JP4213291B2

JP4213291B2 - 複合材料、この複合材料を用いた合成枕木および複合材料の製造方法

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Publication number: JP4213291B2
Application number: JP11988899A
Authority: JP
Inventors: 孝治本居
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: JP2000309062A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材料およびこの複合材料を用いた合成枕木に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外観的に天然木材と酷似しており、また物性的に天然木材と同等以上の性能を示す繊維強化された複合材料（熱硬化性発泡樹脂成形品）が建材、構造部材、枕木、水回り板材等の構造体として使用されている。
【０００３】
この種の複合材料として、圧縮強度の優れた芯層を表面層で挟んだサンドイッチ構造にすることよって圧縮強度や釘打ち性能を改善しようとした複合材料が既に提案されている（特開平５−１３８７９７号公報参照）。
【０００４】
すなわち、この複合材料は、５０重量％以下の充填材が分散された熱硬化性樹脂発泡体からなる軽量で圧縮強さの大きい芯層の表面に、補強繊維が長手方向に略平行に引き揃えられて並んで分散されている熱硬化性樹脂発泡体からなる軽量で剛性および引張強さの大きい表面層が積層されているので、木材と同等以上の軽量なものでありながら、曲げ強さや圧縮強さに優れ、木材と同様に釘を打ち込むことができると言うものである。
【０００５】
しかしながら、この複合材料の場合、芯層と表面層との間に明確な界面が存在し、芯層と表面層との弾性率の差異により繰り返しの曲げ応力負荷等により長手方向（表面層長繊維の配向方向）において表面層と芯層との界面に歪みが生じ、界面での剥離という長期的な層間接着性の信頼性に乏しいと言う問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みて、より曲げ強度の向上が望めるとともに、長期的にみても層間の接着性に優れた複合材料、この複合材料を用いた合成枕木、および複合材料の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の請求項１の発明にかかる複合材料（以下、「請求項１の複合材料」と記す）は、長手方向に配向した長繊維（Ａ）と発泡樹脂（Ｂ）と充填材（Ｃ）とを含む材料からなる複合材料において、使用時に表面層となる第１層と、第１層の直下の第２層と、第２層の直下の第３層の少なくとも３つの層を備え、各層は、第１層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）、第１層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ１）＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ３）、長手方向の垂直断面でみて第１層の厚みｔ１が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ１≦Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて第２層の厚みｔ２が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ２≦Ｔ／５の条件を満足している構成とした。
【０００８】
本発明の請求項２の発明にかかる複合材料（以下、「請求項２の複合材料」と記す）は、長手方向に配向した長繊維（Ａ）と発泡樹脂（Ｂ）と充填材（Ｃ）とを含む材料からなる複合材料において、表面層となる第１層、この第１層によって外側から囲繞される第２層、および、この第２層によって囲繞される第３層の少なくとも３層からなり、各層は、第１層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）、第１層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ１）＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ３）、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第１層の厚みの合計ｔｆが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｆ≦２Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第２層の厚みの合計ｔｃが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｃ≦２Ｔ／５の条件を満足している構成とした。
