JPH06126908A

JPH06126908A - 複合材料

Info

Publication number: JPH06126908A
Application number: JP30823092A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Miwa; 正彦三和; Keisuke Orihara; 桂介折原
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】層間剪断強力，剥離強力及び加工性に優れ，
建材，乗物部材に適した複合材料を提供する。【構成】合成繊維マルチフイラメント等からなる表裏
の地組織が合成繊維モノフイラメント等からなる連結糸
にて連結された三次元編織物が熱硬化性樹脂あるいは熱
可塑性樹脂で被覆または充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の複合材料は，層間剪断強
力及び剥離強力に堅牢で，加工性に優れ，意匠性，質感
変化などを付与することも可能となる。利用分野は多岐
に渡り，軽量ボード，建材用化粧ボード，インテリア部
材，床材，乗物用内装材及び外装材，止水材，衝撃防護
材，アタッシュケースなどの鞄材など広範囲の分野に利
用が認められる。

【０００２】

【従来の技術】従来，上記の材料としては，ポリエステ
ル樹脂，メラミン樹脂，エポキシ樹脂，ポリオレフィン
系樹脂，アスベスト等の有機材料または金属材料，コン
クリートなどの無機材料が単一あるいは混合することに
より使用されていた。

【０００３】しかしこれらの場合，等方性材料のため，
最大強度が必要な方向によって設計されるため，強度の
必要のない部分にも余分な厚みを残してしまう。このよ
うな欠点を解消するために，繊維を一次元または二次元
に配列したラミナを何層にも重ねた積層型複合材料が用
いられてきた。

【０００４】上記のような積層型複合材料では繊維の配
向方向においては強度的に優れているが，貫層方向にお
いては，繊維と樹脂との界面の性質が支配するために，
一般に低い値となる。また肉厚の材料や，異形の材料の
作製には，工程が複雑で，長時間を要するという問題が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，このような
従来技術の欠点を解消し，層間剪断及び剥離強力に堅牢
で，易加工性，質感変化，意匠性等を改良し，優れた複
合材料を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記課題
を解決するために，鋭意検討の結果，次の発明に至っ
た。本発明は，表地組織と裏地組織が連結糸で連結され
た三次元編織物を基布とし，この基布が熱硬化性または
熱可塑性の樹脂で被覆または充填されてなることを特徴
とする複合材料を要旨とするものである。

【０００７】以下，図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は，表地組織１と裏地組織２が連結糸３で連結
された三次元編織物を熱硬化性または熱可塑性の樹脂４
で被覆した複合材料の断面模式図の例示である。図２
は，図１の複合材料の補強等のためさらに表裏両面に樹
脂シートまたは樹脂板５，６を接着してなる構造を有す
る複合材料の例であり，図３は，図２の複合材料の表面
に接着する樹脂板として，表側に織物７を封入した樹脂
板８を用いた例である。この場合織物に替えて編物，不
織布，紙等を用いることもでき，色柄効果等意匠性を加
味した構造とすることができる。図４は，表地組織１と
裏地組織２が連結糸３で連結された三次元編織物の空隙
に熱硬化性または熱可塑性の樹脂４を充填した複合材料
の断面模式図の例示である。図５は，三次元編織物の片
側を熱硬化性または熱可塑性の樹脂４で被覆した例であ
り，樹脂シートまたは樹脂板を接着してなる構造とする
こともできる。図６は，図５の複合材料の樹脂４の表面
に合成皮革９を接着した例であり，合成皮革に替えて
紙，織物，編物等を用いることもでき，意匠性，質感変
化等を考慮できる複合材料となる。図７は，三次元編織
物に，熱硬化性または熱可塑性の樹脂４を曲面充填加工
してなる複合材料の斜視模式図の例示である。

【０００８】本発明の複合材料の基布に用いる三次元編
織物は，ダブルラッセル編機あるいはモケット織機等に
より製編織して得ることができる。図８は，表地組織１
と裏地組織２がメッシュ状に構成されたハニカムタイプ
の三次元編物の斜視模式図の例示であり，図９は表地組
織１と裏地組織２が平坦な組織で構成されたダブルフェ
イスタイプの三次元編物の斜視模式図の例示である。

【０００９】表裏の地組織に用いる繊維は，合成繊維，
再生繊維，天然繊維，無機繊維などいずれでもよく，単
独もしくは混合して製糸した糸条であってもよい。さら
にこれらの糸条を表裏同種，異種で用いたり，あるいは
交編，交織することについては，何ら制限されるもので
はない。

