FRP成型复合体及FRP成型复合体的制造方法与流程

本发明涉及FRP成型复合体以及FRP成型复合体的制造方法。

背景技术：

FRP(Fiber Reinforced Plastics：纤维强化树脂)重量轻且强度高，用于多种多样的用途。有关FRP，例如，在专利文献1中作为能够高精度地进行FRP成型的FRP成型方法公开了这样一种技术，即：使用包含麸质(gluten)的密封用腻子(涂料)来密封模具，通过抽吸内部而注入树脂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5972499号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

有关FRP成型，因为反复的涂布作业、发热等影响，制作5mm以上的厚度的成型品并不容易。并且，如果厚度增加，重量也会增加，因此成型的自由度受限，不容易操作。

鉴于上述情况，本发明的目的在于：提供具有所期望的厚度、成型的自由度高、具有优良的表面精美度的FRP成型体。

解决问题的技术手段

为了解决上述课题，本发明人经锐意研究的结果，提出了利用包括泡沫塑料和环氧树脂固化物的芯材的技术方案，完成了本发明。本发明如以下所述。

本发明所涉及的FRP成型复合体包括：芯材，其包括泡沫塑料与环氧树脂固化物的混合物；和被覆于所述芯材的周围的纤维强化树脂。

并且，可以是，所述泡沫塑料的平均粒径为大于等于1mm且小于等于5mm。

并且，可以是，所述FRP成型复合体包括多个所述芯材，且多个所述芯材一同被所述纤维强化树脂被覆。

并且，可以是，在所述FRP成型复合体中，多个所述芯材大致平行设置。

并且，可以是，所述芯材在表面具有凹形的流通沟。

并且，可以是，所述纤维强化树脂包括聚酯树脂。

并且，可以是，所述纤维强化树脂包括环氧树脂。

并且，本发明所涉及的FRP成型复合体的制造方法，包括：通过混合泡沫塑料和环氧树脂并使其固化而得到芯材的工序；和通过使所述芯材的周围被FRP前驱体被覆并使其固化而得到FRP成型复合体的工序。

发明效果

根据本发明，能够得到具有所期望的厚度、成型的自由度高、具有优良的表面精美度的FRP成型体。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的FRP成型复合体的概略立体图。

图2是本实施方式所涉及的FRP成型复合体中的一次成型体的概略立体图。

图3是一次成型体的放大截面图。

图4是本实施方式所涉及的FRP成型复合体的制造方法中的利用分型膜的一个例子的简略截面图。

附图标记说明

101……上模，2……主模，3……泡沫塑料，4……环氧树脂(固化物)，5……FRP，6……腻子，7……强真空抽吸口，8……弱真空抽吸口，9……树脂排出口，10……树脂注入口，45……流通沟，A……FRP成型复合体(二次成型体)，B……芯材(一次成型体)，C……分型模

具体实施方式

以下，根据需要参照图纸详细说明用于实施本发明的实施方式(以下单称“本实施方式”)。以下的本实施方式是用于说明本发明的例子，并不旨在将本发明限定于以下内容。并且，本发明能够在本发明的宗旨的范围内适当变形来实施。另外，在图纸中，上下左右等的位置关系，如果没有特别提及，基于图示的位置关系。并且，图纸的尺寸比例不限于图示的比例。并且，在本说明书中，加了“大致”的词语表示的是所属领域的技术人员的技术常识的范围内的除掉“大致”之后的词语的含义，并且包括除掉“大致”之后的含义本身。

(FRP成型复合体)

图1是本实施方式所涉及的FRP成型复合体的概略立体图。本实施方式所涉及的FRP成型复合体A是包括芯材B和被覆于芯材B的周围的纤维强化树脂(FRP)5的FRP成型复合体，其中，芯材B包括泡沫塑料3和环氧树脂固化物4。FRP成型复合体A是将包括泡沫塑料3和环氧树脂固化物4的芯材B作为一次成型体，将其以FRP被覆而成。

FRP成型复合体A的厚度可以设定为大于等于15mm。通常的FRP成型中，因为发热等的影响不容易制作5mm以上的，但是根据本实施方式，通过调整芯材B的组合数量等而能够得到15mm以上的厚度的FRP成型体。

图2是本实施方式所涉及的FRP成型复合体中的一次成型体的概略立体图，图3是该一次成型体的放大截面图。芯材B中多个(2个以上)泡沫塑料3的表面通过环氧固化物4而被粘接。另外，在本实施方式中，芯材B的表面并非一定要全部被FRP5被覆，芯材B的表面的至少一部分被FRP5被覆即可，这可以根据所期望的用途而适当设计选择。

芯材B在其表面设置有多个(2个以上)凹形的流通沟45。例如，多个流通沟45被设置为：隔着规定间距，在纵向和横向上各设置了一周。如之后所述，设置流通沟45是为了在制造时使FRP的树脂容易浸入。

对泡沫塑料3的原料不进行特别限定，能够使用周知的原料。作为泡沫塑料3的具体例子，例如有：发泡聚苯乙烯(EPS)、平板聚苯乙烯(PSP)、挤塑聚苯乙烯(XPS)等。而且，也可以含有发泡剂等周知的添加剂。

对泡沫塑料3的形状不作特别的限定，例如，优选为颗粒状(也称为球状或丸状(pellet)、珠状(beads)等)(参照图2、图3)。在泡沫塑料3是颗粒状的情况下，考虑成型复合体的外观精美的观点、操作的容易性等，其粒径优选为1mm～15mm，更优选为1mm～10mm。平均粒径优选为1mm～5mm，更优选为1mm～3mm，最好为1～2mm。

