(57)【要約】  真空圧と大気圧との差圧を利用して繊維構造体に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化させることを含む繊維強化複合材料の製造方法であって、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にある粉末状難燃剤２１と、臭素含有樹脂２２との混合物を、繊維に囲まれた個々の開口部の大きさの最頻値が０．０３〜３ｍｍ2の範囲にあり且つ開口率が０．１〜１０％の範囲にある繊維構造体１０の面方向から含浸することにより、繊維構造体１０の表面に粉末状難燃剤２１を偏在させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法である。本発明は、高い難燃性を有し、軽量で且つ高強度な繊維強化複合材料を簡便に製造することができる。
2014109021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空圧と大気圧との差圧を利用して繊維構造体に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化させることを含む繊維強化複合材料の製造方法であって、
水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にある粉末状難燃剤と、臭素含有樹脂との混合物を、繊維に囲まれた個々の開口部の大きさの最頻値が０．０３〜３ｍｍ2の範囲にあり且つ開口率が０．１〜１０％の範囲にある繊維構造体の面方向から含浸することにより、繊維構造体の表層に粉末状難燃剤を偏在させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項２】
真空圧と大気圧との差圧を利用して繊維構造体に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化させることを含む繊維強化複合材料の製造方法であって、
水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にある粉末状難燃剤と、臭素含有樹脂との混合物を、連続繊維を成形型に巻き付けて得られる繊維構造体の面方向から含浸することにより、繊維構造体の表層に粉末状難燃剤を偏在させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項３】
離型処理された成形型上に繊維構造体を積層するステップと、積層された繊維構造体上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次積層するステップと、繊維構造体、樹脂拡散用シート及び離型用シートからなる積層体を密閉用フィルムで覆って外気と遮断するステップと、密閉用フィルム内の空気を真空吸引するステップと、粉末状難燃剤と臭素含有樹脂との混合物を、離型用シート及び樹脂拡散用シートを通じて密閉用フィルム内に注入し、繊維構造体に含浸させるステップと、臭素含有樹脂を硬化させるステップと、樹脂拡散用シートとともに、離型用シートを剥離するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項４】
離型処理された成形型上に発泡体からなるコア材の両側表面を繊維構造体で挟み込んでなる構造体を設置するステップと、設置された構造体上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次積層するステップと、構造体、樹脂拡散用シート及び離型用シートからなる積層体を密閉用フィルムで覆って外気と遮断するステップと、密閉用フィルム内の空気を真空吸引するステップと、粉末状難燃剤と臭素含有樹脂との混合物を、離型用シート及び樹脂拡散用シートを通じて密閉用フィルム内に注入し、繊維構造体に含浸させるステップと、臭素含有樹脂を硬化させるステップと、樹脂拡散用シートとともに、離型用シートを剥離するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法により製造した繊維強化複合材料であって、前記繊維構造体が、炭素繊維を含むことを特徴とする繊維強化複合材料。
【請求項６】
前記臭素含有樹脂が、臭素化不飽和ポリエステル樹脂及び臭素化エポキシアクリレート樹脂から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５に記載の繊維強化複合材料。
【請求項７】
前記粉末状難燃剤が、三酸化アンチモン及びホウ酸亜鉛から選択される少なくとも１種を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の繊維強化複合材料。
【請求項８】
請求項５に記載の繊維強化複合材料を用いたことを特徴とするエレベータ用構成部材。
【請求項９】
請求項５に記載の繊維強化複合材料を用いたことを特徴とするエレベータかご。
【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、その製造方法、それを用いたエレベータ用構成部材及びエレベータかごに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）は、軽量及び高強度という特徴を有する。特に、ガラス繊維と樹脂とを組み合わせた繊維強化複合材料は、ヘルメット、スキー、ラケット、浴槽、建材、産業用電子機器材料、小型船舶、自動車などの多くの産業分野で利用されている。また、炭素繊維を利用した繊維強化複合材料は、より高強度であり、鉄やアルミニウムといった金属の軽量化代替材料としての利用が期待される。【０００３】
繊維強化複合材料の適用分野を広げ、民生の電化製品、鉄道車両の構成材料又は建築材料として使用する場合には難燃性が求められる。難燃性の基準として、電気製品一般に関する米国ＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）の「ＵＬ９４規格」、鉄道車両に関する日本国運輸省式燃焼試験方法とも呼ばれる「鉄道車両用材料の燃焼性規格」、建築用材料に関する日本の建築基準法に定められる難燃規格がある。日本の建築基準法に定められる難燃規格は、世界的に見ても特に難燃性の高い規格である。【０００４】
電気製品のうち、エレベータかごの構成材料は日本の建築基準法に定められた難燃材料を使用することが求められている。従来のエレベータかごは、かご室及びかご枠がスチール又はアルミニウム合金で作られているが、そのようなかごは重く、大きな駆動力を必要とするばかりか、慣性が大きいので運転に際して高度な制御を要する。そのため、繊維強化複合材料をスキン材とし、発泡体をコア材としたサンドイッチパネル構造、又は繊維強化複合材料をスキン材及びストリンガとした中空断面パネル構造を採用した軽量なエレベータかごが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−７３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