【００１０】表裏の地組織は任意の組織を採用すること
ができるが，特徴的な組織の組み合わせとしては，表
裏の地組織ともメッシュ状の組織とする，表裏の地組
織とも平坦な組織とする，表側地組織がメッシュ状で
裏側地組織が平坦な組織とする，表側地組織の経方向
に部分的に欠落部を設けて溝状の空隙を構成させる，
表裏の地組織とも経方向に部分的に欠落部を設けて，溝
状の空隙を構成させる，方法などがある。

【００１１】前記，の地組織は，表裏ともメッシュ
または平坦であっても，どちらか一方が異なっていても
何ら差しつかえない。勿論，メッシュ状と平坦な地組織
が表裏の一方あるいは両方に混在した場合も何ら制限を
受けない。表側地組織と裏側地組織を三次元的に連結す
る連結糸に用いる素材としては，ナイロン６，ナイロン
６６，ナイロン４６，ポリエステル，ポリエチレン，ポ
リプロピレンなどの合成繊維や無機繊維など何ら制限さ
れるものではない。さらには三次元形状保持，適度の空
隙量，圧縮弾性を必要とするために，直径０．０２５〜
０．４mmのモノマルチまたはモノフィラメントなどの適
度の剛性を有する糸条が好ましい。

【００１２】連結糸の間隔，配置位置，配置方向など
は，表裏の地組織を考慮したり，必要に応じ任意に決定
しうる事項である。例えば，垂直方向に表裏の地組織を
連結してもよく，襷掛け，斜め方向のいずれか２者，さ
らには３者を組み合わせて連結してもよい。また連結糸
は，部分的に欠落（歯抜け）状に配列されていてもよ
い。

【００１３】上記により，製編織された三次元編織物の
三次元形状を安定的に維持し，さらに樹脂の塗布または
樹脂の充填を容易かつ均一に行なわしめるため，テンタ
ーにより熱セットを施すことが好ましい。さらには，適
当量の硬化樹脂を含浸硬化させ，より以上の三次元形態
保持を配慮する場合もある。

【００１４】このようにして得られた三次元編織物の繊
維素材表面に，熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を主成
分とするペースト，発泡フォーム，または液状物などを
含浸，コーティング，トッピング，スプレーアップなど
の方法で被覆し，乾燥，加硫，キュアリングなどの処理
を施し，図１に示すような複合材料を得ることができ
る。

【００１５】また，図１に示すような複合材料の両側
に，あらかじめ作製しておいた樹脂シートまたは樹脂板
を接着し，図２に示すようなサンドイッチ構造を有する
複合材料とすることができる。この場合，意匠性を付与
したい場合は，あらかじめ三次元編織物の少なくとも片
側にプリントを施す，あるいは，色，柄を表現した紙，
布等を接着する方法，などを施しておけばよい。ここで
樹脂シート及び樹脂板について言及しておけば，厚み，
色，素材は自由に選択することができ，用途に応じて選
択すればよい。

【００１６】さらに，上記のようにして得られる三次元
編織物に構成される空隙に熱硬化性樹脂または熱可塑性
樹脂を主成分とするペースト，発泡フォーム，または液
状物などをコーティング，型入れなどにより充填，ある
いは粒体，粉体，チップ状物などを充填し，乾燥，加
硫，キュアリングなどの処理を施し，図４に示すような
複合材料とすることもできる。

【００１７】さらに，少なくとも片側が平坦な組織の三
次元編織物の平坦な組織の側に，熱硬化性樹脂または熱
可塑性樹脂を被覆，あるいはあらかじめ作製しておいた
樹脂シートまたは樹脂板を接着し，図５に示す複合材料
とすることもできる。この場合，メッシュ状組織または
欠落部を有する組織の側に上記樹脂シートまたは樹脂板
を接着した場合，接着面積が平坦な組織に比べ少ないた
め，剥離するおそれがある。そのため，好ましくは，平
坦な組織がよいと判断する。ここで樹脂シート及び樹脂
板について言及しておけば，厚み，色，素材は自由に選
択することができ，用途に応じて選択すればよい。

【００１８】また，図５に示す複合材料は，用途に応じ
て，紙，布，皮革などを接着する方法などにより，図６
に示すような意匠性，質感変化などを考慮できる複合材
料とすることもできる。

