(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維補強プラスチックからなるスキン層と、有機樹脂発泡体であるコア部からなるＦＲＰパネルであって、スキン層が無機繊維を含み、スキン層を構成する無機繊維の少なくとも一部が不燃繊維であり、ＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至る不燃繊維が存在することを特徴とするＦＲＰパネル。
【請求項２】
無機繊維が炭素繊維である請求項１記載のＦＲＰパネル。
【請求項３】
不燃繊維が繊維シートを形成している請求項１または２記載のＦＲＰパネル。
【請求項４】
不燃繊維がガラス繊維である請求項１〜３のいずれか１項記載のＦＲＰパネル。
【請求項５】
スキン層中の全繊維体積に対する不燃繊維の含有率が５〜１００ｖｏｌ％である請求項１〜４のいずれか１項記載のＦＲＰパネル。
【請求項６】
スキン層がＦＲＰパネルの表面、裏面、対応する２面の少なくとも４面に存在する請求項１〜５のいずれか１項記載のＦＲＰパネル。
【請求項７】
スキン層が引抜成形法により形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載のＦＲＰパネル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載のＦＲＰパネルからなる建材用パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材用に適した軽量のＦＲＰパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築分野の外壁材として用いられるパネルには、金属や木製の板が使用され、その背面などに断熱材を配置した構造のパネルが多く用いられている。しかし、金属は剛性や強度が高いものの、重量が大きく、運搬や設置が非効率であった。逆に、木材は軽量であるが、剛性や強度が低いことが課題として挙げられ、必要な剛性を得るためには厚い木材を使用することとなり、軽量である特徴を十分活かしきれない。また、木材を使用する場合には耐火性能を付与するために、結局、金属パネルや石膏ボードなどの燃え止め素材を使用する必要があり、さらに軽量な特徴を失う原因となっている。
【０００３】
これらの欠点を解決するために、金属や木材より比強度、比弾性率が高い繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）をその両表面に使用したサンドイッチパネルが提案されている。さらに例えば特許文献１ではスキン層のＦＲＰに孔を設けることにより、耐火試験時の内部ガスを抜く方法が開示されている。しかしスキン層のＦＲＰはリブによって固定化されているものの、リブとＦＲＰとの接合面の耐熱性は通常低く、そこからパネルの損傷が始まるという問題があった。軽量でありながら必要な剛性や強度を満たし、同時に高い耐火性能を有するパネルが、特に建材用パネルとして望まれていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、軽量でかつ耐火性能を有したＦＲＰパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＦＲＰパネルは、繊維補強プラスチックからなるスキン層と、コア部からなるＦＲＰパネルであって、スキン層が無機繊維を含み、ＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至る不燃繊維が存在することを特徴とする。
さらには、無機繊維が炭素繊維であることや、不燃繊維が繊維シートを形成していること、不燃繊維がガラス繊維であること、スキン層中の全繊維体積に対する不燃繊維の含有率が５〜１００ｖｏｌ％であることが好ましい。
またスキン層がＦＲＰパネルの表面、裏面、対応する２面の少なくとも４面に存在することや、コア部が有機樹脂発泡体であることが好ましい。
【０００７】