民生の電気製品、鉄道車両、航空機、エレベータかごを含む建築関係製品等に用いられる繊維強化複合材料には、軽量及び高強度であることに加えて、高い難燃性が求められる。しかし、これまでは、高度な難燃性を兼ね備えた繊維強化複合材料が得られていなかった。特に、日本の建築基準法に定められるような難燃基準に達する繊維強化複合材料は得られていなかった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高い難燃性を有し、軽量で且つ高強度な繊維強化複合材料及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、真空圧と大気圧との差圧を利用して繊維構造体に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化させることを含む繊維強化複合材料の製造方法であって、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にある粉末状難燃剤と、臭素含有樹脂との混合物を、繊維に囲まれた個々の開口部の大きさの最頻値が０．０３〜３ｍｍ2の範囲にあり且つ開口率が０．１〜１０％の範囲にある繊維構造体の面方向から含浸することにより、繊維構造体の表面に粉末状難燃剤を偏在させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い難燃性を有し、軽量で且つ高強度な繊維強化複合材料を簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る繊維強化複合材料を製造するための製造装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る繊維強化複合材料の製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態１の製造方法で製造した繊維強化複合材料の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の製造方法における臭素含有樹脂の含浸の様子を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るサンドイッチパネルを製造するための製造装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るサンドイッチパネルの製造方法のフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料についての発熱性試験の結果の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るサンドイッチパネルを示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係る炭素繊維強化複合材料が適用されたエレベータのかごの構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る炭素繊維強化複合材料が適用されたエレベータのかご枠の構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る炭素繊維強化複合材料及び本発明の実施の形態７に係るサンドイッチパネルが適用されたエレベータ用かご室の構造を示す斜視図である。
【図１２】従来のエレベータパネルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る繊維強化複合材料、その製造方法及びエレベータ用構成部材の好適な実施の形態について、図面を用いて説明する。各図において同一部分又は相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
この実施の形態では、繊維構造体の表面に粉末状難燃剤が偏在した繊維強化複合材料を製造するための製造装置及び繊維構造体の表面に粉末状難燃剤が偏在した繊維強化複合材料の製造方法について説明する。
【００１２】
図１は、実施の形態１に係る繊維強化複合材料を製造するための製造装置の断面図である。図１に示すように、繊維強化複合材料を製造するための製造装置は、織物、不織布、不織布状成型物等の繊維構造体１０が配置される成形型１１と、第１樹脂拡散用シート１２ａと、樹脂透過性を有する第１離型用シート１３ａと、樹脂透過性を有する第２離型用シート１３ｂと、第２樹脂拡散用シート１２ｂと、密閉用フィルム１４と、密閉用フィルム１４内の空間を外部と遮断するシール材１５と、密閉用フィルム１４内を真空引きする真空ポンプ１６と、密閉用フィルム１４内に臭素含有樹脂を供給する樹脂タンク１７とを備えている。
【００１３】
また、製造装置には、樹脂タンク１７から供給される臭素含有樹脂を密閉用フィルム１４内に注入する樹脂注入口１８が設けられている。更に、製造装置には、密閉用フィルム１４内の空気を排気する排気口１９が設けられている。この排気口１９は、密閉用フィルム１４内の余剰の臭素含有樹脂を排出する排出口も兼ねている。なお、成形型１１上に設置する第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａは、省略することが可能である。このとき、臭素含有樹脂の固着を防ぐために、成形型１１上には離型処理を施すことが好ましい。
【００１４】
次に、図２を参照しながら、上記製造装置による繊維強化複合材料の製造方法の一例について説明する。
まず、繊維基材を用意する（ステップＳ１）。
続いて、その繊維基材を所定の形状に裁断する（ステップＳ２）。
次に、成形型１１の上に、第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａを順次積層する（ステップＳ３）。なお、この工程は省略することもできる。
続いて、裁断された繊維基材を、第１離型用シート１３ａ（第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａを省略した場合、離型処理された成形型１１）の上に積層して繊維構造体１０とする（ステップＳ４）。
次に、繊維構造体１０の周囲にシール材１５を配置する（ステップＳ５）。
続いて、樹脂注入口１８及び排気口１９を設置する（ステップＳ６）。
次に、繊維構造体１０の表面を第２離型用シート１３ｂで覆う（ステップＳ７）。
続いて、第２離型用シート１３ｂの表面を第２樹脂拡散用シート１２ｂで覆う（ステップＳ８）。
次に、繊維構造体１０を覆うように密閉用フィルム１４を被せ、シール材１５にて密閉用フィルム１４内の空間を外部と遮断する（ステップＳ９）。この段階で、図１に示すように、成型準備が完了する（ステップＳ１０）。
続いて、真空ポンプ１６を駆動させて、密閉用フィルム１４内の空気を排気する（ステップＳ１１）。
次に、臭素含有樹脂及び粉末状難燃剤を混合し、臭素含有樹脂中に粉末状難燃剤を分散させる（ステップＳ１２）。
次に、樹脂タンク１７に充填された粉末状難燃剤及び臭素含有樹脂の混合物を、樹脂注入口１８から密閉用フィルム１４内の空間に注入し、繊維構造体１０に含浸させる（ステップＳ１３）。このとき、粉末状難燃剤及び臭素含有樹脂の混合物が繊維基材の開口部でろ過され、粉末状難燃剤は繊維構造体１０の表層に偏在するようになる。
続いて、密閉用フィルム１４内に注入された臭素含有樹脂を硬化させる（ステップＳ１４）。ここで、硬化の方法としては、臭素含有樹脂の種類及び触媒を選択することによって、室温硬化又は加熱硬化が可能である。
次に、成形型１１を取り外すことができる程度に臭素含有樹脂が硬化したら、第２樹脂拡散用シート１２ｂとともに第２離型用シート１３ｂを剥がし、繊維構造体１０に臭素含有樹脂を含浸させた繊維強化複合材料を成形体として成形型１１から取り外す（ステップＳ１５）。
続いて、必要に応じて、取り外された成形体に、乾燥炉による後硬化処理を実施する（ステップＳ１６）。
こうして、繊維強化複合材料からなる成形体が完成する（ステップＳ１７）。
【００１５】
このように、上述した繊維強化複合材料の製造方法では、図３に示すように、粉末状難燃剤２１が繊維構造体１０の表層に偏在した繊維強化複合材料を得ることができる。ステップＳ１３において、樹脂タンクから注入された粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２の混合物は、図４に示すように、樹脂拡散用シートによって繊維構造体１０の面方向に広がる。その混合物が繊維構造体１０に含浸する際、粉末状難燃剤２１は繊維基材の開口部によってろ過されるため、繊維構造体１０の内部には含浸しにくく、繊維構造体１０の表層に偏在する。
【００１６】
なお、成形型１１上に配置された繊維構造体１０では、繊維構造体１０の各層（繊維基材）に存在する開口部は積み重ねることによって位置がずれて、繊維基材を積み重ねる程、目視で表裏を貫通する開口部の数は減少する。粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２の混合物の一部は含浸時に繊維基材の開口部及び繊維構造体１０の層間を通り、繊維構造体１０全体を含浸する。
