(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方にＦＲＰを含む一対の板が間隙をもって配置され、該間隙に両板を接合するリブ構造体が介装されているＦＲＰ製サンドイッチパネルにおいて、中空の箱状物が、前記間隙の内部にて、前記箱状物の外周全面で前記両板および前記リブ構造体に接触するように配置されていることを特徴とするＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項２】
前記間隙の寸法が、板延在方向において実質的に一定である、請求項１のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項３】
前記間隙の寸法が、板延在方向において変化している、請求項１のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項４】
少なくとも一方の板が、山部と谷部が交互に配置された折板形状に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項５】
中空の箱状物が熱可塑性樹脂で作られていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項６】
中空の箱状物が熱硬化性樹脂で作られていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項７】
中空の箱状物の体積が、１０００ｃｍ3 以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項８】
少なくとも一方の板のマトリックス樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項９】
少なくとも一方の板のＦＲＰの強化繊維として炭素繊維を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１０】
強化繊維が、フィラメント数が１０，０００〜３００，０００本の範囲にあるトウ状の炭素繊維フィラメント糸を有することを特徴とする、請求項９のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１１】
前記リブ構造体がトラスまたはラーメン構造体からなる請求項１〜１０のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１２】
少なくとも片面に耐火材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１３】
中空の箱状物が直方体である、請求項１〜１２のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１４】
中空の箱状物の断面形状が台形である、請求項１〜１２のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１５】
中空の箱状物のいずれか一つの表面に溝を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネル。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のＦＲＰ製サンドイッチパネルを用いてなるＦＲＰ製屋根材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ製サンドイッチパネルに関し、とくに軽量で低コストのＦＲＰ製サンドイッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の構造体として用いるサンドイッチパネルには、たとえば発泡体や断熱材をコアに用いて、それを金属の板や木製の板で挟む構造を採っている。しかしながら、金属の板を使用する場合には剛性や強度は高いが、重量が重くまた組立に時間が掛かる欠点があった。一方、木製の板を使用する場合には、軽量ではあるものの剛性や強度が低いことが構造体として使う場合に難点であり、また木製であるため、湿気により杤ちることがあり寿命も極めて短い。
【０００３】
これらの欠点を解決するために、金属に比べ比強度、比弾性率が高いＦＲＰの板、特に炭素繊維を使用したＣＦＲＰの板が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＲＰのサンドイッチパネルについては、軽量かつ高強度、高剛性であることから種々の分野、特に土木・建材用途で使用されているが、サンドイッチパネルの成形のために、通常サンドイッチパネルの中に発泡体をコア材として使用している。通常コア材はウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、フェノールフォームなどの有機の発泡体が広く用いられているが、これらのフォーム材はいずれもポリマーに発泡剤を混入したものを原料に用いて製造する必要があるため、製造コストが高く付いており、これがサンドイッチパネルの製造コストを引き上げていた。
【０００５】