またもう一つの本発明のＦＲＰパネルの製造方法は、無機繊維を含有するスキン層と、コア部からなるＦＲＰパネルの製造方法であって、スキン層の形成法が引抜成形法であり、さらに不燃繊維をＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至るようにスキン層上に配置することを特徴とする。さらには、不燃繊維が引抜成形法にてスキン層上に配置されるものであることが好ましい。
また本発明は、上記のＦＲＰパネルからなる建材用パネルの発明を包含する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軽量でかつ耐火性能を有したＦＲＰパネルが提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のＦＲＰ（繊維補強プラスチック）パネルは、繊維補強プラスチックからなるスキン層と、コア部からなるＦＲＰパネルである。そして本発明のＦＲＰパネルは、そのスキン層が無機繊維を含み、ＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至る不燃繊維が存在するものである。このように少なくとも一部の無機繊維が形態保持繊維として、パネルの裏面から表面を通り再度裏面に至ることで、火災時等に高温にさらされた場合であっても、スキン層のＦＲＰが崩壊することを防止でき、パネルとしての耐火性能を、長時間に亘って発現することが可能となる。
【００１０】
ここで本発明のＦＲＰパネルは、そのスキン層が繊維補強プラスチック（ＦＲＰ）からなるのであるが、このＦＲＰに用いられる繊維としては無機繊維を含むことが必要である。そして無機繊維としては炭素繊維を含有することが好ましく、さらには炭素繊維とガラス繊維を含有することが好ましい。また芳香族ポリアミド繊維等の高強力な有機繊維等を通常時の物性を向上させるためには含んでも良いが、耐火性の観点からはスキン層の繊維は無機繊維のみからなることが好ましい。耐火性を重視する観点からは、無機繊維として炭素繊維とガラス繊維の２種を混合して用いることや、ガラス繊維単独で用いることも好ましい。
【００１１】
さらに本発明のＦＲＰパネルは、上記のようにスキン層に無機繊維を含むものであるが、さらにその無機繊維の一部が形態保持が可能な不燃繊維であって、ＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至る形態にて存在することが必要である。
本発明においては、スキン層を構成する無機繊維の少なくとも一部が不燃繊維であるが、この不燃繊維は火災時にＦＲＰパネルの崩壊を防ぐ効果が有り、より好ましくは極力ＦＲＰの表面に近い位置に配置され、特にはこの不燃繊維がガラス繊維であることが好ましい。
【００１２】
そして本発明においては、このようなパネルの裏面から表面を通り再度裏面に至る不燃繊維の形態としては、主に次の２つの形態が好ましくは例示される。
１つ目の形態は、不燃繊維である形態保持繊維の形態が織物または不織布のような面状体（シート状物）であり、ＦＲＰ全面において、その裏面から表面を通り再度裏面に至るものである。この形態においては、面状体、特には不燃繊維の織物または不織布が火災時のＦＲＰの崩壊を防ぐと共に、高い燃え止まり性をも発現する。特にこの面状体としては複数の方向に強化繊維が配列され、異方性の補強効果を有するものであることが好ましい。
【００１３】
また形態保持繊維の面状体の重量としては、１００ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。より望ましくは１５０ｇ／ｍ２以上６００ｇ／ｍ２以下の範囲であることが好ましい。織物や不織布等の面状体の目付が小さすぎると、スキン層のＦＲＰ成形時に取扱いが困難になり、また織物や不織布の破れなどの問題が発生する恐れがある。逆に面状体の目付が大きすぎると、ＦＲＰ成形時の樹脂含浸が難しくなり、ＦＲＰの高い物性を十分に発現させることが困難となる。そのため高い燃え止め性能が必要な場合は、不燃繊維であるガラス繊維の織物や不織布の目付を単に大きくするのではなく、複数枚の、ＦＲＰ成形が行いやすい小さな目付の織物または不織布を必要枚、例えば２〜８枚重ねて成形することが望ましい。