【０００９】
本発明の請求項３の発明にかかる複合材料（以下、「請求項３の複合材料」と記す）は、請求項１または請求項２の複合材料において、第１層は、長繊維（Ａ）が１０体積％以上４０体積％以下、充填材（Ｃ）が０体積％以上２０体積％以下含まれていて、第３層は、充填材（Ｃ）が２０体積％以上７０体積％以下含まれている構成とした。
【００１０】
本発明の請求項４の発明にかかる合成枕木は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合材料を用いるようにした。
【００１１】
本発明の請求項５の発明にかかる複合材料の製造方法（以下、「請求項５の製造方法」と記す）は、請求項１または請求項２の複合材料を得るにあたり、得ようとする複合材料の各層を構成する長繊維（Ａ）となる長尺の長繊維原料を複数の小長繊維原料群に分けて引き揃えつつ、筒状をした成形用型の入口方向に進行させるとともに、これら小長繊維原料群の進行途中で、各小長繊維原料群の上方から、少なくとも充填材（Ｃ）を小長繊維群に各層の充填材量に応じて振りかける充填材供給工程と、これら小長繊維原料群の進行途中で、各小長繊維原料群の上方から、少なくとも発泡性樹脂液を各層の発泡樹脂に対応する液量振りかける発泡性樹脂液供給工程と、振りかけられた発泡性樹脂液を各小長繊維原料群を構成する繊維と繊維との間に含浸させる含浸工程とを経たのち、発泡性樹脂液が含浸した各小長繊維原料群を、得ようとする複合材料の層構成順になるように収束させて成形型内に導き、あるいは、発泡性樹脂液が含浸した小長繊維原料群のうち、最内層または最裏面層より１つ表面側の層を形成する小長繊維原料群の上にさらに最内層または最裏面層となる充填材（Ｃ）と発泡性樹脂液とからなる最内層形成用混合物または最裏面層形成用混合物を供給し発泡性樹脂液が含浸した各小長繊維原料群と最内層形成用混合物または最裏面層形成用混合物とを得ようとする成形体の層構成順になるように収束させて成形型内に導き、成形型内で加熱硬化または加熱溶融させて成形型内の断面形状に成形するようにした。
【００１２】
本発明において、長繊維（Ａ）とは、補強繊維としての機能を有していれば、その形状が限定されず、たとえば、モノフィラメント，フィブリル（髭状の繊維が突き出た物）化繊維素，織り糸等が挙げられ、その材質は、ガラス，炭素，合成樹脂などの有機物等が挙げられ、ガラスあるいは炭素が補強硬化が大きく好適である。
【００１３】
発泡樹脂（Ｂ）としては、発泡し、独立気泡を有する硬質ポリウレタン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等に微小中空体を混入するインタクチックフォーム、低発泡倍率で独立気泡となる発泡フェノール樹脂、発泡エポキシ樹脂、発泡ユリア樹脂、発泡メタクリル樹脂等が挙げられ、これらの中でも、特にポリウレタンフォームが比較的高い機械強度を有し、発泡時に独立気泡を形成するために非吸水性に優れると言う特徴があり好適に使用される。
【００１４】
充填材（Ｃ）としては、無機粉粒体である岩石粉粒体、ガラス粒粉、珪酸カルシウム、セメントコンクリート粉砕物、珪砂等の無定型粒体、セリサイト、ウォラストナイト等の無機短繊維粉体、バーミキュライト、パーライト、膨張頁岩、フライアッシュの中空粉等の気泡を有する無機粉体、炭酸カルシウム、フライアッシュ等の粒径の比較的小なる無機粉体などが挙げられる。また、樹脂チップや木粉等の有機系粉粒体でも構わない。
【００１５】
請求項１の複合材料は、第１層〜第３層の３つの層を少なくとも備えていていれば、４層以上でも構わない。
また、請求項１の複合材料においては、長手方向の垂直断面でみて第１層の厚みｔ１が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ１≦Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて第２層の厚みｔ２が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ２≦Ｔ／５の条件を満足していることが必須であるが、その理由は、第１層の厚みｔ１および第２層の厚みｔ２がＴ／４０以下であると、曲げ特性が低下し、ｔ１およびｔ２がＴ／５を越えると長繊維（Ａ）の全体に占める割合が多く、経済性の点で不適であるためである。
【００１６】
一方、請求項２の複合材料においては、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第１層の厚みの合計ｔｆが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｆ≦２Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第２層の厚みの合計ｔｃが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｃ≦２Ｔ／５の条件を満足していることが必須であるが、その理由は、第１層の合計の厚みｔｆおよび第２層の合計の厚みｔｃがＴ／２０以下であると、曲げ特性が低下し、ｔｆおよびｔｃが２Ｔ／５を越えると長繊維（Ａ）の全体に占める割合が多く、経済性の点で不適であるためである。
