１インチ）に位置するように、コルクのような熱伝導率の低い材質の容器受台２２に載せ、燃料容器２１に純エチルアルコール０．５ｃｃを入れて着火し、燃料が燃え尽きるまで放置する。
【００２３】
上記試験における燃焼判定は、アルコールの燃焼中と燃焼後とに分けて、燃焼中は供試体２０への着火、着炎、発煙状態、炎の状態等を観察し、燃焼後は残炎、残じん、炭化、変形状態を調査する。
【００２４】
供試体２０の試験前処理は、吸湿性の材料の場合、所定寸法に仕上げたものを通気性のある室内で直射日光を避け床面から１ｍ以上離し、５日以上経過させる。試験室内の条件は、温度：１５℃〜３０℃、湿度：６０％〜７５％で空気の流動はない状態とする。
【００２５】
このような燃焼試験の結果に基づく鉄道車両用材料の燃焼性規格は、下記表１に示すように規定されている。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１によると、不燃性が認定されるには、アルコールの燃焼中に着火、着炎がなく、発煙は僅少であり、アルコールの燃焼後には、炭化が１００ｍｍ以下の変色に抑制され、変形が１００ｍｍ以下の表面的変形に留まっていることが必要である。
【００２８】
そして、この発明の実施に際して、樹脂については、難燃剤を多量に入れた際の粘度上昇が抑制されるように低粘度樹脂を使用した。具体的には、不飽和ポリエステル樹脂を使用した。
【００２９】
また、難燃剤である水酸化アルミニウムの添加量が３００重量部よりも多くなると、粘度が４００ｄＰａ・Ｓを超えて引抜成形が困難となるので、水酸化アルミニウムの添加量は、３００重量部を上限とした。
【００３０】
次に、成形品の厚みによって必要となる難燃剤（水酸化アルミニウム）がどのように変化するかを確認した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２によると、成形品の厚みが３．５ｍｍ以上５．０ｍｍ未満の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが２２０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されていれば、不燃性を確実に得ることができ、成形品の厚みが５．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下の範囲では、樹脂１００重量部に対して水酸化アルミニウムが１７０重量部以上３００重量部以下の範囲で配合されていれば、不燃性を確実に得ることができる。
【００３３】
そして、上記のような知見に基づいて、難燃剤である水酸化アルミニウムの樹脂に対する添加比率を、成形品の厚みとの関係を考慮しつつ決定すると、図１及び図２に示す上面保護板１のような不燃性繊維強化樹脂成形体の製品を、図３に示す引抜成形装置を使用して、引抜成形により製造することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  上面保護板
１ａ  リブ
２  レール
３  第三軌条
１１  ガラスロービング
１２  コンティニュアスストランドマット
１３  含浸槽
１４  樹脂組成物
１５  ガイド
１６  硬化金型
１７  成形体
１８  引取機
１９  切断機
２０  供試体
２１  燃料容器
２２  容器受台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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