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繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法
説明

繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法

【課題】
熱線に対する遮蔽効果の高く、製造が容易な繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
繊維強化プラスチック成形体1を、ゲルコート層2、バックアップコート層3、強化繊維層4、及び含浸用樹脂層5から構成し、特に、これら各層の少なくともいずれかに熱線反射性粒子を分散配置することを特徴とする。
好ましくは、熱線反射性粒子は、セラミックス、中空セラミックス、酸化チタン、バナジウム、ケイ化物の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法に関し、特に、熱線に対する遮蔽効果の高い繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、容器、建築構造物、車両ボディなど繊維強化プラスチックを用いた多様な成形体が実用化されている。このような繊維強化プラスチックは、軽量である上、機械的強度が高く、耐久性にも優れているなどの多くの利点を有している。
他方、省エネルギーなどの環境対策の観点から、成形体自体に断熱性能を付与することが求められている。
【0003】
以下の特許文献1又は2には、断熱性を向上させた繊維強化プラスチックの例が開示されているが、これらは樹脂を発泡させ、熱伝導率を低下させることにより断熱性の改善を行っている。しかしながら、発泡させた繊維強化プラスチックは、機械的強度が低下する傾向がある上、熱伝導率が低下しても最終的には熱が伝搬することとなるため、最終的な断熱性の改善には大きく寄与しない。
【特許文献1】特開平11−62210号公報
【特許文献2】特開2003−145570号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決する課題は、上述した問題を解決し、熱線に対する遮蔽効果の高く、製造が容易な繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1に係る発明は、合成樹脂と、強化繊維と、熱線反射性粒子とを含む繊維強化プラスチック成形体である。
【0006】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該熱線反射性粒子は、セラミックス、中空セラミックス、酸化チタン、バナジウム、ケイ化物の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【0007】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該強化繊維は、ガラス繊維であることを特徴とする。
【0008】
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該合成樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【0009】
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体において、該合成樹脂で構成される複数の樹脂層を有し、該熱線反射性粒子は、該樹脂層の少なくとも一つの層内に分散配置されていることを特徴とする。
【0010】
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体において、該熱線反射性粒子は、該強化繊維内に分散配置されていることを特徴とする。
【0011】
請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、バックアップコート層と強化繊維層とを形成する間に、熱線反射性粒子をバックアップコート層上に散布することを特徴とする。
【0012】
請求項8に係る発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、強化繊維層を形成した後に、熱線反射性粒子を分散配置したシートを、該強化繊維層上に配置することを特徴とする。
【0013】
請求項9に係る発明は、請求項6に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、熱線反射性粒子にバインダーを介して強化繊維内に予め固着させた強化繊維を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1に係る発明により、合成樹脂と、強化繊維と、熱線反射性粒子とを含む繊維強化プラスチック成形体であるため、繊維強化プラスチックを介して伝達される熱線を該熱線反射性粒子により効率的に反射することが可能となり、断熱性の高い繊維強化プラスチック成形体を提供することが可能となる。
【0015】
請求項2に係る発明により、熱線反射性粒子は、セラミックス、中空セラミックス、酸化チタン、バナジウム、ケイ化物の少なくとも一つを含むため、熱線反射性粒子と樹脂との結着性も高く、熱線反射性粒子を添加することによる繊維強化プラスチック成形体の機械的強度の低下も抑制することが可能となる。