【００１７】
請求項１および請求項２の複合材料においては、各層が、第１層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）、第１層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ１）＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ３）ことも必須であるが、その理由は、このようにすることによって、各層間の弾性率が大きく変化せずに長繊維（Ａ）の配向方向に沿った曲げ荷重において、層間の歪みを低減できるからである。
なお、各層の弾性率については、第１層＞第２層＞第３層が好ましく、請求項４のように枕木として用いる場合には、第１層の弾性率が６０００ＭＰａ以上、第２層の弾性率が１０００ＭＰａ以上、第３層の弾性率が３００ＭＰａ以上とすることがより好ましい。
【００１８】
さらに、請求項１の複合材料および請求項２の複合材料においては、請求項３の複合材料において、第１層が１０体積％以上４０体積％以下の長繊維（Ａ）と０体積％以上２０体積％以下の充填材（Ｃ）を含むこと、および、第３層が２０体積％以上７０体積％以下の充填材（Ｃ）を含むことが好ましいが、その理由は、第１層中の長繊維（Ａ）の含有量が１０体積％未満であると、発泡樹脂の密度等に関わらず長繊維補強による弾性率増強効果が得難く、４０体積％を越えると重との分散不良が生じ、補強効果を悪化させる恐れがあり、第３層中の充填材の含有量が２０体積％未満であると、第３層の経済性、圧縮性の向上が見込め難く、７０体積％を越えると、樹脂との分散不良が生じ、補強効果を悪化させる恐れがあるためである。
【００１９】
請求項１〜請求項３の複合材料は、生産性を考慮すると、請求項５および請求項６の製造方法のように、連続的に製造することが好ましいが、バッチ式で製造しても構わない。
請求項５の製造方法において、充填材供給工程と、発泡樹脂液供給工程とは、いずれを先に行っても構わないし、同時に行うようにしても構わない。すなわち、予め充填材を発泡性樹脂液に混合しておくことによって同時に供給を行うことができる。また、充填材供給工程で少量の発泡性樹脂液に充填材を予め混合した状態で振りかけたのち、さらに発泡性樹脂液を別途振りかけるようにしても構わない。
請求項５の製造方法において、収束するとは、厚み方向のみに層状に重なるように収束させる場合、あるいは、内層を外側の層で順次囲繞するように収束させる場合を含む。
【００２０】
なお、請求項１の複合材料をバッチ式で製造する方法としては、たとえば、長手方向を取り巻く４面の内１面を開放した成形型に対し、長繊維原料に発泡性樹脂液を分散混合した、または、長繊維原料に充填材と発泡性樹脂液を分散混合した混合物、あるいは、充填材と発泡性樹脂液を分散混合した混合物を用いで、少なくとも第１層となる予備成形体ａ、第２層となる予備成形体ｂ、第３層となる予備成形体ｃを順次積層した積層体で成形型内にセットし、発泡性樹脂液が発泡硬化する前に、成形型の開放した面を閉塞したのち、発泡性樹脂を加熱発泡硬化させる方法が挙げられる。
【００２１】
請求項２の複合材料をバッチ式で製造する方法としては、たとえば、上記と同様に予備成形体ａ，ｂ，ｃをそれぞれ予備成形して得た２つの積層体を成形型内で、予備成形体ｃ同士が接するように重ね合わせた状態で成形型内にセットし、発泡性樹脂液が発泡硬化する前に、成形型の開放した面を閉塞したのち、発泡性樹脂を加熱発泡硬化させる方法が挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は本発明にかかる複合材料の１つの実施の形態をあらわしている。
【００２３】
図１に示すように、この複合材料１は、長手方向に配向した長繊維（Ａ）と発泡樹脂（Ｂ）と充填材（Ｃ）とを含む材料からなり、表面層としての第１層１１と、中間層としての第２層１２と、芯層としての第３層１３の３つの層から形成されている。
各層は、長繊維（Ａ）の含有量が、第１層１１の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層１２の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層１３の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）の条件を満足し、充填材（Ｃ）の含有量が、第１層１１の充填材の含有量（ＶＣ１）がＯで、かつ、０＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材の含有量（ＶＣ３）の条件を満足するようになっている。
【００２４】