【００１７】
粉末状難燃剤２１の偏在の状態としては、表層にのみ粉末状難燃剤２１が存在する場合、表層近傍及び表層近傍の開口部内にのみ粉末状難燃剤２１が存在する場合、図４に示すような表層近傍と表層近傍の開口部における粉末状難燃剤２１の濃度が特に高く且つ繊維構造体１０の内部における粉末状難燃剤２１の濃度が低い場合、繊維構造体１０の表層から内部へ向けて粉末状難燃剤２１が傾斜分布する場合などが含まれる。こうして得られた繊維強化複合材料は、粉末状難燃剤２１が表層に密に存在し、更に、粉末状難燃剤２１が熱を遮蔽する効果も発揮するため、極めて高い難燃性を示す。なお、粉末状難燃剤２１の偏在の状態は、繊維強化複合材料の断面の顕微鏡観察により確認することができる。
【００１８】
繊維構造体１０の各層（繊維基材）は、繊維に囲まれた個々の開口部の大きさの最頻値が０．０３〜３ｍｍ2の範囲にあり且つ１０ｃｍ2面積あたりの開口率が０．１〜１０％の範囲にある必要がある。開口部の大きさの最頻値が０．０３ｍｍ2未満であると、臭素含有樹脂２２が繊維構造体１０の内部まで十分に含浸しない。一方、開口部の大きさの最頻値が３ｍｍ2を超えると、粉末状難燃剤２１を繊維構造体１０の表層に偏在させることができない。また、開口率が０．１％未満であると、臭素含有樹脂２２が繊維構造体１０の内部まで十分に含浸しない。一方、開口率が１０％を超えると、粉末状難燃剤２１を繊維構造体１０の表層に偏在させることができない。繊維基材は、好ましくは、開口部の大きさの最頻値が０．２〜０．６ｍｍ2の範囲にあり且つ１０ｃｍ2面積あたりの開口率が０．８〜６．３％の範囲にある。
【００１９】
なお、本発明において、開口部とは、繊維のたて糸とよこ糸とを直交させることによって生じる網目の隙間部分のことを指す。開口率とは、１層（１枚）の繊維基材の総面積に対し、開口部が占める面積の割合を表す数値である。繊維を一方向にのみ配向させた一方向クロスについては、繊維のたて糸と、それを固定するために用いられる繊維方向と直交方向に編まれたよこ糸（ガラス繊維など）とによって生じる隙間を開口部とする。
開口部の面積の測定及び開口率の算出は、１枚あたり１００ｃｍ2の総面積を有する繊維基材における開口部の面積を計測することにより実施することが好ましい。ここで、最頻値とは、データ群又は確率分布で最も頻繁に出現する値である。
【００２０】
また、繊維基材を構成する繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、又はアラミド繊維等の有機繊維が挙げられる。これらの中でも、軽量で且つ高強度の繊維強化複合材料を得る観点から、炭素繊維が好ましい。
繊維基材としては、平織り、綾織り、朱子織り等の各種クロス、又は一方向に並べた繊維を別の繊維で束ねてシート状にした一方向クロスを用いることができる。
【００２１】
また、繊維強化複合材料の全体積のうち、繊維構造体１０が占める体積の比率を示す繊維体積含有率（Ｖｆ）は、強度及び難燃性の観点から、２５〜８５体積％であることが好ましく、４０〜７５体積％であることがより好ましい。繊維構造体１０が占める体積の比率が２５体積％未満であると、繊維による補強効果が十分でなく、また難燃性も十分でない場合がある。一方、繊維構造体１０が占める体積の比率が８５体積％を超えると、臭素含有樹脂２２が繊維を結びつける効果が小さくなり、結果的に強度が低下するとともに、成型が困難になる場合がある。
【００２２】
粉末状難燃剤２１としては、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にあるものである。粉末状難燃剤２１の平均粒径が０．１μｍ未満であると、粉末状難燃剤２１を繊維構造体１０の表層に偏在させることができず、十分な難燃性が得られない。また、粉末状難燃剤２１の平均粒径が２０μｍを超えると、粉末状難燃剤２１が第１離型用シート１３ａ及び第２離型用シート１３ｂに目詰まりを起こして成形が難しくなる。粉末状難燃剤２１の平均粒径は、好ましくは０．５〜１０μｍである。粉末状難燃剤２１としての水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種は、１００重量部の臭素含有樹脂２２に対して、５〜２００重量部添加することが好ましく、１０〜５０重量部添加することがより好ましい。
また、粉末状難燃剤２１は、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの他に、三酸化アンチモン及びホウ酸亜鉛から選択される少なくとも１種を更に含んでもよい。また、三酸化アンチモン及びホウ酸亜鉛から選択される少なくとも１種は、１００重量部の臭素含有樹脂２２に対して、０〜２０重量部の範囲で添加することができる。
また、難燃性をより向上させるため、りん酸エステル系難燃剤、りん−窒素化合物系等の添加型又は反応型難燃剤を併用してもよい。
なお、本発明において、平均粒径とは、測定される粒子の体積割合の合計値に対して、ある粒子径以下の体積割合の合計が５０％となるときの粒子径の値を表す。
【００２３】
臭素含有樹脂２２としては、臭素を含有する熱硬化性樹脂であればよい。中でも、臭素化不飽和ポリエステル及び臭素化エポキシアクリレート樹脂を用いることにより、室温での硬化が可能となるので、製造プロセスの簡易化を達成することができる。
臭素化不飽和ポリエステル樹脂は、製造段階において臭素を導入したもの、又は臭素化したモノマーを混合したものを用いることができる。なお、製造段階において臭素を導入する方法として、例えば以下に挙げる４つの方法を用いることができる。
まず、第１の方法は、多価アルコール成分として、ジブロモネオペンチルグリコールを用いる方法である。
また、第２の方法は、飽和二塩基酸又はその無水物としてテトラブロムフタル酸及びその無水物を用いる方法である。
また、第３の方法は、飽和二塩基酸又はその無水物として、テトラヒドロフタル酸及びその無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸及びその無水物等を用いて不飽和ポリエステルを製造した後、この飽和二塩基酸成分の二重結合に臭素を付加する方法である。
更に、第４の方法は、飽和二塩基酸成分の機能とα，β−不飽和二塩基酸成分の機能とを併せ持つジシクロペンタジエン−マレイン酸付加物を原料の一部として用いて不飽和ポリエステルを製造した後、ジシクロペンタジエンの残存二重結合に臭素を付加する方法である。
【００２４】
また、臭素化エポキシアクリレート樹脂も、製造段階において臭素を導入したもの、又は臭素化したモノマーを混合したものを用いることができる。なお、製造段階において臭素を導入する方法は、例えば、エポキシ化合物として臭素含有エポキシ型エポキシ樹脂を使用する方法が挙げられる。
臭素化エポキシアクリレート樹脂としては、可撓性に優れる観点から、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ（メタ）アクリレート、テトラブロムビスフェノールＦ型エポキシ（メタ）アクリレート、テトラブロムビスフェノールＳ型エポキシ（メタ）アクリレート等が好ましい。
【００２５】
また、臭素化不飽和ポリエステル樹脂又は臭素化エポキシアクリレート樹脂中の臭素含有量は、５〜６０重量％であることが好ましく、１０〜４０重量％であることがより好ましい。臭素含有量が５重量％未満であると、十分な難燃性を得ることができない場合がある。一方、臭素含有量が６０重量％を超えると、燃焼時の毒性が高くなる場合がある上に、臭素含有量が６０重量％を超えるものは入手が困難である。
【００２６】
繊維強化複合材料の厚さは、強度設計と経済的な理由とから選択されるが、約１００μｍ〜３ｃｍの厚さが好ましく、０．５ｍｍ〜１ｃｍの厚さがより好ましい。繊維強化複合材料の厚さが１００μｍ未満であると、十分な強度を得ることが難しくなる場合がある。一方、繊維強化複合材料の厚さが３ｃｍを超えると、重量が増加し、繊維強化複合材料に求められる軽量性が損なわれる。また、繊維構造体１０を構成する繊維が炭素繊維である場合、炭素繊維が高価であるため、３ｃｍを超える厚さを有する繊維強化複合材料は経済的にも好ましくない。