【００１９】また，三次元編織物の有する伸縮性を生か
し，手積常圧法，スプレーアップ法，射出成形法，圧縮
成形法等により，三次元編織物に構成される空隙に熱硬
化性樹脂，熱可塑性樹脂を主成分とするペースト，発泡
フォーム，液状物，粒体，粉体，チップ状物などを曲面
充填加工し，図７に示す中空円柱状複合材料とすること
もできる。

【００２０】次に，本発明の複合材料の基布との樹脂複
合形態について言及すると，含浸，被覆による複合，
充填による複合，板，フィルムなどの接着による複
合，硬化前の樹脂層に基布を載置し複合，などが基本
的な複合形態となる。勿論これらの複合形態を単独ある
いは組み合わせる方法で複合形態を構成する等，任意に
選択すればよい。さらに複合形態の樹脂配置についても
特に制約を受けるものではなく，全面的に均一または
均一に近い配置，島状，直線，曲線，格子等幾何学模
様に配置，その他の模様に配置，部分的に欠落部
（非複合化部分）を有した配置，等が基本的なパターン
となる。これらの配置を単独あるいは組み合わせる方法
により任意に選択することになる。

【００２１】本発明の複合材料に用いる樹脂は，特に制
約を受けるものではなく，熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹
脂のいずれをも用いることができる。熱硬化性樹脂とし
て，例示すれば，ポリエステル樹脂，ビニールエステル
樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，硬質ポリウレタン
樹脂，フェノール樹脂，ユリア樹脂，加硫ゴム（エボナ
イト）等で，単一であるいは混合，もしくは変性樹脂化
して使用する。熱可塑性樹脂として，例示すれば，ポリ
オレフィン系樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリイミド樹
脂，ポリアリレート樹脂，ビニル系樹脂，アクリル樹
脂，ポリアミド樹脂，ポリカーボネート樹脂，セルロー
ス系樹脂等で，単一であるいは混合，あるいは共重合化
して使用する。熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，いずれの
場合でも樹脂中に顔料，充填剤，可とう剤，希釈剤，可
塑剤，熱安定剤，添加剤などの改質材を含んでいてもよ
い。

【００２２】

【作用】上記の如く，本発明は表地組織と裏地組織が
連結糸で連結されてなる三次元編織物を基布としてお
り，連結糸の寄与により，従来の積層型複合材料と比較
し，層間剪断及び剥離強力に堅牢である。また頭初から
適度の空隙を有するため，軽量化に適している。また積
層型複合材料のように何層も積層する必要もない。さら
に適度の空隙を有するため，樹脂を充填しやすい。また
三次元編織物は伸縮性に富み，曲面に沿わすことが可能
となり，成形性，良好な見映え等に優れ，従来のレベル
では困難であった域に到達させることが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下，本発明の実施例について説明する。

【００２４】実施例１まず，図８に示す三次元編物を次の手段により作製し
た。表裏の地組織１，２は，ポリエステル２５０ｄ／４
８ｆマルチフィラメントにより，表裏とも各２枚の筬で
メッシュ状組織とし，連結糸３としてナイロン２２０ｄ
／１ｆモノフィラメントを用い，カールマイヤー製１４
Ｇダブルラツセル機を使用して編成し，三次元形態保持
性，複合材料作製時の施行安定性付与のため，市金製ピ
ンテンターにより１５０℃×２分間の熱セットを実施し
て，表裏の地組織がメッシュ状のハニカムタイプの三次
元編物を得た。この三次元編物の厚みは６．３mmであっ
た。

【００２５】次に，得られた表裏の地組織がメッシュ状
のハニカムタイプの三次元編物を，絞りロールを併設し
たディッピング装置を有する樹脂加工機を用い，下記の
処方１に示した割合で配合した配合樹脂に浸漬して絞
り，２０ｍの熱処理ゾーン（各室４ｍで第１，２室１２
０℃，第３〜５室１６０℃）を４ｍ／分の速度で通過さ
せ，三次元編物が１０８ｇ／ｍ²の樹脂で被覆された図
１と同様の構造の複合材料を得た。得られた複合材料
は，建築構造材，乗物用構造材等の軽量化を図る材料と
して最適であった。

【００２６】（処方１）水性ポリウレタン樹脂ＨＷ３５０１００部（大日本インキ化学工業株式会社製，固形分30%) エポキシ架橋剤ＣＲ−５Ｌ３部（大日本インキ化学工業株式会社製, 100%粘稠液）架橋促進剤ＰＡ−２０１．５部（大日本インキ化学工業株式会社製）水１００部