しかも、第１層１１に、長繊維（Ａ）が１０体積％以上４０体積％以下の割合で、充填材が０体積％以上２０体積％以下含まれているとともに、、第３層に充填材が２０体積％以上７０体積％以下の割合で含まれている。
また、各層の厚みは、長手方向の垂直断面でみて厚み方向（図１の矢印方向）の第１層１１の厚みの合計ｔｆが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｆ≦２Ｔ／５の条件を満足し、第２層１２の厚みの合計ｔｃが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｃ≦２Ｔ／５の条件を満足している。
【００２５】
この複合材料１は、以上のように、厚み方向の最上面および最下面ともに長繊維（Ａ）が多く配合されているので、曲げの方向が厚み方向に垂直な２方向に対して、耐久性の高いものとなる。しかも、各層間の弾性率が大きく変化せずに、長繊維（Ａ）に沿った曲げ荷重において層間の歪みを低減する効果を有する。
したがって、長期的な層間接着性の信頼性が高く、合成枕木として有効に使用することができる。
【００２６】
つぎに、この複合材料１の製造方法を図２を参照しつつ詳しく説明する。
図２は、複合材料１を製造する製造装置を模式的にあらわしている。
【００２７】
図２に示すように、この製造装置２は、２つの第１層用原料ライン２ａ，２ａと、２つの第２層用原料供給ライン２ｂ，２ｂと、１つの第３層用原料供給ライン２ｃと、成形用型（成形用通路）３と、引取り機４とを備えている。
第３層用原料供給ライン２ｃは、５つのラインの中央に設けられ、成形用型３後方に設けられた引取り機の引取り力によって長繊維原料８１が第３層１３用の小長繊維原料群８２として引き揃えられながら、成形用型３を通って引取り機４方向へ進行するようになっているとともに、充填材供給装置５と、樹脂液供給装置６と、含浸装置７とを備えている。
【００２８】
第２層用原料供給ライン２ｂは、第３層原料供給ライン２ｃを上下方向から挟むように設けられ、長繊維原料８１が、それそれ第２層１２の厚み方向の上側部分あるいは下側部分用の小長繊維原料群８３，８３として引き揃えられながら、第３層用の小長繊維原料群８２と同様に成形用型３を通って引取り機４方向へ進行するようになっているとともに、充填材供給装置５と、樹脂液供給装置６と、含浸装置７とを備えている。
【００２９】
第１層用原料供給ライン２ａは、一方が各ラインの最上部、他方が各ラインの最下部に位置するように配置され、長繊維原料８１が、それぞれ第１層１１の厚み方向の上側部分あるいは下側部分用の小長繊維原料群８４，８４として引き揃えられながら、第３層用の小長繊維原料群８２と同様に成形用型３を通って引取り機４方向へ進行するようになっているとともに、樹脂液供給装置６と、含浸装置７とを備えている。
【００３０】
充填材供給装置５は、充填材を予め発泡性樹脂液と混合した状態でそれぞれ設定された量で引き揃えられた小長繊維原料群８３（８４）の上方から振りかけるようになっている。
樹脂液供給装置６は、原料タンク（図示せず）の原料を吐出機６１内で混合して発泡性樹脂液６２としてそれぞれ設定された量で引き揃えられた小長繊維原料群８２（８３，８４）の上方から振りかけるようになっている。
【００３１】
含浸装置７は、含浸板７１とこれを受ける含浸台（図示せず）とを備え、発泡性樹脂液６２が供給された小長繊維原料群８２（８３，８４）を含浸板７１と含浸台との間で挟み込むとともに含浸板７１をスライドさせて、含浸板７１と含浸台との間で小長繊維原料群８２（８３，８４）を揉み、小長繊維原料群８２（８３，８４）を構成する各繊維と繊維との間に発泡性樹脂液および充填材を均等に含浸および分散させるようになっている。
【００３２】
成形用型３は、駆動手段によって同一方向に回転駆動する４つの無端ベルト３１（図では２つしかあらわれていない）を組み合わせて断面矩形の筒状に形成されているとともに、図示していなが、加熱装置を備え、成形用型３内へ連続して送り込まれる長繊維原料群に含浸された発泡性樹脂液を発泡硬化させるとともに、成形用型３の内面形状に成形するようになっている。
【００３３】
すなわち、この製造装置２は、複合材料１の長繊維原料を、第１層１１の厚み方向の上側部分の補強繊維となる小長繊維原料群８４、第２層１２の厚み方向の上側部分の補強繊維となる小長繊維原料群８３、第３層１３の補強繊維となる小長繊維原料群８２、第２層１２の厚み方向の下側部分の補強繊維となる小長繊維原料群８３、第１層１１の厚み方向の上側部分の補強繊維となる小長繊維原料群８４とにそれぞれ分けて引き揃えながら、成形用型３方向に進行させる。
【００３４】
そして、各小長繊維原料群８２（８３，８４）に分かれた状態で成形用型３の手前で、それぞれの層に応じた発泡性樹脂液および／または充填材を小長繊維原料群８２，８３，８４に上方から振りかけたのち、含浸装置７で発泡性樹脂液および充填材を均等に含浸および分散させる。
つぎに、樹脂が含浸した各小長繊維原料群８２（８３，８４）を得ようとする複合材料の層構成となるように収束させて成形用型３に入れ、成形用型３内で発泡性樹脂液を発泡硬化させて、連続的に３層からなる複合材料１を製造するようになっている。