【0016】
請求項3に係る発明により、強化繊維は、ガラス繊維であるため、熱線の多くが強化繊維を透過し、強化繊維に遮蔽されること無く熱線反射性粒子により熱線を効果的に反射することが可能となる。
【0017】
請求項4に係る発明により、合成樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の少なくとも一つを含むため、機械的強度の高い繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。
【0018】
請求項5に係る発明により、合成樹脂で構成される複数の樹脂層を有し、該熱線反射性粒子は、該樹脂層の少なくとも一つの層内に分散配置されているため、熱線反射性粒子を合成樹脂内に安定して保持でき、かつ成形体に断熱性を付与することが可能となる。特に、予め熱線反射性粒子を分散混合した合成樹脂を使用することにより、通常の繊維強化プラスチック成形体の製造工程を何ら変更すること無しに、断熱性を有する成形体を得ることが可能となる。
【0019】
請求項6に係る発明により、熱線反射性粒子は、強化繊維内に分散配置されているため、通常の繊維強化プラスチック成形体の製造工程を何ら変更すること無しに、断熱性を有する成形体を得ることが可能となる。特に、熱線反射性粒子を予め強化繊維内に分散かつ結着させておくことにより、製造工程中において強化繊維と一体化して熱線反射性粒子を取り扱うことが可能となるため、製造工程を複雑化させず、機械成形での製造にも適しており、熱線反射性粒子が飛散することもない。
【0020】
請求項7に係る発明により、繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、バックアップコート層と強化繊維層とを形成する間に、熱線反射性粒子をバックアップコート層上に散布するため、製造工程が複雑化することを抑制しながら、断熱性を有する成形体を製造することが可能となる。また、散布量を調整することにより断熱性能を調整することが可能となると共に、熱線反射性粒子が成形体の表面上に露出せず極めて安定して成形体の壁面内に保持することが可能となる。
なお、強化繊維層を配置した後で樹脂を含浸させる前に熱線反射性粒子を強化繊維上に散布することも可能であるが、この場合には、強化繊維内の隙間に熱線反射性粒子が集中して配置されるため、熱線反射性粒子の分布にムラが生じる可能性がある。
【0021】
請求項8に係る発明により、繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、強化繊維層を形成した後に、熱線反射性粒子を分散配置したシートを、該強化繊維層上に配置するため、熱線反射性粒子を一様に配置することが可能となる。また、熱線反射性粒子を予めシート状に成形しているため、熱線反射性粒子の取り扱いが容易になると共に、該粒子の飛散の心配もなく、機械成形においても容易に導入することが出来るため大量生産が可能となる。
【0022】
請求項9に係る発明により、熱線反射性粒子を強化繊維内に分散配置した繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、熱線反射性粒子にバインダーを介して強化繊維内に予め固着させた強化繊維を使用するため、強化繊維と熱線反射性粒子を一体的に取り扱うことが可能となり、製造工程を複雑化させず、機械成形での製造にも適しており、かつ、熱線反射性粒子が飛散することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
本発明に係る繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法について、以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の繊維強化プラスチック成形体1を構成する壁面の一断面図であり、ゲルコート層2、バックアップコート層3、強化繊維層4、及び含浸用樹脂層5から構成される。特に、本発明の繊維強化プラスチック成形体の特徴は、これら各層の少なくともいずれかに熱線反射性粒子を分散配置することを特徴している。
【0024】
なお、本発明の繊維強化プラスチック成形体は、図1に示すものに限らず、強化繊維層4及含浸用樹脂層5を複数積層し、成形体の機械的強度を高めることも可能である。また、ゲルコート層2又はバックアップコート層3を必要に応じて省略することも可能である。
【0025】
ゲルコート層、バックアップコート層、並びに含浸用樹脂層は、合成樹脂で形成されている。
本発明の繊維強化プラスチック成形体に使用可能な合成樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の何れでも可能であるが、特に熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが好適であり、熱線を吸収し難い素材を用いることがより好ましい。また、これらの合成樹脂は、必要に応じて促進剤や硬化剤などを添加して使用される。
【0026】