【００２７】実施例２まず図９に示す三次元編物を次の手段により作製した。
表裏の地組織１，９は，ポリエステル２５０ｄ／４８ｆ
マルチフィラメントにより，表裏とも各２枚の筬で鎖組
織と挿入組織により寸法安定性，適度の伸縮性のある平
坦な地組織とした。連結糸３としては，ナイロン２２０
ｄ／１ｆモノフィラメントを用い，カールマイヤー製１
４Ｇダブルラツセル機を使用して編成し，実施例１と同
様の条件で熱セットを実施して，表裏の地組織が平坦な
組織のダブルフェイスタイプの三次元編物を得た。この
三次元編物の厚みは６．８mmであった。

【００２８】次に，得られた三次元編織物の片側にプリ
ントを施し，実施例１と同様の条件で処方２に示す配合
樹脂に浸漬，絞り，熱処理して１４４ｇ／ｍ²の樹脂で
被覆された図１と同様の構造の複合材料を得た。

【００２９】（処方２）水性ポリウレタン樹脂ＨＷ３５０１００部（大日本インキ化学工業株式会社製，固形分30%) エポキシ架橋剤ＣＲ−５Ｌ３部（大日本インキ化学工業株式会社製, 100%粘稠液）架橋促進剤ＰＡ−２０１．５部（大日本インキ化学工業株式会社製）

【００３０】得られた複合材料は，軽量，耐熱性，耐薬
品性，耐圧縮性，耐衝撃性に優れ，家具材，壁材，台所
の内装材として実用に供したところ，十分な強度があ
り，軽量化されたボード材として遜色ないものであっ
た。

【００３１】実施例３実施例１で得られた複合材料を芯材とし，その表裏に樹
脂層を載置した図３に示すサンドイッチ構造の複合材料
を以下の方法で作製した。まず，芯材である複合材料の
表裏に載置する樹脂層の作製方法について説明する。

【００３２】深さ１mmの金型に，柄をプリントしたポリ
エステル１００ｄ／４８ｆ使用平織組織の織物７を布置
し，処方３に示す配合樹脂を該金型に注入し，２４時間
常温硬化させ，表側に載置する樹脂板８を得て，また上
記金型を用い，上記配合樹脂のみにて，裏側に載置する
樹脂板６を得た。

【００３３】（処方３）エポキシ樹脂ＳＡ５７７０Ａ１００部（サンユレジン株式会社製）ポリアミン系硬化剤ＳＡ５７６８Ｂ２５部（サンユレジン株式会社製）

【００３４】次に，樹脂板８，６に処方４に示す配合樹
脂を接着剤として塗布し，実施例１で得られた複合材料
表裏に載置し，１０kgｆ／ｍ²の加圧下で２４時間常温
放置により接着させて，図３と同様のサンドイッチ構造
の複合材料を得た。

【００３５】（処方４）エポキシ樹脂Ａ−５４２Ａ１００部（サンユレジン株式会社製）ポリアミン系硬化剤Ｈ−５７８１１８部（サンユレジン株式会社製）

【００３６】得られた複合材料は，軽量，耐熱性，耐薬
品性，耐圧縮性，耐衝撃性などに優れ，実施例２と同様
用途に用いたところ，意匠性に優れたボード材料として
遜色ないものであった。

【００３７】実施例４実施例３で得られたサンドイッチ構造の複合材料を，カ
ヌーの本体，ウインドサーフィンのボードとして実用に
供したところ，軽量で持ち運びがしやすく，耐衝撃性，
耐水性などに優れたボードであった。

【００３８】実施例５実施例１で作製した図８に示す表裏の地組織がメッシュ
状のハニカムタイプの三次元編物を金型内に布置し，布
帛の空隙に白色顔料を含む処方５の耐薬品性，耐水性，
可とう性に優れた配合樹脂を注入し，複合材料の表面を
鏡面成形するために，０．１kgｆ／cm²の加圧下で１２
０℃×６分の熱硬化を実施し，図４と同様の構造の三次
元編織物の空隙に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂４を
充填した複合材料を得た。

【００３９】（処方５）エポキシ樹脂エピクロンＥＡ８５０８０部（大日本インキ化学工業株式会社製）硬化剤ラッカマイドＥＡ３３０６０部（大日本インキ化学工業株式会社製）可とう性付与剤エピクロンＴＳＲ９３０２０部（大日本インキ化学工業株式会社製）

【００４０】得られた複合材料は層間剪断強力に優れ，
床板タイルとして実用に供したところ，椅子，テーブ
ル，ピアノの様な重量のある脚が乗っても，へこんだ
り，傷が付いたりせず，さらにこれらをひきずった場合
のタイルの変形，ヒビ発生，タイル自体の層間剥離も発
生しなかった。また耐摩耗性も良好で，適度な光沢を有
しているので油拭きの必要もなかった。