【００３５】
この製造方法は、以上のように、複合材料１を連続的に生産性よく製造することできる。
また、最も下側に長繊維（Ａ）の割合が多く充填材を含まない第１層用の小長繊維原料群８２を配置したので、樹脂含浸後の他の層の含浸束が一部落下などを起こすことなく確実に成形用型に送りこまれる。すなわち、成形精度に優れている。
【００３６】
本発明にかかる複合材料およびその製造方法は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態の複合材料２では、第１層１１には充填材を供給しないようになっていたが、第１層には少量の充填材を供給するようにしても構わない。
また、上記の複合材料では、最内層である第３層１３にも長繊維（Ａ）が含まれていたが、最内層は充填材（Ｃ）と発泡樹脂（Ｂ）のみからなる層としても構わない。
このような、充填材（Ｃ）と発泡樹脂（Ｂ）のみからなる層を最内層に設けるようにするには、成形用型の手前で、第２層１２となる含浸工程が済んだ、発泡性樹脂液含浸済み小長繊維原料群の上に、最内層の組成配合になった充填材（Ｃ）と発泡性樹脂液との混合物を載せるように供給したのち、各小長繊維原料群と最内層形成用混合物とを得ようとする成形体の層構成順になるように収束させるようにすればよい。
【００３７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例をより詳しく説明する。
【００３８】
（実施例１）
図２の製造装置２と、長繊維原料としてのガラスモノフィラメントストランド（１７μｍ）、発泡性樹脂液としての熱硬化性ウレタン液（ポリフェニルメタンジイソシアネート１２０重量部、プロピレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール１００重量部、シリコーンオイル整泡剤１重量部、水１重量部、ジブチル錫ラウリレート０．５重量部）、充填材としての珪砂３号を用い、図１に示すような表面層である第１層と、中間層である第２層と、芯層である第３層の３層からなる複合材料を得た。
【００３９】
なお、第１層は、その厚み方向の複合材料上面側部分の厚みおよび下面側部分の厚みがそれぞれ２０mm、合計厚みｔｆが４０mm、幅が１５０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝１４：８６（気泡率０．６）：０とした。
【００４０】
第２層は、その厚み方向の複合材料上面側部分の厚みおよび下面側部分の厚みがそれぞれ１０mm、合計厚みｔｃが２０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝５：７０（気泡率０．６）：２５とした。
第３層は厚みが４０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝２：５０（気泡率０．６）：４８とした。
【００４１】
（実施例２）
長繊維原料としてのガラスモノフィラメントストランド（１３μｍ）、実施例１と同様の熱硬化性ウレタン液、充填材としてのガラス発泡体（粒径３mm）を用い、バッチ式で表面層となる第１層、中間層となる第２層、裏面層となる第３層の３層からなる板状の複合材料を得た。
なお、第１層は、その厚み方向の複合材料上面側部分の厚みが２０mm、幅が１５０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝１２：８８（気泡率０．５）：０とした。
【００４２】
第２層は、その厚み方向の複合材料上面側部分の厚みおよび下面側部分の厚みがそれぞれ１０mm、合計厚みｔｃが２０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝１０：６０（気泡率０．５）：３０とした。
第３層は厚みが８０mmで、体積比を長繊維（Ａ）：発泡樹脂（Ｂ）：充填材（Ｃ）＝８：４０（気泡率０．６）：５２とした。
【００４３】
（比較例１）
中間層である第２層を設けなかった以外は、実施例１と同様にして表面層である実施例１の第１層と芯層である実施例１の第３層とを備えた２層構造の複合材料を得た。
【００４４】
（比較例２）
中間層である第２層を設けなかった以外は、実施例２と同様にして表面層である実施例１の第１層と裏面層である実施例２の第３層とを備えた２層構造の複合材料を得た。
【００４５】
上記実施例１，２および比較例１，２で得た複合材料について、それぞれ曲げ試験と疲労試験を実施し、その結果を表１に示した。
なお、曲げ強度は、ＪＩＳＺ２１０１の方法を用いて測定し、疲労試験は、曲げ強度の６０％となる荷重を３Hzの頻度で1000,000回加える試験を行い、回数を達成するまでに、破壊、界面剥離したものを×、起こさなかったものを○で示した。
【００４６】
【表１】

【００４７】
上記表１から、本発明の複合材料が、曲げ強度に優れ、層間剥離の問題もない優れた物性を示すことがよくわかる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明にかかる複合材料は、以上のように構成されているので、より曲げ強度の向上が望めるとともに、長期的にみても層間の接着性に優れたものとなる。