【００１４】
上記とは別の２つ目の形態としては、パネルの裏面から表面を通り再度裏面に至る無機繊維に、好ましくはガラス繊維等の不燃繊維からなるフィラメント糸条を、１〜３本引き揃えた繊維束を使用する形態である。例えばガラス繊維からなるフィラメント糸を引き揃えた繊維束を、パネル背面から表面を通り再度背面に至るように配置し、形態保持繊維が配置されたＦＲＰとすることが好ましい。あるいは一方向に配向した一軸配向繊維シートを、斜めあるいは直交方向に配置する形態であることが好ましい。
【００１５】
ただしこの形態の場合には、前述の織物や不織布と異なり、一方向のみの補強であって異方性を有しないために、燃え止め性能があまり期待できない。したがってこの態様を採用する場合には、パネルの裏面から表面を通り再度裏面に至る不燃繊維以外のスキン層において、つまりはＦＲＰ中の他の部分に燃え止め性能を有する繊維シートを、別途用いることが好ましい。例えば、スキン層の無機繊維の一部として、不燃繊維であるガラス繊維の織物または不織布を使用し、そのスキン層に別途、形態を保持するための不燃繊維を配置することが好ましい。不燃繊維を配置する場所としては、スキン層の表層側であることが好ましい。
【００１６】
この時スキン層にある不燃繊維のフィラメント繊維束の幅は３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに望ましくは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。繊維束の幅が狭すぎるとＦＲＰ成形時の取扱い性が低下し、フィラメント繊維束の切れなどの問題が発生する可能性が高くなる。逆に繊維束の幅が大きすぎると、何本かを合糸したものを使用する必要があり、繊維束の幅と同時に厚みを大きくなり、特にスキン層の表層側に不燃繊維を配置した場合に、ＦＲＰ表面の凹凸が顕著に表れてしまうなど外観上の懸念が生じる傾向にある。
【００１７】
本発明で用いられる不燃繊維としては、例え面状体として用いる場合であっても、各単繊維に分離しているよりも、複数フィラメントからなる繊維束の形態で用いることが好ましい。繊維束を構成するフィラメント数としては２５０本以上であることが好ましく、さらにはフィラメント数２５０本以上２５０００本以下であることが好ましい。また繊維束の総繊度としては５００〜２万ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。より望ましくは、フィラメント数１０００本以上１５０００本以下、総繊度が２０００ｄｔｅｘ以上１２０００ｄｔｅｘ以下である。このような繊維束の形態をとることにより、一方向材や織物などの繊維シートに加工しやすくなる。また単糸繊度としては０．５ｄｔｅｘ以上５．０ｄｔｅｘ以下に調整することが好ましい。
【００１８】
そして本発明のＦＲＰパネルのスキン層を構成するＦＲＰ（繊維強化プラスチック）としては、上記の不燃繊維とともに、無機繊維を含むものである。この時無機繊維としては不燃繊維と同じものを用いても良い。このスキン層中において、無機繊維の形態としては、一方向材、織編物、不織布、短繊維分散体等様々な形態を利用することができる。中でも強化繊維の強度を最大限活用するためには、繊維が一方向に配向している一方向材や、織物、特には平織物、などの長繊維フィラメントを用いた繊維シートであることが好ましい。さらには一方向材と平織物との組み合わせであることが好ましい。このような繊維シートの繊維目付としては１００〜７００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、そのような繊維シートを複数枚を組み合わせることも、好ましい態様である。
【００１９】