また特に、近年低コストでかつ高強度のＦＲＰを製造できる成形法として注目されている真空ＲＴＭ法（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）に使用するためには、コア材は真空の圧力に耐えることが必要であり、そのための高い圧縮強度を得るために、コア材の密度は高くならざるを得ず、通常の発泡体に比べさらにコストが高い上に重量も重いものを使用していた。従って結果的にそれを使用したサンドイッチパネルは、成形法としては低コストの方法を用いても、コア材の価格が高いために製造コストが高くなっていた。
【０００６】
本発明の課題は、十分に高い機械的物性を備えた軽量のＦＲＰ製サンドイッチパネルを安価に製造することにあり、とくに屋根材等の建材用途に好適なＦＲＰ製サンドイッチパネルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のＦＲＰ製サンドイッチパネルは、少なくとも一方にＦＲＰを含む一対の板が間隙をもって配置され、該間隙に両板を接合するリブ構造体が介装されているＦＲＰ製サンドイッチパネルにおいて、中空の箱状物が、前記間隙の内部にて、前記箱状物の外周全面で前記両板および前記リブ構造体に接触するように配置されていることを特徴とするものからなる。
【０００８】
このリブ構造体の材料には、ＦＲＰ、金属、木材等を使用でき、リブ構造体は一対の板の成形と同時に配置し組み込むことが好ましい。
【０００９】
前記一対の板間の間隙の寸法としては、板延在方向において、実質的に一定であってもよく、変化していてもよい。
【００１０】
また、板自身の形状としては、単なる平板状のものでもよいが、たとえば、少なくとも一方の板が、山部と谷部が交互に配置された折板形状に形成されているものとすることもできる。この山部または／および谷部は、ある方向に直線状に延びるものの他、ピラミッド形等に立体的に形成されたものであってもよい。
【００１１】
前記リブ構造体は、各種断面形状を採用できるが、さらに、トラスまたはラーメン構造体に構成することもできる。
【００１２】
中空の箱状物としては、熱可塑性樹脂で作られたもの、熱硬化製樹脂で作られたもののいずれも使用できる。これら樹脂で作られた箱状物に強化繊維を巻き、サンドイッチパネル成形後には実質的にＦＲＰ製の箱状物が形成されるようにしてもよい。箱状物の表面に溝を形成しておけば、成形時に樹脂を拡散させることができる。また、箱状物の形状については、直方体形状の他、断面形状が台形のものも使用できる。
【００１３】
また、本発明に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルにおいては、耐火性をを向上するために、少なくとも一方の板のマトリックス樹脂がフェノール樹脂からなることが好ましい。さらに、少なくとも片面に、耐火材、たとえば耐火性の材料や耐火塗料からなる層を設けておくこともできる。
【００１４】
さらに、本発明に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルは、屋根材等の建材として好適に使用できるものである。その際、ＦＲＰ製屋根材全体、あるいは屋根を構成するためのＦＲＰ製屋根材一単位全体について、立体的な形状に形成することが可能である。たとえば、少なくとも一方の板が、多面体状の立体形状部を有している構造や、少なくとも一方の板が、三次元曲面部をもつ立体形状部を有している構造とすることができる。またこれら立体形状部の両方をもつ構造とすることもできる。
【００１６】
上記のような本発明に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルにおいては、両板間の間隙に中空の箱状物が内包されるので、この箱状物もコア材および／またはリブとして機能してサンドイッチパネル全体の機械的物性を十分に高く確保しつつ、中空構造のため全体の軽量性も維持、あるいは他のリブ構造に比べ向上できる。そして、この中空の箱状物はサンドイッチパネル全体の成形前には単なる樹脂成形物でよいから、安価に製造できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の基本技術思想について、本発明者らは、低コストかつ高い強度剛性を持つＦＲＰ製サンドイッチパネルを得るための最適なサンドイッチパネルの構造を鋭意検討した結果、サンドイッチパネルの板間の間隙に中空の箱状物を、コア材あるいはその一部の代わりに使用することによって、前述の課題を解決できることを見いだした。
【００１８】
中空状の箱状物は成形の際にコア材の代わりに、ＦＲＰ成形法として最も一般的なハンドレイアップ法でも用いることができる。さらに真空成形法においても中空状の箱状物の内圧が通常の空気圧と同じでよいので、全体を真空フィルム基材で覆って成形をする際にも、外気圧と圧力がつり合うことから、箱状物がつぶれることなく成形可能である。
【００１９】