したがって、合成枕木等に使用した場合、耐久性が向上するとともに、安全性も高まる。
【００４９】
また、本発明にかかる複合材料の製造方法は、上記複合材料を連続的生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる複合材料の１つの実施の形態をその長手方向の垂直面で切断した断面図である。
【図２】本発明にかかる複合材料の製造方法に使用する製造装置の１例を模式的にあらわす模式図である。
【符号の説明】
１複合材料
１１第１層（表面層）
１２第２層（中間層）
１３第３層（芯層）
３成形用型（成形用通路）
６２発泡性樹脂液
８２〜８４小長繊維原料群

Claims

長手方向に配向した長繊維（Ａ）と発泡樹脂（Ｂ）と充填材（Ｃ）とを含む材料からなる複合材料において、使用時に表面層となる第１層と、第１層の直下の第２層と、第２層の直下の第３層の少なくとも３つの層を備え、各層は、第１層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）、第１層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ１）＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ３）、長手方向の垂直断面でみて第１層の厚みｔ１が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ１≦Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて第２層の厚みｔ２が、全厚みＴに対してＴ／４０＜ｔ２≦Ｔ／５の条件を満足していることを特徴とする複合材料。
長手方向に配向した長繊維（Ａ）と発泡樹脂（Ｂ）と充填材（Ｃ）とを含む材料からなる複合材料において、表面層となる第１層、この第１層によって外側から囲繞される第２層、および、この第２層によって囲繞される第３層の少なくとも３層からなり、各層は、第１層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ１）＞第２層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）＞第３層の長繊維（Ａ）の含有量（ＶＡ２）、第１層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ１）＜第２層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ２）＜第３層の充填材（Ｃ）の含有量（ＶＣ３）、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第１層の厚みの合計ｔｆが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｆ≦２Ｔ／５、長手方向の垂直断面でみて厚み方向の第２層の厚みの合計ｔｃが、全厚みＴに対してＴ／２０＜ｔｃ≦２Ｔ／５の条件を満足していることを特徴とする複合材料。
第１層は、長繊維（Ａ）が１０体積％以上４０体積％以下、充填材（Ｃ）が０体積％以上２０体積％以下含まれていて、第３層は、充填材（Ｃ）が２０体積％以上７０体積％以下含まれている請求項１または請求項２に記載の複合材料。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合材料を用いてなる合成枕木。
請求項１または請求項２の複合材料を得るにあたり、得ようとする複合材料の各層を構成する長繊維（Ａ）となる長尺の長繊維原料を複数の小長繊維原料群に分けて引き揃えつつ、筒状をした成形用型の入口方向に進行させるとともに、
これら小長繊維原料群の進行途中で、各小長繊維原料群の上方から、少なくとも充填材（Ｃ）を小長繊維群に各層の充填材量に応じて振りかける充填材供給工程と、
これら小長繊維原料群の進行途中で、各小長繊維原料群の上方から、少なくとも発泡性樹脂液を各層の発泡樹脂に対応する液量振りかける発泡性樹脂液供給工程と、
振りかけられた発泡性樹脂液を各小長繊維原料群を構成する繊維と繊維との間に含浸させる含浸工程とを経たのち、
発泡性樹脂液が含浸した各小長繊維原料群を、得ようとする複合材料の層構成順になるように収束させて成形型内に導き、あるいは、
発泡性樹脂液が含浸した小長繊維原料群のうち、最内層または最裏面層より１つ表面側の層を形成する小長繊維原料群の上にさらに最内層または最裏面層となる充填材（Ｃ）と発泡性樹脂液とからなる最内層形成用混合物または最裏面層形成用混合物を供給し発泡性樹脂液が含浸した各小長繊維原料群と最内層形成用混合物または最裏面層形成用混合物とを得ようとする成形体の層構成順になるように収束させて成形型内に導き、
成形型内で加熱硬化または加熱溶融させて成形型内の断面形状に成形することを特徴とする複合材料の製造方法。