本発明の繊維強化プラスチック成形体に使用可能な強化繊維は特に限定されないが、ガラス繊維、ガラスクロスにアルミ融着を施した複合繊維(例えば、株式会社クニ・ケミカル製、商品名シルバークロス)、炭素繊維などが利用可能であり、特にガラス繊維は、低コストでありながら、熱線の多くを透過するため、熱線反射性粒子の熱線反射効果をより効率的に発生させることが可能となる。
【0027】
本発明の繊維強化プラスチック成形体に使用可能な熱線反射性粒子は、熱線の反射効率が高い素材であれば特に限定されないが、さらに、合成樹脂との結着性の高い素材は、成形体の機械的強度を高める上で、特に好ましい。また、熱線反射性粒子の大きさは、50μm〜500μm程度の平均直径を有する粉体又は粒体が、比較的、均等に樹脂内に分散するため好ましい。
熱線反射性粒子としては、セラミックス、中空セラミックス、酸化チタン、バナジウム、ケイ化物の少なくとも一つを含むものが好ましい。特に、中空セラミックスのように熱線反射性を有するだけでなく、断熱性も有する素材は本発明において好適に使用できる。
【0028】
次に、本発明に係る繊維強化プラスチック成形体の製造方法について説明する。
図2は、図1のような壁断面を有する繊維強化プラスチック成形体を製造する方法の一例を示したものである。
先ず、(a)のように、型枠10を用意する。必要に応じ、型枠10の内面にワックスなどの離型剤を塗布する。
【0029】
次に、(b)のように、型枠10の内面に、ゲルコート層2を、吹付け又は刷毛塗りなどで塗布する。さらに(c)のように、バックアップコート層3を同様に塗布する。
【0030】
次に、(d)のように、強化繊維層4をバックアップコート層3上に配置し、(e)のように、含浸用樹脂を吹付け又は刷毛塗りなどで塗布する。この塗布の際、強化繊維内への樹脂の浸透を補助し、強化繊維内や樹脂内の空気を排出するため、さらには、成形体の壁面の厚さを均一に処理するために、ローラーなどを使用し、強化繊維層4及び含浸用樹脂層を押圧する。
【0031】
樹脂層5が十分硬化した時点で、型枠10を取り外し、(f)のような繊維強化プラスチック成形体1を得る。
図2に示す製造方法においては、型枠の内面を使用して成形体を製造する方法を示したが、これに限らず型枠の外面を使用しても同様に成形は可能である。
【0032】
次に、繊維強化プラスチック成形体に熱線反射性粒子を導入する方法について説明する。
(導入方法1)
ゲルコート層、バックアップ層又は含浸用樹脂層のいずれかにおいて、各層を形成する合成樹脂の液体に、熱線反射性粒子を分散混合し、その後、該合成樹脂を各層に塗布する。
【0033】
(導入方法2)
図2(c)のバックアップコート層を形成した後に、熱線反射性粒子をバックアップコート層上に散布し、その後、(d)の強化繊維層を重ね合わせる。
【0034】
(導入方法3)
熱線反射性粒子に樹脂や接着剤などのバインダーを添加し、熱線反射性粒子を含むシートを成形する。該シートを図2(d)の強化繊維層の上又は下に配置する。該シートのバインダーは、含浸用樹脂に溶け易く一体化する材料が好ましい。
【0035】
(導入方法4)
強化繊維に熱線反射性粒子を散布したものを、図2(d)の強化繊維層として使用する。強化繊維内に熱戦反射性粒子を付着させるためには、上記散布後にバインダーなどを強化繊維上に塗布したり、あるいは、熱線反射性粒子とバインダーとの混合物を強化繊維に吹付けるなどの方法を採用することが可能である。このような付着処理を行うことにより、強化繊維と熱線反射性粒子とを一体的に扱うことが可能となる。
【実施例】
【0036】
本発明に係る繊維強化プラスチック成形体の断熱性を、以下の方法で試験を行った。
(試験方法1)
型枠として平板を用意し、ゲルコート層(製造社名:公進ケミカル(株)製品名:ゲルコート)を厚さ0.4mmで塗布し、その後、バックアップコート層(製造社名:公進ケミカル(株)製品名:ゲルコート)を厚さ0.1mmで塗布した。不織布状のガラス繊維(製造社名:セントラル硝子(株)製品名:ガラスチョップドストランドマット)を配置し、不飽和ポリエステル樹脂(製造社名:昭和高分子(株)製品名:リゴラック157BQTN)に硬化剤(製造社名:化薬アクゾ(株) 製品名:カヤメックM30R)を総容量に対し1容量%、並びに熱線反射性粒子として中空セラミックス(製造社名:東海工業(株)製品名:フライアッシュバルーン)を総容量に対し10容量%添加し攪拌混合したものを、該ガラス繊維上に塗布する。ローラーで厚み4mmとなるよう成形し、板状の繊維強化プラスチック成形体(実施例1)を得た。
【0037】
比較例として、実施例1の熱線反射性粒子を除外した以外は同様にして、板状の繊維強化プラスチック成形体(比較例1)を得た。
実施例1又は比較例1の試験体21を、図3に示すように、白熱球20(製造社名:OHMエレクトロニック社製品名:スイングアームライト)から距離L=5cmの位置に配置し、白熱球20に60Wの電力を供給しながら、試験体21の裏面温度を温度センサ22で測定した。測定結果を図4に示す。横軸は経過時間(分)であり、縦軸は温度(℃)である。
【0038】
図4を見ると、実施例1と比較例1とでは最高で約4℃の差があり、本発明の繊維強化プラスチック成形体が優れた断熱性を示していることが理解される。
【0039】
(試験方法2)
実施例1と同様な構成で、縦63cm×横61cm×幅25cmの直方体の容器(実施例2)を作成した。