【００２７】
以上のように、実施の形態１によれば、比較的安価な資材を用い、大気圧真空注入法による簡便なプロセスによって、高い難燃性を有する繊維強化複合材料を製造することができる。また、製造設備及び製造プロセスの簡略化によって、生産コストを低減し、生産時間を短縮して、繊維強化複合材料を量産することができる。
【００２８】
実施の形態２．
この実施の形態では、実施の形態１において、所定の形状に裁断した繊維基材を積層して繊維構造体１０とする代わりに、連続繊維を型に巻き付けて繊維構造体１０を準備し、この繊維構造体１０の面方向から、粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２の混合物を含浸することによって、繊維構造体の表層に粉末状難燃剤２１を偏在させた繊維強化複合材料を製造する。
【００２９】
連続繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、又はアラミド繊維等の有機繊維が挙げられる。これらの中でも、軽量で且つ高強度の繊維強化複合材料を得る観点から、炭素繊維が好ましい。連続繊維の繊維径は、特に限定されるものではないが、１μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００３０】
粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２については、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００３１】
繊維強化複合材料の繊維体積含有率及び厚さについては、上述した実施の形態１と同様である。
【００３２】
実施の形態３．
この実施の形態では、発泡体からなるコア材の両側表面を繊維構造体１０で挟み込んでなる構造体の表面に粉末状難燃剤２１が偏在した繊維強化複合材料パネル（以下、サンドイッチパネルと呼ぶ）を製造するための製造装置及びサンドイッチパネルの製造方法について説明する。
【００３３】
図５は、実施の形態３に係るサンドイッチパネルを製造するための製造装置の断面図である。図５に示すように、サンドイッチパネルを製造するための製造装置は、繊維構造体１０及び発泡体３１が順次積層される成形型１１と、第１樹脂拡散用シート１２ａと、樹脂透過性を有する第１離型用シート１３ａと、樹脂透過性を有する第２離型用シート１３ｂと、第２樹脂拡散用シート１２ｂと、密閉用フィルム１４と、密閉用フィルム１４内の空間を外部と遮断するシール材１５と、密閉用フィルム１４内を真空引きする真空ポンプ１６と、密閉用フィルム１４内に臭素含有樹脂を供給する樹脂タンク１７とを備えている。
【００３４】
また、製造装置には、樹脂タンク１７から供給される臭素含有樹脂を密閉用フィルム１４内に導入する樹脂注入口１８が設けられている。更に、製造装置には、密閉用フィルム１４内を排気する排気口１９が設けられている。この排気口１９は、密閉用フィルム１４内の余剰の臭素含有樹脂を排出する排出口も兼ねている。なお、成形型１１上に設置する第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａは、省略することが可能である。このとき、臭素含有樹脂の固着を防ぐために、成形型１１上には離型処理を施すことが好ましい。
【００３５】
次に、図６を参照しながら、上記製造装置によるサンドイッチパネルの製造方法の一例について説明する。
まず、繊維基材及び発泡体３１を用意する（ステップＳ２１）。
続いて、繊維基材及び発泡体３１を所定の形状に裁断する（ステップＳ２２）。
次に、成形型１１の上に、第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａを順次積層する（ステップＳ２３）。なお、この工程は省略することもできる。
続いて、裁断された繊維基材を、第１離型用シート１３ａ（第１樹脂拡散用シート１２ａ及び第１離型用シート１３ａを省略した場合、離型処理された成形型１１）の上に積層して繊維構造体１０とし、その繊維構造体１０の上に裁断された発泡体３１を配置し、更に、その発泡体３１の上に裁断された繊維基材を積層して繊維構造体１０とし、発泡体３１の両側表面を繊維構造体１０で挟み込んだ状態にする（ステップＳ２４）。なお、繊維構造体１０は発泡体３１の片面のみに積層されてもよい。
次に、発泡体３１の両側表面を繊維構造体１０で挟み込んでなる構造体の周囲にシール材１５を配置する（ステップＳ２５）。
続いて、樹脂注入口１８及び排気口１９を設置する（ステップＳ２６）。
次に、発泡体３１の両側表面を繊維構造体１０で挟み込んでなる構造体の表面を第２離型用シート１３ｂで覆う（ステップＳ２７）。
続いて、第２離型用シート１３ｂの表面を第２樹脂拡散用シート１２ｂで覆う（ステップＳ２８）。
次に、発泡体３１の両側表面を繊維構造体１０で挟み込んでなる構造体を覆うように密閉用フィルム１４を被せ、シール材１５にて密閉用フィルム１４内の空間を外部と遮断する（ステップＳ２９）。この段階で、図５に示すように、成型準備が完了する（ステップＳ３０）。
続いて、真空ポンプ１６を駆動させて、密閉用フィルム１４内の空気を排気する（ステップＳ３１）。
次に、粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２を混合し、臭素含有樹脂２２中に粉末状難燃剤２１を分散させる（ステップＳ３２）。
次に、樹脂タンク１７に充填された粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２の混合物を、樹脂注入口１８から密閉用フィルム１４内の空間に注入し、繊維構造体１０に含浸させる（ステップＳ３３）。このとき、粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２の混合物が繊維基材の開口部でろ過され、粉末状難燃剤２１は繊維構造体１０の表層に偏在するようになる。
続いて、密閉用フィルム１４内に注入された臭素含有樹脂２２を硬化させる（ステップＳ３４）。ここで、硬化の方法としては、臭素含有樹脂２２の種類及び触媒を選択することによって、室温硬化又は加熱硬化が可能である。
次に、成形型１１を取り外すことができる程度に臭素含有樹脂２２が硬化したら、第２樹脂拡散用シート１２ｂとともに第２離型用シート１３ｂを剥がし、臭素含有樹脂２２が含浸され且つ表層に粉末状難燃剤２１が偏在する繊維構造体１０で発泡体３１の両側表面を挟み込んでなるサンドイッチパネルを成形体として成形型１１から取り外す（ステップＳ３５）。
続いて、必要に応じて、取り外された成形体に、乾燥炉による後硬化処理を実施する（ステップＳ３６）。
こうして、サンドイッチパネルからなる成形体が完成する（ステップＳ３７）。
【００３６】
このように、上述したサンドイッチパネルの製造方法では、実施の形態１と同様に粉末状難燃剤２１が繊維構造体１０の表層に偏在した難燃性の高いサンドイッチパネルを得ることができる。
【００３７】
繊維構造体１０については、実施の形態１及び２と同様のものを用いることができる。粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２については、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００３８】
発泡体３１としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、エポキシ樹脂、エチレンプロピレンゴム等の硬質フォーム（発泡材料）から形成されている。なお、発泡体３１が一体成形に用いられる場合、発泡部分が連続していない、独立気泡を有する発泡体を使用することが好ましい。また、発泡体３１として、アルミフォーム等の無機質フォーム、又はシンタクチックフォームを用いることもできる。特に、上述した樹脂材料に難燃剤を混合して発泡させた難燃性フォーム、及びフェノール樹脂フォームが難燃性に優れるので発泡体３１として好ましい。発泡体３１として難燃性フォームを用いることで難燃性が更に向上するので、得られるサンドイッチパネルは、高い信頼性が求められるエレベータ用構成部材として好適である。発泡体３１の代わりに、ハニカム体をコア材として用いてもよい。