またこのＦＲＰの強化に用いられる無機繊維は各単繊維に分離しているよりも、複数フィラメントからなる繊維束の形態であることが好ましい。繊維束を構成するフィラメント数としては２５０本以上であることが好ましく、さらにはフィラメント数２５０本以上２５０００本以下であることが好ましい。また繊維束の総繊度としては５００〜２万ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。より望ましくは、フィラメント数１０００本以上１５０００本以下、総繊度が２０００ｄｔｅｘ以上１２０００ｄｔｅｘ以下である。このような繊維束の形態をとることにより、一方向材や織物などの繊維シートに加工しやすくなる。
【００２０】
なおフィラメント数と総繊度のバランスにもよるが、単糸繊度としては０．５ｄｔｅｘ以上５．０ｄｔｅｘ以下に調整することが好ましい。ここで単糸繊度が大きくなり過ぎるとマルチフィラメント糸が屈曲に弱くなり、ＦＲＰ製造時の原糸取扱い性が悪くなる傾向にある。一方、単糸繊度が小さくなり過ぎると、ＦＲＰ成形時の樹脂含浸がし難くなる傾向があり、ＦＲＰ物性が十分発現されない恐れがある。
【００２１】
そしてこのＦＲＰは、その強化繊維とマトリックス樹脂から成るＦＲＰ全体に占める全繊維の体積量が、４０ｖоｌ％以上７０ｖоｌ％以下であることが好ましい。さらには５０ｖоｌ％以上６０ｖоｌ％以下であることが好ましい。ここで全繊維とは、上述の無機繊維、不燃繊維ばかりではなく、ＦＲＰを強化する目的で用いられるすべての強化繊維の体積量である。ＦＲＰ中の繊維量が少なすぎると繊維補強効果が乏しく、逆に繊維量が多すぎると、樹脂の含浸が不十分になりやすく、ＦＲＰの剛性が発現し難くなる傾向にある。そしてスキン層となるＦＲＰの厚みとしては、０．５〜８．０ｍｍ、さらには０．８〜７．０ｍｍが好ましく、さらには薄いＦＲＰを複数枚重ねたものであることが好ましい。薄すぎるとパネルに要求される強度・剛性を得るのが難しいほか、衝撃によってパネルに傷が生じ、破壊しやすくなる懸念が生じる。一方厚すぎても、剛性は十分に発現するものの、重量が非常に重くなってしまう欠点がある。
【００２２】
さらに本発明にて用いるＦＲＰ用の補強用繊維としては、引張強度３０００ＭＰａ以上、弾性率２００ＧＰａ以上の炭素繊維、例えばＰＡＮ系（ポリアクリロニトリル系）の炭素繊維を使用することが有用であり、そのようなＦＲＰパネルでは、軽量かつ高剛性を両立させることが可能となる。さらには引張強度は３０００〜６０００ＭＰａ、弾性率としては２００〜８００ＧＰａの範囲の繊維を用いることが好ましい。特にＦＲＰパネルを、建材用パネル用途に用いる場合には、このように軽量かつ高剛性であることが好ましい。
【００２３】
さらにより高い耐火性能を追求する場合には、無機繊維として不燃性のガラス繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は８００℃程度で熱分解するからである。特に高い耐火性能をパネルに付与する観点では、不燃素材であるガラス繊維をスキン層に用いることにより、燃え止まり層としての性能を発現させることができ、炭素繊維のみの場合に比べて、さらに有効である。パネルの目標とする剛性等の特性によっては、ガラス繊維単独で用いることも、耐火性の観点からは最も好ましい。さらに燃え止まり層としては、ガラス繊維は織編み物や不織布等の多方向に繊維が配向したシート状物であることが好ましく、スキン層の最表層に位置することが好ましい。
【００２４】
ただしガラス繊維は炭素繊維に比べて比重が大きく、剛性も劣るため、軽量化の観点からはガラス繊維の含有率は、低く抑えることが好ましい。炭素繊維を使用したパネルと同等の剛性を得るためには、ガラス繊維を用いた場合には、ＦＲＰの厚さや重量が大きくなりすぎる傾向がある。
【００２５】
したがって、軽量かつ高い耐火性能の両立したパネルとするためには、炭素繊維とガラス繊維の無機繊維を複合したＦＲＰをスキン層に用いることが最も好ましい。スキン層中の強化繊維全体に対するガラス繊維の混率としては、５ｖоｌ％以上１００ｖоｌ％以下であることが好ましい。より望ましくは１５ｖоｌ％以上５０ｖоｌ％以下である。ガラス繊維の混率が少なすぎると、火災時の燃え止め性能が低下する傾向にあり、パネルに高い耐火性能のパネルを得ることが困難になる。逆にガラス繊維の混率が多すぎる場合には、パネルの剛性が低下しやすく、高い剛性を確保するためには、スキン層のＦＲＰを厚く、パネル重量自体も重くなる傾向にある。