【００４１】実施例６実施例２で作製した図９に示すダブルフェイスタイプの
三次元編物を用い，処方６に示す配合樹脂を三次元編織
物の片側に厚さ３mmでコーティングし，２４時間常温硬
化させ，三次元編織物の片側に樹脂層４を載置した図５
と同様の構造の複合材料を得た。

【００４２】（処方６）エポキシ樹脂Ａ−５４２Ａ１００部（サンユレジン株式会社製）ポリアミン系硬化剤Ａ−５４２Ｂ５０部（サンユレジン株式会社製）

【００４３】得られた複合材料の三次元編物を内側にし
てアタッシュケースを作製した。内側は三次元編物の優
れたクッション性により，収納物の収まりが良く，内容
物の当りによる衝撃音も発生せず，軽量で消音性の優れ
たアタッシュケースであった。

【００４４】実施例７実施例６で得られた複合材料に，さらに意匠性を高める
ために該複合材料の樹脂層４側にポリウレタンからなる
エンボス柄を施した合成皮革９をボンディングし，図６
と同様の構造の複合材料を得た。

【００４５】得られた複合材料の三次元編物を内側にし
てスーツケースを作製した。実施例６によるアタッシュ
ケース同様の優れた性能を有し，意匠性も優れたスーツ
ケースであった。

【００４６】実施例８実施例６で得られた複合材料を，保育園，幼稚園，老人
ホーム，リハビリ室などの床及び壁材として三次元編物
側を表側として実用に供した。基布の優れたクッション
性により，転倒などによって生じる床または壁への衝突
の際のけがが軽減され，安全性の向上に対し効果が認め
られた。

【００４７】実施例９実施例１で作製した図８に示すハニカムタイプの三次元
編物を円柱状の型に固定，ただし継目において基布が重
なるように固定し，処方４に示す配合樹脂を三次元編物
の空隙にハンドロールで充填し，図７に示す構造の排気
ダクトを作製した。従来の手積常圧法による積層型複合
材料に比べ，工程の簡略化，短時間化の効果は十分であ
ることが確認できた。

【００４８】

【発明の効果】本発明の複合材料は，繊維素材で構成さ
れた三次元編織物を基布とし，この布帛の繊維素材に，
熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を被覆または充填によ
り複合することにより，従来の積層型複合材料に欠ける
層間剪断及び剥離強力に堅牢で，かつ成形工程の簡略
化，短時間化を図ることができる。軽量化，意匠性，質
感変化なども付与することができ，さらに樹脂材料を選
ぶことで種々の性能を付与することができる。従って，
本発明による複合材料は，生活関連から工業用資材分野
まで広範囲に用いることが可能な優れたものであり，経
済的効果も極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合材料で，三次元編織物に熱硬
化性または熱可塑性の樹脂を被覆した複合材料の断面模
式図である。

【図２】図１の複合材料の両面に樹脂シートまたは樹脂
板を接着してなるサンドイッチ構造を有する複合材料の
断面模式図である。

【図３】図２の複合材料の片面に織物を封入した樹脂板
を用いた複合材料の断面模式図である。

【図４】本発明による複合材料で，三次元編織物の空隙
に熱硬化性または熱可塑性の樹脂を充填した複合材料の
断面模式図である。

【図５】本発明による複合材料で，三次元編織物の少な
くとも片側に熱硬化性または熱可塑性の樹脂を被覆，あ
るいは樹脂シートまたは樹脂板を接着してなる複合材料
の断面模式図である。

【図６】図５の複合材料の片側に，紙，布，皮革などを
接着してなる複合材料の断面模式図である。

【図７】本発明による複合材料で，熱硬化性または熱可
塑性の樹脂を曲面充填加工してなる複合材料の斜視模式
図である。

【図８】本発明の複合材料に用いたハニカムタイプの三
次元編織物の斜視模式図である。

【図９】本発明の複合材料に用いたダブルフェイスタイ
プの三次元編織物の斜視模式図である。

【符号の説明】

１表側地組織２裏側地組織３連結糸４被覆樹脂５樹脂層６樹脂層７織物８樹脂板９合成皮革

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表地組織と裏地組織が連結糸で連結され
た三次元編織物を基布とし，この基布が熱硬化性または
熱可塑性の樹脂で被覆または充填されてなることを特徴
とする複合材料。