【００３９】
サンドイッチパネルの更なる軽量化を図るために、発泡体３１として、密度が０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ3の範囲にあるものを用いることが好ましい。発泡体３１の密度が０．０１ｇ／ｃｍ3よりも小さくなると、サンドイッチパネルが座屈を起こしやすくなる。一方、発泡体３１の密度が０．２ｇ／ｃｍ3よりも大きくなると、サンドイッチパネルの軽量化が阻害される場合がある。
【００４０】
繊維強化複合材料の繊維体積含有率及び厚さについては、上述した実施の形態１と同様である。
【００４１】
以上のように、実施の形態３によれば、比較的安価な資材を用い、大気圧真空注入法による簡便なプロセスによって、エレベータ用構成部材に好適な高い難燃性を有するサンドイッチパネルを製造することができる。また、製造設備及び製造プロセスの簡略化によって、生産コストを低減し、生産時間を短縮して、サンドイッチパネルを量産することができる。
【００４２】
実施の形態４．
この実施の形態では、実施の形態１又は２において、繊維として炭素繊維を用い、炭素繊維構造体の面方向から、粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２１の混合物を含浸することによって、炭素繊維構造体の表層に粉末状難燃剤２１を偏在させた炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を製造する。
【００４３】
炭素繊維基材としては、平織り、綾織り、朱子織り等の各種炭素繊維クロス、一方向に並べた炭素繊維を別の繊維で束ねてシート状にした一方向クロスを用いることができる。また、連続炭素繊維の繊維径は、特に限定されるものではないが、１μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００４４】
粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２については、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００４５】
日本の建築基準法の難燃材料について、日本の建築基準法施行令第１０８条の２には、「（１）燃焼しないものであること。（２）防火上有害な変形、溶融、き裂その他の損傷を生じないものであること。（３）避難上有害な煙又はガスを発生しないものであること。」と規定されている。ここで、国土交通大臣の認定を受け、難燃材料と認められるためには、国土交通大臣が指定した性能評価機関による難燃性能試験に規定された発熱性試験また模型箱試験の何れかに合格し、且つガス有毒性試験に合格することが必要となる。
【００４６】
実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料についての発熱性試験の結果の一例を図７に示す。図７（ａ）は発熱速度を示し、図７（ｂ）は総発熱量を示している。また、図７（ａ）及び（ｂ）において、（イ）は、臭素不含樹脂を炭素繊維構造体に含浸させて得られた炭素繊維強化複合材料の結果を示し、（ロ）は、臭素含有樹脂を炭素繊維構造体に含浸させて得られた炭素繊維強化複合材料の結果を示し、（ハ）は、臭素含有樹脂１００重量部に対して、１２０重量部の水酸化アルミニウム及び６重量部の三酸化アンチモンを添加した樹脂混合物を炭素繊維構造体に含浸させて得られた炭素繊維強化複合材料（実施の形態４）の結果を示している。
【００４７】
図７（ａ）及び（ｂ）における（イ）と（ロ）との比較から、臭素含有樹脂の使用により発熱速度が抑えられ、総発熱量が低減しているものの、樹脂分が完全に燃焼したことが分かる。
これに対して、（ハ）では、発熱速度が上昇開始する時間、つまり着火時間が抑えられており、上記「（１）加熱開始後５分間の総発熱量が、８ＭＪ／ｍ2以下であること。（２）加熱開始後５分間、最高発熱速度が、１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ2を超えないこと。」が達成されている。
【００４８】
この着火時間の遅れと発熱速度の抑制とが、粉末状難燃剤と臭素含有樹脂との相乗効果である。このように、実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料は、従来の材料よりも難燃性の向上させることができ、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達するものである。即ち、実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料では、高難燃性繊維である炭素繊維が、耐熱性のある熱遮断層となり、樹脂の燃焼持続が抑制され、難燃効果が発揮され、更に、臭素含有樹脂の難燃効果に加え、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種の存在により、樹脂量が低減されて燃焼量が抑制されるとともに熱分解時の吸熱作用による温度上昇も抑制され、発生水蒸気による消火作用を得ることができる。
【００４９】
更に、図７で説明したように、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種の熱分解時の吸熱作用が、臭素による難燃効果を長時間にわたり持続させる相乗効果を得ることができる。また、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種の熱分解後に残る無機物が炭素繊維の隙間に留まることにより、さらに熱遮蔽効果を高めることができ、高い難燃性を得ることができる。
また、連続炭素繊維を用いた場合、燃焼後に形状が保持されるとともに、繊維強化により高強度を達成することができる。
【００５０】
炭素繊維強化複合材料の繊維体積含有率及び厚さについては、上述した実施の形態１と同様である。
【００５１】
以上のように、実施の形態４によれば、高い難燃性を有するとともに、軽量で且つ高強度な炭素繊維強化複合材料を簡便なプロセスで低コストに得ることができる。実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料は、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達するものであるので、エレベータ用構成部材に好適に用いることができる。
【００５２】
実施の形態５．
この実施の形態では、発泡体からなるコア材の両側表面を炭素繊維構造体で挟み込んでなる構造体の表面に粉末状難燃剤が偏在した炭素繊維強化複合材料パネル（以下、サンドイッチパネルと呼ぶ）を製造する。このようなサンドイッチパネルは、実施の形態４で作製した炭素繊維強化複合材料を接着剤でコア材に貼り付ける方法、又は実施の形態３の一体成形によって製造することができる。
【００５３】
図８は、実施の形態５に係るサンドイッチパネルを示す断面図である。図８において、サンドイッチパネルは、発泡体３１からなるコア材の両側表面は、接着剤５１によって、炭素繊維強化複合材料５２と接合されている。接着剤５１は、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、難燃性接着剤等を使用することができる。また、接着剤５１として、炭素繊維強化複合材料５２に使用した臭素含有樹脂２２を使用することにより、接着剤層を炭素繊維強化複合材料５２と一体化することができる。なお、炭素繊維強化複合材料５２は、発泡体３１の片面のみに接合されてもよい。
【００５４】