【００２６】
さらにスキン層のＦＲＰにおいては、２種以上のシート状物をＦＲＰの中心から外側に対称となるように配置することが好ましい。特にはスキン層の中心部に炭素繊維が配置され、スキン層の表面側及び裏面側にガラス繊維が配置されていることが好ましい。例えば２種のシート状物として、炭素繊維層とガラス繊維層を用いた場合、そのＦＲＰの積層順を、ＦＲＰパネルの内層側から、ガラス繊維層−炭素繊維層−ガラス繊維層とすることが好ましい。このようなサンドイッチ構造のシートを用いることにより高い剛性とともに燃え止まり性も確保される。中心部の炭素繊維はその強度を最大限に発揮するためには一方向材であることが好ましい。表裏面側のガラス繊維は多方向に繊維が配向したシート状物、特には不織布や織物であることが好ましい。
【００２７】
このようなスキン層のＦＲＰを、上記の強化繊維と共に構成するマトリックス樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。あるいはナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂であっても成形上はかまわないが、耐候性・耐熱性が若干低下する傾向にある。
【００２８】
本発明のＦＲＰパネルは、このようなＦＲＰ（繊維補強プラスチック）からなるスキン層によって、コア部が囲まれているものである。さらにはコア部を構成するコア材は発泡材であることが好ましく、スキン層がＦＲＰパネルの表面、裏面、対応する２側面の少なくとも４面に存在するものであることが好ましい。さらには上面、下面も含めたコア材の６面全面をスキン層が囲んでいるものであることが好ましい。
【００２９】
本発明のＦＲＰパネルのコア部としては、特に制限は無く、従来公知の金属板やコンクリート板、石膏ボード、ロックウール、グラスウール、各種発泡体などを積層するなどして組合せて使用することが可能である。この時、パネルの剛性を上げる観点からは、綿状態であるロックウールやグラスウールよりも、金属板やコンクリート板、石膏ボードや発泡体であることが好ましい。さらにパネルの軽量化のためには、金属板やコンクリート板などの重量物よりも、軽量の発泡体を用いることが好ましい。
【００３０】
ここで本発明のＦＲＰパネルが要求される耐火性能の面から考えれば、コア部は燃え止まり性能よりも、十分な断熱性能が得られる材料であることが重要である。スキン層のＦＲＰには無機繊維が含まれるため、ある程度の燃え止まり効果が得られているからである。そのような観点からは、断熱性能が高いコア部としては、有機樹脂発泡体であることが好ましい。
【００３１】
さらにそのコア部に用いられる発泡体の物性としては、圧縮強度が０．０５ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下であることが好ましい。さらには０．１０ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下の発泡ボードであることが望ましい。圧縮強度が低すぎる場合には、建材用パネルに要求される剛性が不十分になる可能性がある。逆に圧縮強度を極端に大きくするためには発泡密度を下げるなどの対策が必要であるが、場合によっては重量が大きくなったり、断熱性能が低下する要因となる懸念があるため、十分な調整が必要である。
【００３２】