中空状の箱状物の素材は何であってもよいが、特に熱可塑性の樹脂を用いて、射出成形あるいはブロー成形によって製造されるものがコストの面から非常に有利である。さらに射出成形、あるいはブロー成形では所望の形状の中空箱状物が簡単に成形できる。従ってサンドイッチパネルの形状がどんなものであっても、中空の箱状物の形状を変えることによって作ることができる。例えば、サンドイッチパネルの間隙の寸法が変化しているものでも、また一方の板が山部と谷部が交互に配置された折板形状であっても、容易に作ることが可能である。
【００２０】
中空の箱状物の大きさはどんなものであってもよいが、体積があまり小さいと、発泡体のコアに比べ軽量化効果が出にくく、したがって１，０００ｃｍ3 以上のものが好適に用いられる。またあまり体積が大きいと構造上問題があるため、１００，０００ｃｍ3 以下が好ましい。
【００２１】
発泡体のコアの代わりに用いる場合、その全部あるいは一部を中空の箱状物にすることによって、低コスト化が可能である。サンドイッチパネルの物性上の要求特性によっては、コア材として中空の箱状物と共に木材、コンクリートなどを使用することも可能である。
【００２２】
本発明のサンドイッチパネルを形成する一対の板は、軽量化のために少なくとも一方がＦＲＰを含む板である。この板の厚みとしては、０．６〜７ｍｍが好ましい。０．６ｍｍ未満では所望の強度・剛性を得るのが難しいほか、衝撃によって板を貫通してしまうような傷が生じる可能性が高い。一方７ｍｍを越えると、強度・剛性は十分であるが、重量の面で非常に重くなってしまう欠点がある。
【００２３】
サンドイッチパネルに要求される各種特性によって、板としてはＦＲＰと金属の一体構造の板も用いることができる。また、例えば、サンドイッチパネルを形成する板の内、下面はＦＲＰ、上面は耐火性の要求から金属、コンクリート、モルタルなどの不燃材で形成することも、可能である。
【００２４】
ＦＲＰの強化繊維としてはガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などが通常用いられる。軽量・高強度のＦＲＰを得るためには、炭素繊維が最も好ましいが、コストとのバランスを取るため、ガラス繊維／炭素繊維のハイブリッドのものも好ましい。また用いられる繊維の形態としては、クロス、マット、ストランドなどを好適に用いることができる。さらに用いる炭素繊維の種類は、炭素繊維の高い強度・剛性を考えると、どんなものでもよいが、より低コストを考えると、いわゆるラージ・トウの炭素繊維を用いるのが最も好ましい。
【００２５】
たとえば、炭素繊維糸１本のフィラメント数が通常の１０，０００本未満のものではなく、１０，０００〜３００，０００本の範囲、より好ましくは５０，０００〜１５０，０００本の範囲にあるトウ状の炭素繊維フィラメント糸を使用する方が、樹脂の含浸性、強化繊維基材としての取扱い性、さらには強化繊維基材の経済性において、より優れるため、好ましい。またＦＲＰ構造体の表面に炭素繊維の織物を配置すると、表面の意匠性が高められ、より好ましい。また、必要に応じて、あるいは要求される機械特性等に応じて、強化繊維の層を複数層に積層して強化繊維基材を形成し、その強化繊維基材に樹脂を含浸する。積層する強化繊維層には、一方向に引き揃えた繊維層や織物層を適宜積層でき、その繊維配向方向も、要求される強度の方向に応じて適宜選択できる。
【００２６】
また、ＦＲＰの樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが好適に用いられるが、特に建築材料・土木材料用途では、燃焼性の規格があるため、フェノール樹脂が最も好適に用いられる。
【００２７】
サンドイッチパネルの構造としては、一対の板がある間隙をもって配置され、その間隙に上下の板を接合するリブ構造体があり、中空の箱状物が、前記間隙の内部にて、前記箱状物の外周全面で前記両板および前記リブ構造体に接触するように配置されていればどんな構造でもよい。また少なくとも一方の板が、山部と谷部が交互に配置された折板形状をしているサンドイッチパネルも用途によっては好適に用いられる。
【００２８】
一対の板の形状としては用途に応じて、平板形状、波板形状などを使い分けることができる。また一対の板の間隔も、実質的に一定であるものの他、間隔が変化していても何ら問題はない。
【００２９】
リブの形状も一対の板からいずれも垂直に延びて一対の板を繋いでいる構造を取れる他、トラス構造、ラーメン構造のリブ構造でもよい。
【００３０】
本サンドイッチパネルを建築材料用途などに用いる場合には、耐火性の要求から少なくとも片面に耐火材が設けられていてもよい。耐火材としては、ロックウール成形板、樹脂発泡体、ロックウールのフェルト材、セラミックファイバーのフェルト材、耐火性塗料、発泡性塗料、耐火性シーラントなど、あるいはそれらの組み合わせたものが好適に用いられる。
【００３１】
本発明のサンドイッチパネルの製造方法を以下に順を追って説明する。
（１）成形型上に強化繊維を配置する。この時強化繊維を配置する方法としては、繊維をそのまま型上に置く方法もあるが、製造の効率化からあらかじめクロスとした繊維を配置した方が好ましい。
【００３２】