粉末状難燃剤２１及び臭素含有樹脂２２については、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００５５】
発泡体３１については、実施の形態３と同様のものを用いることができる。炭素繊維基材及び連続炭素繊維については、実施の形態４と同様のものを用いることができる。
【００５６】
繊維強化複合材料の繊維体積含有率及び厚さについては、上述した実施の形態１と同様である。
【００５７】
実施の形態５に係るサンドイッチパネルは、実施の形態４の炭素繊維強化複合材料の難燃性向上のメカニズムと同様に、構成材料の相乗効果により、従来の材料よりも難燃性の向上させることができ、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達するものである。
【００５８】
以上のように、実施の形態５によれば、高い難燃性を有するとともに、軽量でありながら、金属に匹敵する高い剛性及び強度を有するサンドイッチパネルを簡便なプロセスで低コストに得ることができる。実施の形態５に係るサンドイッチパネルは、金属に匹敵する高い剛性及び強度を有する上に、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達するものであるので、エレベータ用構成部材、特にエレベータかごに好適に用いることができる。
【００５９】
実施の形態６．
この実施の形態では、実施の形態４で作製した炭素繊維強化複合材料を適用したエレベータのかご（かご室及びかご枠）について説明する。
図９〜１２を参照しながら、上述した炭素繊維強化複合材料を、エレベータのかご室又はかご枠の構成部材（かご用構成部材）に適用したエレベータのかごについて説明する。
図９に示すように、エレベータのかごは、人や物等を収容するかご室６１、人等が出入りするためのかごドア６２及びかご枠６３を備えている。かご枠６３は、図１０に示すように、かご室６１を補強するために設けられている。炭素繊維強化複合材料は、特に、かご枠６３の全体、又は斜め控え６３ａ（支え部）等の一部に使用することができる。
【００６０】
また、炭素繊維強化複合材料は、図１１に示すように、かご室６１の床板、天井板、側板及び背板として適用されるエレベータ用パネル６１ａに使用することもできる。また、炭素繊維強化複合材料を、エレベータ用パネルの構成材料の一部として用いることもできる。例えば、図１２に示す従来のエレベータパネルにおいて、金属製の表板６４の裏面に固着される補強材６５として、炭素繊維強化複合材料を用いることができる。
【００６１】
上述した炭素繊維強化複合材料を用いたエレベータのかご用部材では、従来の材料と遜色のない十分な強度を確実に維持することができる。具体的には、重量あたりの強度で表される比強度（相対表示）が、炭素繊維強化複合材料が約５であるのに対して、鉄が約０．５、アルミニウムが約０．８であり、同様の構造にすると、その重量を、従来のエレベータ用パネルの重量の、例えば１／６〜１／１０にまで軽減することができる。
【００６２】
炭素繊維強化複合材料をエレベータのかご用部材として用いた場合には、慣性が小さく、運転の制御が容易なエレベータのかごを作製することができ、モータ容量の小型化等、エレベータシステム全体の小型化を達成することができる。また、日本の建築基準法施行令第１０８条の２に定められる上述した条件を満たすことができる。更に、エレベータかごの軽量化により、据え付け作業の省力化を達成することができる。
【００６３】
なお、実施の形態６では、炭素繊維強化複合材料を、エレベータのかご用部材に適用した場合について例に挙げて説明したが、実施の形態４に係る炭素繊維強化複合材料の用途は、これに限定されるものではない。
【００６４】
実施の形態７．
実施の形態３及び５で作製したサンドイッチパネルを、エレベータのかご室又はかご枠の構成部材（かご用部材）に適用したエレベータのかごについて説明する。サンドイッチパネルは、例えば図１１に示すように、かご室６１の床板、天井板、側板及び背板として適用されるエレベータ用パネル６１ａに使用することができる。なお、床板、天井板、側板及び背板のうち、少なくとも１つにサンドイッチパネルが適用されてもよい。
【００６５】
上述したサンドイッチパネルを適用したエレベータ用パネルでは、衝撃力に対して、金属板で作られた従来のエレベータ用パネルと遜色のない十分な強度と小さなたわみ性を確実に維持することができる。また、その重量を、従来のエレベータ用パネルの重量（鉄製で約３６ｋｇ、アルミ混合で約２０ｋｇ）の、例えば１／３〜１／５（ＣＦＲＰサンドイッチパネルで約７ｋｇ）にまで軽減することができる。
【００６６】
また、サンドイッチパネルをエレベータのかご用部材として用いた場合には、慣性が小さく、運転の制御が容易なエレベータのかごを作製することができ、モータ容量の小型化等、エレベータシステム全体の小型化を達成することができる。また、日本の建築基準法施行令第１０８条の２に定められる上述した条件を満たすことができる。
【００６７】
なお、実施の形態７では、サンドイッチパネルを、エレベータのかご用部材に適用した場合について例に挙げて説明したが、実施の形態３及び５に係るサンドイッチパネルの用途は、これに限定されるものではない。
【００６８】
なお、実施の形態６及び７では、エレベータのかご用部材を適用例として例示しているが、本発明に係る繊維強化複合材料及びサンドイッチパネルは、電気製品、建築製品、機械製品等のどの分野にも適用することができる。
【００６９】
また、実施の形態７では、サンドイッチパネルとして、エレベータ用パネルに適用されるサンドイッチパネルを例に挙げて説明した。しかしながら、サンドイッチパネルとしては、エレベータ用パネルに限られず、例えば人工衛星の構造体等としても適用することができる。
【００７０】
また、本発明に係る繊維強化複合材料及びサンドイッチパネルは、難燃性の基準に関して、最もレベルの高い難燃性をターゲットとしているが、一般の電気製品に適用されているＵＬ９４に定められる難燃規格Ｖ０に関し、Ｖ０レベルを優にクリアする高い難燃性を有しているので、高度な難燃性を必要とする用途に極めて有用である。
【実施例】
【００７１】
本発明の繊維強化複合材料について、実施例を挙げて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。【００７２】
実施例１〜５及び比較例１〜６の繊維強化複合材料は、下記の材料及び図１に示した製造装置を用いて作製した。なお、各粉末状難燃剤の平均粒径はメーカーカタログ値である。【００７３】
＜使用材料＞
樹脂１：臭素化エポキシアクリレート樹脂（日本ユピカ株式会社製ネオポール（登録商標）８１９７、臭素含有量２５〜２７重量％）
樹脂２：臭素化不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ株式会社製ＦＬＨ−３５０Ｒ、臭素含有量１１重量％）
樹脂３：エポキシアクリレート樹脂（昭和電工株式会社製リポキシ（登録商標）Ｒ８０６）
粉末状難燃剤１：水酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製ＨＰ−３６０、平均粒径２．７μｍ）
粉末状難燃剤２：三酸化アンチモン（第一工業製薬株式会社製ＡＮ−８００（Ｔ）、平均粒径１．２５μｍ）
粉末状難燃剤３：水酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製ＨＰ−３６０（粉砕加工品）、平均粒径０．０５μｍ）
粉末状難燃剤４：水酸化アルミニウム（日本軽金属株式会社製Ｂ５２、平均粒径５５μｍ）
硬化剤１：有機過酸化物（化薬アクゾ株式会社製３２８Ｅ）
硬化剤２：メチルエチルケトンパーオキサイド・フタル酸ジメチル溶液（日油株式会社製パーメック（登録商標）Ｎ、濃度５５重量％）
硬化促進剤：オクテン酸コバルト溶液（昭和電工株式会社製コバルトＯ、金属８重量％）
繊維基材１：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）クロスＴ７００Ｓ−１２０００、最頻値０．５〜０．６ｍｍ2、開口率１．０％）