また、コア部を構成する発泡性の有機樹脂としては、加熱／燃焼等の高温時に溶融し難く、さらには炭化する傾向にあることが好ましい。例えば耐火試験時であっても接炎面のＦＲＰパネルの背面は５００℃以上になるのであるが、炭化することによってそれ以上のパネルの損壊を防止することが可能となる。より具体的には、コア部に用いる樹脂としては、フェノール樹脂やフェノールウレタン樹脂、イシシアヌレート樹脂から選ばれたいずれかの樹脂であることが好ましい。発泡体の性能としては熱伝導率０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらには０．０１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが望ましい。
【００３３】
コア部を構成するコア材となる発泡体の好ましい厚さは、熱伝導率の大きさによっても異なるが、上記程度の標準的な熱伝導率の樹脂を使用した場合、５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。熱伝導率が大きすぎる場合には、断熱性能が十分発揮されず、ＦＲＰパネルの温度上昇が著しくなる傾向にあり、十分な耐火性能が得られにくい。しかし断熱性能を得るために厚さを厚くしすぎると、軽量化が阻害される傾向にある。一方厚さを薄くしすぎた場合には、熱伝導率等が好ましい範囲であったとしても、耐火試験中に断熱材がすべて炭化してしまう懸念があり、その場合にはパネルの温度上昇が著しくなり、耐火性能が低下する傾向にある。またコア部とスキン層は、接着剤を使用することなく、ＦＲＰと発泡体とが密着していることが好ましい。コストを低く抑制できるばかりでなく、燃焼試験中の内層脱落も、有効に防ぐことが可能となる。
このような本発明のコア部とスキン層を有するＦＲＰパネルの大きさとしては、長さが０．２〜２０ｍ、幅が０．２〜２ｍ、厚さ５０〜２００ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３４】
このような本発明のＦＲＰパネルは、例えば次のような製造方法にて得ることが可能である。
すなわち、無機繊維を含有するスキン層と、コア部からなるＦＲＰパネルの製造方法であって、スキン層の形成法が引抜成形法であり、さらに不燃繊維をＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至るようにスキン層上に配置するＦＲＰパネルの製造方法である。
【００３５】
この本発明のＦＲＰの成形方法においては、そのスキン層の形成方法が引抜成形であることが特徴の一つである。他のＦＲＰの成形方法である、ハンドレイアップ法、プリプレグ法、ＳＭＣ法等と異なり、引抜成形ではコア部を一体成形しやすい上に、コア部に発泡体を充填しやすいという利点がある。また引抜成形法では大型で長さを有する部材を作成しやすく、例えば建材用パネルに適用することができる。また引抜成形では、口型断面の形状を比較的自由に変更でき、またパネル長さも任意に調整することが容易となる。さらに無機繊維またはそれからなる織物や不織布などのシート状物を、クリールから一度に引き取り、引抜成形を行うことが、製造コストを抑える観点からも好ましい。さらには不燃繊維束や不燃繊維一方向シートを斜め方向に挿入して引抜成形することも好ましい。
【００３６】
スキン層としては、無機繊維シートを含むものであることが好ましく、無機繊維シートとしては織物または不織布であることが好ましい。またこのようなスキン層は無機繊維束を含むものであることも好ましい。引抜成形方法としては、無機繊維シート及び無機繊維束を引抜成形することが好ましい。
【００３７】
また本発明のＦＲＰパネルの製造方法では、不燃繊維をＦＲＰパネルの裏面から側面を経て表面に至り、さらに表面から別の側面を経て裏面に至るようにスキン層上に配置することが必要である。ここで不燃繊維は無機繊維の一部であってＦＲＰパネルの形態を保持するための繊維であって、具体的にはガラス繊維などであることが好ましい。またこの不燃繊維も引抜成形法にてスキン層に配置するものであることが好ましい。
【００３８】
またこのようなＦＲＰパネルの裏面から表面を通り再度裏面に至る不燃繊維の形態としては、先に述べたように、織物や不織布等のシート状物である形態と、繊維フィラメントからなる繊維束または一方向材を用いる形態の、２つの形態が例示される。
