JP2000263668A

JP2000263668A - Ｆｒｐ製サンドイッチパネルおよびその製造方法

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Publication number: JP2000263668A
Application number: JP11070296A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kondo; 敏行近藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP4009921B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分に高い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。【解決手段】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、中空の箱状物を該間隙に包含してなることを特
徴とするＦＲＰ製サンドイッチパネル、およびその製造
方法。

Description

【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
ッチパネルおよびその製造方法に関し、とくに軽量で低
コストのＦＲＰ製サンドイッチパネルおよびその製造方
法に関する。

【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Ｆ
ＲＰを製造できる成形法として注目されている真空ＲＴ
Ｍ法（ＲｅｓｉｎＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｌｄｉｎ
ｇ）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Ｆ
ＲＰ製サンドイッチパネルおよびその製造方法を提供す
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
を該間隙に包含してな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。

【００１５】本発明に係るＦＲＰ製サンドイッチパネル
の製造方法は、成形型上に強化繊維を配置し、その上の
所定の位置に強化繊維を巻いた中空の箱状物を配置し、
さらに強化繊維を配置した後、全体を真空用フィルム基
材で覆った後フィルム基材で覆われた内部を真空にし、
樹脂を注入して強化繊維に含浸させることを特徴とする
方法からなる。

【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５
０，０００〜１５０，０００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Ｆ
ＲＰ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、中空の箱状物がその間隙内
に存在す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２
６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
ンドイッチパネルおよびその製造方法によれば、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、７１ＦＲＰ製サ
ンドイッチパネル２、１２、２２、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、７
２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０４Ｃ 2/20 Ｅ０４Ｃ 2/30 Ｌ 2/30 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｌ // Ｂ２９Ｋ 61:04 Ｂ２９Ｌ 31:10 Ｆターム(参考） 2E001 DE01 FA16 GA23 GA42 GA48 HD11 HD12 JA29 KA01 2E162 CD05 FA20 GA05 GA07 GB00 4F100 AD11A AK01A AK33A AR00B BA01 BA02 BA10A BA10B DC05A DC07A DG01A DH02A EC182 EH312 EJ082 EJ242 EJ822 EJ951 GB07 JB16A JJ07B JK01 JL02 JL03 YY00A 4F205 AB18 AD05 AD16 AD17 AD18 AG28 AH43 AH47 AR14 HA06 HA09 HA14 HA22 HA33 HA35 HB01 HB11 HC17 HF23 HK16 HK31 HM02 HT26

Claims

【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、中空の箱状物を該間隙に包含してなることを特
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Ｆ
ＲＰ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Ｆ
ＲＰ製サンドイッチパネルを用いてなるＦＲＰ製屋根
材。
【請求項１７】成形型上に強化繊維を配置し、その上
の所定の位置に強化繊維を巻いた中空の箱状物を配置
し、さらに強化繊維を配置した後、全体を真空用フィル
ム基材で覆った後フィルム基材で覆われた内部を真空に
し、樹脂を注入して強化繊維に含浸させることを特徴と
する、ＦＲＰ製サンドイッチパネルの製造方法。