繊維基材２：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）クロスＴ３００−３０００、最頻値０．２〜０．２５ｍｍ2、開口率６．２％）
繊維基材３：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００Ｓを使用して平織りしたもの、最頻値２．５〜３．０ｍｍ2、開口率０．１％）
繊維基材４：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００Ｓを使用して平織りしたもの、最頻値０．０３〜０．０５ｍｍ2、開口率６．５％）
繊維基材５：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００Ｓを使用して平織りしたもの、最頻値０．１０〜０．１５ｍｍ2、開口率９．５％）
繊維基材６：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００Ｓを使用して平織りしたもの、最頻値０．０１〜０．０３ｍｍ2、開口率０．０５％）
繊維基材７：炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製トレカ（登録商標）Ｔ７００Ｓを使用して平織りしたもの、最頻値３．１〜３．５ｍｍ2、開口率１３％）【００７４】
［実施例１］
繊維基材１を８枚（ｐｌｙ）積層した繊維構造体を成形型上に配置し、その上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次に配置した。これらを密閉用フィルムで覆い、密閉用フィルムと成形型と間の隙間をシール材で塞ぎ完全に密閉し、密閉された空間内を真空ポンプで減圧した。その後、減圧された密閉空間内に、１００重量部の樹脂１に対し、粉末状難燃剤１を２５重量部、粉末状難燃剤２を６重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物を樹脂注入口から注入し、繊維構造体に含浸させた。室温で２時間経過後、樹脂が硬化していることを確認した後、密閉用フィルムを除去し、繊維強化複合材料を取り出した。完全硬化させるため、８０℃で２時間、１００℃で２時間及び１２０℃で２時間静置し、実施例１の繊維強化複合材料を得た。【００７５】
［実施例２］
繊維基材１を１２枚（ｐｌｙ）積層した繊維構造体を成形型上に配置し、その上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次に配置した。これらを密閉用フィルムで覆い、密閉用フィルムと成形型と間の隙間をシール材で塞ぎ完全に密閉し、密閉された空間内を真空ポンプで減圧した。その後、減圧された密閉空間内に、１００重量部の樹脂１に対し、粉末状難燃剤１を２５重量部、粉末状難燃剤２を６重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物を樹脂注入口から注入し、繊維構造体に含浸させた。室温で２時間経過後、樹脂が硬化していることを確認した後、密閉用フィルムを除去し、繊維強化複合材料を取り出した。完全硬化させるため、８０℃で２時間、１００℃で２時間及び１２０℃で２時間静置し、実施例２の繊維強化複合材料を得た。【００７６】
［実施例３］
繊維基材１の代わりに繊維基材３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の繊維強化複合材料を得た。【００７７】
［実施例４］
繊維基材１の代わりに繊維基材４を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の繊維強化複合材料を得た。【００７８】
［実施例５］
繊維基材１の代わりに繊維基材５を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の繊維強化複合材料を得た。【００７９】
［比較例１］
繊維基材１の代わりに繊維基材２を用い、樹脂１の代わりに樹脂３を用い且つ粉末状難燃剤１及び粉末状難燃剤２を添加しなかったこと以外は実施例２と同様にして、比較例１の繊維強化複合材料を得た。【００８０】
［比較例２］
繊維基材１の代わりに繊維基材２を用い且つ粉末状難燃剤１及び粉末状難燃剤２を添加しなかったこと以外は実施例２と同様にして、比較例２の繊維強化複合材料を得た。【００８１】
［比較例３］
繊維基材１の代わりに繊維基材６を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較例３の繊維強化複合材料を得た。【００８２】
［比較例４］
繊維基材１の代わりに繊維基材７を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較例４の繊維強化複合材料を得た。【００８３】
［比較例５］
粉末状難燃剤１の代わりに粉末状難燃剤３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較例５の繊維強化複合材料を得た。【００８４】
［比較例６］
粉末状難燃剤１の代わりに粉末状難燃剤４を用いて実施例１と同様にして繊維強化複合材料を作製しようとしたところ、樹脂の含浸が不十分で成形することができなかった。【００８５】
＜難燃性評価＞
日本の建築基準法に準拠した難燃性試験では、コーンカロリーメータを使用した発熱性試験を実施した。発熱性試験では、日本の建築基準法施行令第１０８条の２に規定された発熱性試験に準拠して、試験体１片の長さが１００ｍｍの試験体を、輻射強度５０ｋＷ／ｍ2、試験時間５分間の諸条件で試験し、最大発熱速度及び総発熱量を計測した。
発熱性試験の合否の判定基準は、以下の通りである。
最大発熱速度：１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ2を超えないこと
総発熱量：８ＭＪ／ｍ2以下であること
その他：防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと
難燃性の評価結果を表１及び２に示す。【００８６】
【表１】
2014109021.tif 000003
【００８７】
【表２】
2014109021.tif 000004
【００８８】
実施例１〜５の繊維強化複合材料は、粉末状難燃剤を添加していない比較例１及び２と比較すると、難燃性が格段に優れていることが分かる。また、実施例１〜５の繊維強化複合材料は、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達することも分かる。一方、開口部の大きさの最頻値又は開口率が本発明の範囲外である繊維を用いた比較例３及び４の繊維強化複合材料、並びに平均粒径が本発明の範囲外である粉末状難燃剤を用いた比較例５の繊維強化複合材料は、難燃性が不十分であることが分かる。【００８９】
実施例６〜９及び比較例７〜１０のサンドイッチパネルは、上記した材料、コア材１としてのフェノール樹脂フォーム（旭化成製ネオマ（登録商標）フォーム、厚さ２５ｍｍ、密度０．０４０ｇ／ｃｍ3）、コア材２としてのフェノール樹脂フォーム（旭化成製ネオマ（登録商標）フォーム、密度０．０２７ｇ／ｃｍ3）及び図５に示した製造装置を用いて作製した。【００９０】
［実施例６］
繊維基材１を４枚（ｐｌｙ）積層した繊維構造体（厚さ０．８〜１ｍｍ）を２個用意し、これらの繊維構造体でコア材１の両側表面を挟み込んだものを成形型上に配置し、その上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次に配置した。これらを密閉用フィルムで覆い、密閉用フィルムと成形型と間の隙間をシール材で塞ぎ完全に密閉し、密閉された空間内を真空ポンプで減圧した。その後、減圧された密閉空間内に、１００重量部の樹脂１に対し、粉末状難燃剤１を２５重量部、粉末状難燃剤２を６重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物を樹脂注入口から注入し、繊維構造体に含浸させた。室温で２時間経過後、樹脂が硬化していることを確認した後、密閉用フィルムを除去し、サンドイッチパネルを取り出した。完全硬化させるため、８０℃で２時間、１００℃で２時間及び１２０℃で２時間静置し、実施例６のサンドイッチパネルを得た。【００９１】