（２）強化繊維を巻いた中空の箱状物を強化繊維状に配置する。中空の箱状物はサンドイッチパネルの所望の形状に合わせて、ブロー成形あるいは射出成形などで成形されたものを用いることができる。また中空の箱状物の間には樹脂注入後リブとなるように強化繊維を挿入してもよい。強化繊維を挿入せずに、箱状物に巻いた強化繊維をリブとしてもよい。サンドイッチパネルの物性に応じてコア材については中空の箱状物のみでなく、有機の発泡体、木材、コンクリートなどを中空の箱状物と組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
（３）さらにサンドイッチパネルの上面になる強化繊維を配置する。
【００３４】
（４）成形体全体を真空用フィルム基材で覆う。
【００３５】
（５）覆われた内部を真空とする。
【００３６】
（６）内部に樹脂を注入して強化繊維に含浸させる。この時含浸の補助手段として、中空の箱状物あるいはそれと合わせて使用するコア材の少なくとも一面に、樹脂の通り道となる溝を切ったものを用いてもよい。成形体が大型になると特にこのような樹脂含浸の補助手段が有効である。
【００３７】
（７）樹脂を硬化させた後、脱型する。硬化には必要に応じて熱を与えてもよい。また脱型後にアフターキュアとしてさらに熱を加えてもよい。
【００３８】
以下、本発明のより具体的な実施態様を図を用いて説明する。
図１は本発明の一実施態様を示したものである。サンドイッチパネル１は、上下の板２および、リブ３によって形成されたサンドイッチパネルの中に中空の箱状物４が包含されている。リブ３と中空箱状物４の側壁は一体成形されてもよい。
【００３９】
図２は本発明の別の実施態様を示したものである。折板形状に賦形されたサンドイッチパネル１１の上下の板１２、およびリブ１３によって形成されたサンドイッチパネル１１の中に、中空の箱状物１４が包含されている。リブ１３と中空箱状物１４の側壁は一体成形されてもよい。
【００４０】
図３は本発明のさらに別の実施態様を示したものである。サンドイッチパネル２１の上下の板２２とリブ２３、中空の箱状物２４とおよびウレタン発泡体のコア２５のサンドイッチパネル２１の片面に耐火材２６の層が形成されている。
【００４１】
図４は本発明の中空の箱状物の一形態を示したものである。図４に示す中空箱状物３１の表面（図示例では上下面）には、溝３２が形成されており、成形の際の樹脂の流路として機能できるようになっている。
【００４２】
図５は、サンドイッチパネル４１の一対の板４２ａ、４２ｂのうちの一方の板４２ａが折板構造を有し、両板の間隙が板延在方向に変化している例を示している。４３はリブ、４４は中空箱状物を示している。リブ４３と中空箱状物４４の側壁は一体成形されてもよい。
【００４３】
図６に示すサンドイッチパネル５１では、一対の板５２ａ、５２ｂ間に、リブ構造体としてトラス構造体５３が設けられている。そして、内部の適当な位置に、中空の箱状物５４とコア５５が設けられた例を示している。
【００４４】
さらに図７は、サンドイッチパネル６１が全体として種々の形状を採り得ることを示しており、図示例ではピラミッド状に形成された部分６２が連接された形状になっている。
【００４５】
とくに図８に示すような半円形状に賦形されたサンドイッチパネル７１とすることにより、屋根材として使用する上で、より好適なものとなる。図７において、７２は一対の板、７３はリブ、７４は中空箱状物を示している。
【００４６】
このように、本発明に係るＦＲＰサンドイッチパネルは種々の形態を採り得る。とくに屋根材等の建材に好適な種々の形態とすることができ、かつ、前述の如く軽量でありながら十分な機械的物性を備えることができ、しかも安価に製造できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のＦＲＰ製サンドイッチパネルによれば、低コストでかつ十分な物性を備えたサンドイッチパネルが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分断面図である。
【図４】中空箱状物の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの部分斜視図である。
【図８】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製サンドイッチパネルの斜視断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、４１、５１、６１、７１  ＦＲＰ製サンドイッチパネル
２、１２、２２、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、７２  板
３、１３、２３、４３、７３  リブ
４、１４、２４、４４、５４、７４  中空箱状物
２５、５５  コア
２６  耐火材
５３  トラス構造体
６２  ピラミッド部分
【図１】
0004009921.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004009921.tif 000005
【図５】
0004009921.tif 000006
【図６】
0004009921.tif 000007
【図７】
0004009921.tif 000008
【図８】
0004009921.tif 000009