また、比較例として、実施例2と同様な形状で、比較例1と同様な構成により直方体の容器(比較例2)を作成した。
【0040】
実施例2又は比較例2の試験体30を、図5に示すように、屋外に配置し、試験体30の容器の天板裏の温度を温度センサ31で測定した。測定結果を図6に示す。横軸は経過時間(分)であり、縦軸は温度(℃)である。
【0041】
図6を見ると、実施例2と比較例2とでは、最高温度差で約7℃、実施例2の方が低くなっており、本発明の繊維強化プラスチック成形体が、優れた断熱性を示していることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【0042】
以上、説明したように、本発明により、熱線に対する遮蔽効果の高く、製造が容易な繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の繊維強化プラスチック成形体の断面図を示す。
【図2】本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造方法を示す図である。
【図3】繊維強化プラスチック成形体の試験方法を示す図である。
【図4】図3の試験方法による測定結果を示すグラフである。
【図5】繊維強化プラスチック成形体の他の試験方法を示す図である。
【図6】図5の試験方法による測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【0044】
1,21,30 繊維強化プラスチック成形体
2 ゲルコート層
3 バックアップコート層
4 強化繊維
5 含浸用樹脂層
10 型枠
20 白熱球
22,31 温度センサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
合成樹脂と、強化繊維と、熱線反射性粒子とを含む繊維強化プラスチック成形体。
【請求項2】
請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該熱線反射性粒子は、セラミックス、中空セラミックス、酸化チタン、バナジウム、ケイ化の少なくとも一つを含むことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
【請求項3】
請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該強化繊維は、ガラス繊維であることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
【請求項4】
請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体において、該合成樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の少なくとも一つを含むことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体において、該合成樹脂で構成される複数の樹脂層を有し、該熱線反射性粒子は、該樹脂層の少なくとも一つの層内に分散配置されていることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体において、該熱線反射性粒子は、該強化繊維内に分散配置されていることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、バックアップコート層と強化繊維層とを形成する間に、熱線反射性粒子をバックアップコート層上に散布することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項8】
請求項1乃至6のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、強化繊維層を形成した後に、熱線反射性粒子を分散配置したシートを、該強化繊維層上に配置することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項9】
請求項6に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法において、型枠上にゲルコート層、バックアップコート層、強化繊維層、及び含浸用樹脂層を順次形成する際に、熱線反射性粒子にバインダーを介して強化繊維内に予め固着させた強化繊維を使用することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。

【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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【公開番号】特開2007−77331(P2007−77331A)
【公開日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−268872(P2005−268872)
【出願日】平成17年9月15日(2005.9.15)
【出願人】(504394799)株式会社堀甲製作所 (5)
【出願人】(505349828)
【出願人】(505349840)
【Fターム(参考)】