［実施例７］
１００重量部の樹脂２に対し、粉末状難燃剤１を８０重量部、粉末状難燃剤２を６重量部及び硬化剤２を１重量部添加した樹脂組成物を用いたこと以外は実施例６と同様にして、サンドイッチパネルを取り出した。完全硬化させるため、４０℃で１６時間静置し、実施例７のサンドイッチパネルを得た。【００９２】
［実施例８］
１００重量部の樹脂１に対し、粉末状難燃剤１を６重量部、粉末状難燃剤２を２重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物を用いたこと以外は実施例６と同様にして、実施例８のサンドイッチパネルを得た。【００９３】
［実施例９］
繊維基材１の代わりに繊維基材２を用い且つコア材１の代わりにコア材２を用いたこと以外は実施例６と同様にして、実施例９のサンドイッチパネルを得た。【００９４】
［比較例７］
繊維基材１の代わりに繊維基材２を用い且つ粉末状難燃剤１及び粉末状難燃剤２を添加しなかったこと以外は実施例６と同様にして、比較例７のサンドイッチパネルを得た。【００９５】
［比較例８］
繊維基材１の代わりに繊維基材２を用い且つ１００重量部の樹脂２に対し、硬化剤２を１重量部添加した樹脂組成物を用いたこと以外は実施例６と同様にして、サンドイッチパネルを取り出した。完全硬化させるため、４０℃で１６時間静置し、比較例８のサンドイッチパネルを得た。【００９６】
［比較例９］
１００重量部の樹脂３に対し、粉末状難燃剤１を３５重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物を用いたこと以外は実施例６と同様にして、比較例９のサンドイッチパネルを得た。【００９７】
［比較例１０］
繊維基材２を４枚（ｐｌｙ）積層した繊維構造体（厚さ０．８〜１ｍｍ）を２個用意し、これらの繊維構造体でコア材１の両側表面を挟み込んだものに、１００重量部の樹脂１に対し、粉末状難燃剤２を６重量部、硬化剤１を１重量部及び硬化促進剤を０．２重量部添加した樹脂組成物をハンドレイアップ法で含浸させた。樹脂を完全硬化させるため、８０℃で２時間、１００℃で２時間及び１２０℃で２時間静置し、比較例１０のサンドイッチパネルを得た。【００９８】
難燃性の評価結果を表３及び４に示す。【００９９】
【表３】
2014109021.tif 000005
【０１００】
【表４】
2014109021.tif 000006
【０１０１】
実施例６〜９のサンドイッチパネルは、粉末状難燃剤を添加していない比較例７及び８と比較すると、難燃性が格段に優れていることが分かる。また、実施例６〜９のサンドイッチパネルは、日本の建築基準法に定める難燃材料基準相当に達することも分かる。実施例６と実施例８との比較から分かるように、粉末状難燃剤の添加量の少ない実施例８でも、総発熱量及び最大発熱速度は低く抑えられており、粉末状難燃剤の偏在による効果が顕著に現れた。一方、臭素含有樹脂を用いなかった比較例９のサンドイッチパネル、並びに水酸化アルミニウムを用いなかった比較例１０のサンドイッチパネルは、難燃性が不十分であることが分かる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  繊維構造体、１１  成形型、１２ａ  第１樹脂拡散用シート、１２ｂ  第２樹脂拡散用シート、１３ａ  第１離型用シート、１３ｂ  第２離型用シート、１４  密閉用フィルム、１５  シール材、１６  真空ポンプ、１７  樹脂タンク、１８  樹脂注入口、１９  排気口、２１  粉末状難燃剤、２２  臭素含有樹脂、３１  発泡体、５１  接着剤、５２  炭素繊維強化複合材料、６１  かご室、６１ａ  エレベータ用パネル、６２  かごドア、６３  かご枠、６３ａ  斜め控え、６４  表板、６５  補強材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月23日(2015.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空圧と大気圧との差圧を利用して炭素繊維構造体に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化させることを含む繊維強化複合材料の製造方法であって、
水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種を含み且つ平均粒径が０．１〜２０μｍの範囲にある粉末状難燃剤と、臭素含有樹脂との混合物を、炭素繊維に囲まれた個々の開口部の大きさの最頻値が０．０３〜３ｍｍ２の範囲にあり且つ開口率が０．１〜１０％の範囲にある前記炭素繊維構造体の面方向から含浸することにより、前記炭素繊維構造体の表層に前記粉末状難燃剤を偏在させ、前記繊維強化複合材料に対し前記炭素繊維構造体が占める体積の比率を２５〜８５体積％とすることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項２】
離型処理された成形型上に炭素繊維構造体を積層するステップと、
積層された前記炭素繊維構造体上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次積層するステップと、
前記炭素繊維構造体、前記樹脂拡散用シート及び前記離型用シートからなる積層体を密閉用フィルムで覆って外気と遮断するステップと、
前記密閉用フィルム内の空気を真空吸引するステップと、
粉末状難燃剤と臭素含有樹脂との混合物を、前記離型用シート及び前記樹脂拡散用シートを通じて前記密閉用フィルム内に注入し、前記炭素繊維構造体に含浸させるステップと、
前記臭素含有樹脂を硬化させるステップと、
前記樹脂拡散用シートとともに、前記離型用シートを剥離するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項３】
離型処理された成形型上に発泡体からなるコア材の両側表面を炭素繊維構造体で挟み込んでなる構造体を設置するステップと、
設置された前記構造体上に離型用シート及び樹脂拡散用シートを順次積層するステップと、
前記構造体、前記樹脂拡散用シート及び前記離型用シートからなる積層体を密閉用フィルムで覆って外気と遮断するステップと、
前記密閉用フィルム内の空気を真空吸引するステップと、
粉末状難燃剤と臭素含有樹脂との混合物を、前記離型用シート及び前記樹脂拡散用シートを通じて前記密閉用フィルム内に注入し、前記炭素繊維構造体に含浸させるステップと、
前記臭素含有樹脂を硬化させるステップと、
前記樹脂拡散用シートとともに、前記離型用シートを剥離するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法により製造した繊維強化複合材料。
【請求項５】
前記臭素含有樹脂が室温で硬化することを特徴とする請求項４に記載の繊維強化複合材料。
【請求項６】
前記臭素含有樹脂が、臭素化不飽和ポリエステル樹脂及び臭素化エポキシアクリレート樹脂から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の繊維強化複合材料。
【請求項７】
前記粉末状難燃剤が、三酸化アンチモン及びホウ酸亜鉛から選択される少なくとも１種を更に含むことを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の繊維強化複合材料。
【請求項８】
請求項４〜７の何れか一項に記載の繊維強化複合材料を用いたことを特徴とするエレベータ用構成部材。
【請求項９】
請求項４〜７の何れか一項に記載の繊維強化複合材料を用いたことを特徴とするエレベータかご。
【国際調査報告】
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