また、スキン層のＦＲＰにおいては、２種以上のシート状物をＦＲＰの中心から外側に対称となるように配置することが好ましい。例えば２種のシート状物として、炭素繊維層とガラス繊維層を用いた場合、そのＦＲＰの積層順を、ＦＲＰパネルの内層側から、ガラス繊維層−炭素繊維層−ガラス繊維層とすることが好ましい。
【００３９】
このようなスキン層に使用するＦＲＰとしては、ＦＲＰ全重量に対し全繊維の体積量が４０ｖоｌ％以上７０ｖоｌ％以下、さらには５０ｖоｌ％以上６０ｖоｌ％以下であることが好ましい。繊維量が４０ｖоｌ％より少ないと繊維補強効果が乏しく、逆に７０ｖоｌ％より多くなると樹脂の含浸が不十分になりやすく、ＦＲＰの剛性が発現し難くなる可能性がある。
【００４０】
また、ＦＲＰの厚みとしては、０．５〜８．０ｍｍ、さらには０．８〜７．０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満ではパネルに要求される強度・剛性を得るのが難しいほか、衝撃によってパネルに傷が生じ、破壊しやすくなる可能性が高い。一方８．０ｍｍを越えると、剛性は十分に発現するものの、重量が非常に重くなってしまう欠点がある。
一方、ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることもできる。しかし建築用パネルなどの耐候性・耐熱性を問われる用途に用いるためには、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００４１】
本発明のＦＲＰパネルの製造方法では、上記のように作成したスキン層の中にコア部が存在する。この時コア部を形成するにコア材としては、先に述べた公知の石膏ボードなどを用いることもできるが、断熱性、剛性面、軽量化の観点からは発泡体であることが好ましく、特には有機樹脂発泡体であることが好ましい。中でも有機樹脂発泡体としては、フェノール樹脂、フェノールウレタン樹脂、イソシアヌレート樹脂の群から選ばれるいずれか一つの樹脂であることが好ましい。
【００４２】
さらに本発明において望ましい発泡体の物性としては、圧縮強度が０．０５ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下、さらには０．１０ＭＰａ以上０．２０ＭＰａ以下の発泡ボードが望ましい。圧縮強度が低すぎると、例えば建材用パネルとした場合の剛性が不十分になる可能性がある。逆に圧縮強度が大きくしすぎて、例えば発泡密度を下げた場合、結果として重量が大きくなり、かつ断熱性能が低下する傾向になる。
【００４３】
さらに発泡体の成形方法としては、別枠にて発泡成形を行い、それをコア材としてスキン層であるＦＲＰを成形してもよいが、口型断面のＦＲＰの引抜成形を行った後、コア部に有機樹脂などを注入発泡する方法であることが好ましい。このような成形方法を用いることで接着剤を使用することなく、スキン層のＦＲＰとコア部の発泡体を容易に密着させることが可能となり、低コストかつ高性能のＦＥＰパネル材を得ることが可能となった。
【００４４】
例えばこのような製造方法にて得られる本発明のＦＲＰパネルは、軽量かつ高い耐火性能を有する。例えば本発明のＦＲＰパネルは、高温での燃焼試験を行った際にも、スキン層のＦＲＰの内層脱落が発生しにくく、高い性能を維持し続けることが可能である。このような本発明のＦＲＰパネルは、特に建材用パネルとして有効に活用することが可能である。さらにはその軽量性を活かして、複雑な形状が要求される外装材や、構造体への負担を軽減したい時に使用される外装材等として利用することができる。
【実施例】
【００４５】
本発明をさらに下記実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例により限定されるものではない。また耐火性能は下記の方法により測定した。
【００４６】
（耐火性能の測定方法）
幅×奥行×高さがすべて１５００ｍｍの加熱炉の一面に３００ｍｍ×３００ｍｍの窓枠を設け、パネルサンプルをはめ込み、パネル前面を燃焼加熱し、パネル背面の温度を熱電対により測定した。炉内の加熱温度はＩＳＯ８３４に定められた標準加熱温度にて昇温し、加熱時間は３０分間とした（３０分後の炉内温度は約８４０℃）。サンプルには荷重をかけず、炉内圧力は常圧とした。耐火性能はパネル背面の温度上昇で示した。
【００４７】
［実施例１］
ガラス繊維織物と炭素繊維一軸配向基材にマトリックス樹脂であるエポキシを含浸し、無機繊維の構成がガラス繊維織物−炭素繊維一軸配向基材（０°）−ガラス繊維織物となるように積層し、断面形状が口型（幅３００ｍｍ、開口高さ９０ｍｍ）である金型を用いて引抜成形を行った。この時、使用したガラス繊維織物は重量が３４５ｇ／ｍ２であり、炭素繊維一軸配向基材の上下に２枚ずつ、計４枚を用いた。また、炭素繊維一軸配向基材は総繊度８０００ｄｔｅｘ（フィラメント数１２０００本）の炭素繊維束（引張強度４２００ＭＰａ、弾性率２４０ＧＰａ）、計２７８７本から構成されていた。また、表面と裏面のガラス繊維織物は、表裏面と両側面とを覆っており、そのつなぎ目は裏面に配置されていた。
【００４８】
得られたＦＲＰにおける炭素繊維とガラス繊維の体積比は７０／３０ｖоｌ％であり、ＦＲＰにおける全繊維体積量は６０ｖоｌ％となるように調整した。ＦＲＰの厚さは３ｍｍであった。得られたＦＲＰを長さ方向に３００ｍｍで切断し、３００ｍｍ×３００ｍｍの箱型ＦＲＰのスキン層を得た。
この箱型ＦＲＰスキン層の内部にフェノール樹脂を２７ｋｇ／ｍ３となるように注入発泡し、開口部を同じＦＲＰの小片にて封止した。小片の接着剤にはエポキシ系接着剤を用いた。フェノール発泡体単体の圧縮強度は０．１５ＭＰａであり、熱伝導率は０．０２２Ｗ／ｍ・Ｋであった。得られたパネルの重量および耐火試験結果を表１に示す。
【００４９】
［実施例２］
実施例１にて用いた炭素繊維一軸配向基材を、重量３４５ｇ／ｍ２のガラス繊維織物１０枚に変えた以外は、実施例１と同様にパネルを作製した。得られたスキン層を構成するＦＲＰの厚さは６ｍｍであった。最終的に得られたＦＲＰパネルの重量および耐火試験結果を表１に併せて示す。
【００５０】
［実施例３］
実施例１にて用いた炭素繊維一軸配向基材を、重量２００ｇ／ｍ２の炭素繊維織物６枚に変えた以外は、実施例１と同様にパネルを作製した。得られたスキン層を構成するＦＲＰの厚さは４ｍｍであった。最終的に得られたＦＲＰパネルの重量および耐火試験結果を表１に併せて示す。
【００５１】
［実施例４］
実施例１にて用いた４枚のガラス繊維織物を、１１５００ｄｔｅｘ（フィラメント数４０００本）のガラス繊維束（引張強度２０００ＭＰａ、弾性率７５ＧＰａ）が一軸に配向した４枚の一軸配向基材（一枚の目付は織物一枚と同じ３４５ｇ／ｍ２）に変更し、最表面以外の３枚を炭素繊維一軸配向基材と同様に０°に、最表面の１枚を斜め４５°に配向させて配置した。得られたＦＲＰの厚さは３ｍｍであった。最終的に得られたＦＲＰパネルの重量および耐火試験結果を表１に併せて示す。
【００５２】
［比較例１］
実施例４において、４枚のガラス繊維束一軸配向基材を、全て炭素繊維一軸配向基材と同様に０°に配向させて配置した。最終的に得られたＦＲＰパネルの耐火試験を行ったところ、接炎面のＦＲＰが燃焼と共に焼け落ち、コア部のフェノール樹脂が燃焼し、最終的にパネルは全焼した。ＦＲＰパネルの重量および耐火試験結果を表１に併せて示す。
【００５３】
［比較例２］
実施例１と同様の無機繊維構成のＦＲＰを、プリプレグシートを用いたオートクレーブ法により平板として作製した。このＦＲＰを３００ｍｍ×３００ｍｍの平板にカットし、その平板２枚の間に、９０ｍｍの厚さのあらかじめ発泡成形したフェノール樹脂を配置し、平板と同じＦＲＰをカットして他の４側面を囲い、ＦＲＰの接合面をエポキシ系接着剤で接着した。最終的に得られたＦＲＰパネルの耐火試験を行ったところ、接炎面のＦＲＰが燃焼と共に焼け落ち、コア部のフェノール樹脂が燃焼し、最終的にパネルは全焼した。ＦＲＰパネルの重量および耐火試験結果を表１に併せて示す。
【００５４】
【表１】
0006453703.tif 000002