在此，平均粒径是以D50表示的值。具体而言，使用Ro-Tap型振荡筛,以筛孔4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm以及0.180mm的JIS标准筛(JISZ8801-1：2006)分级，基于其结果作成累计重量分布曲线，将累计重量成为50％的粒径(median diameter)作为平均粒径。

环氧树脂固化物4只要是能够粘接泡沫塑料3的就可以。环氧树脂固化物4是将作为主剂的环氧树脂用固化剂等固化而成的。

对环氧树脂不做特别限定，作为环氧树脂可举出双酚A型环氧树脂(bisphenol A epoxy resins)、缩水甘油酯型环氧树脂(glycidyl ester type epoxy resin)、缩水甘油胺型环氧树脂(glycidyl amine type epoxy resin)、酚醛环氧树脂(novolac epoxy resin)(邻甲酚型酚醛环氧树脂(cresol novolac epoxy resin)、苯酚型酚醛环氧树脂(phenol novolac epoxy resin)等)、环状脂肪族型环氧树脂、难燃(阻燃)性环氧树脂、异氰脲酸酯(isocyanurate)类环氧树脂等。

对固化剂不作特别限定，作为固化剂可举出胺类固化剂(二乙烯三胺(diethylenetriamine)、三乙烯四胺(triethylenetetramine)等脂肪族多胺等)、酸酐类固化剂(四氢苯酐(tetrahydrophthalic anhydride)、六氢苯酐(hexahydrophthalic anhydride)、甲基纳迪克酸酐(methylnadic anhydride)、均苯四甲酸二酐(pyromellitic anhydride)等)、咪唑(imidazole)类固化剂、聚酰胺(polyamide)类固化剂等。基于提高FRP成型复合体A的物理性能的观点，这些固化剂中优选胺类固化剂。

本实施方式所涉及的FRP成型复合体A包括多个芯材B，这些芯材B能够一同被FRP5所被覆(参照图1)。据此，能够提高成型体的形状选择的自由度。

芯材B的数量，可以综合考虑作为FRP成型复合体A所期望的形状、强度等而自由选择。例如，如图1所示的FRP成型复合体A是将5个芯材B用FRP5被覆而成。可以是使多个芯材B统一地一同被覆，也可以是使其被各自被覆随之整体被覆。

用FRP5被覆多个芯材B时，可以采用多个芯材B大致平行设置的方式。通过这样设置多个芯材B，能够既维持高强度又可做成大型的成型体(板状、柱状等成型体)。

FRP5只要是将纤维与树脂(纤维强化树脂)混入并浸渍的复合材料就可以，其种类不做特别限定。对纤维的种类不做特别限定，能够使用玻璃纤维、碳纤维、有机纤维(芳纶(aramid)纤维、聚乙烯(polyethylene)纤维、Zylon纤维、硼纤维等)等。并且，纤维的形状也不做特别限定，可以将裁断的纤维均一地混入并浸渍于纤维强化树脂，也可以是使纤维以保持规定方向的方式混入并浸渍于纤维强化树脂中。

FRP5中包含的纤维强化树脂的种类不做特别限定，能够使用聚酯树脂(polyester)、乙烯酯树脂(vinylester)、酚醛(phenol)树脂、环氧树脂、热塑性树脂(丙烯(propylene)、聚碳酸酯(polycarbonate)等)等。这些种类中，优选不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。采用环氧树脂，则FRP将具备更高的强度。

聚酯树脂对环氧树脂固化物4中包含的环氧树脂的耐溶解性高。因此，包含聚酯树脂的FRP能够抑制泡沫塑料的侵蚀，其成型体的设计的自由度、表面的精美度、尺寸精度等更佳。聚酯树脂的种类不作特别限定，能够使用周知的种类。

对于FRP5，也可以依其他需要，使其包含各种固化剂、固化促进剂、颜料、充填剂等。

作为FRP5的具体例子可以举出例如GFRP、CFRP、AFRP、DFRP、BFRP等。这些例子中，优选GFRP、CFRP。

根据本实施方式，FRP成型复合体虽然是作为芯材使用泡沫塑料的FRP成型复合体，却能够抑制泡沫塑料被FRP的含有成分侵蚀。因此，能够使用泡沫塑料这样的重量轻且大型的芯材，能够得到厚度大的成型体。作为优选例，FRP成型复合体A的厚度可以是大于等于15mm。在此，所谓厚度是指FRP成型复合体A的厚度方向的厚度。

(制造方法)

本实施方式所涉及的FRP成型复合体的优选的制造方法是：包括通过混合泡沫塑料颗粒和环氧树脂并使其固化而得到芯材的第一工序；以及通过使芯材的周围被FRP前驱体被覆并使其固化而得到FRP成型复合体的第二工序的FRP成型复合体的制造方法。

首先，通过混合泡沫塑料颗粒和环氧树脂并使其固化而得到芯材B(第一工序)。能够将泡沫塑料(例如，球、丸、珠等颗粒状的泡沫塑料)使用作为环氧类粘接剂的环氧树脂固化并粘接而得到芯材B。作为环氧类粘接剂能够使用上述作为环氧固化物而周知的，例如可以举出使液体状的环氧树脂(主剂)与聚酰胺类固化剂起化学反应(交联)而固化的双组分粘接剂等。

此时，为了形成流通沟45，可以使用在相当于流通沟45的位置形成有凸形的凸条的模具。在这个模具中置入被混合的泡沫塑料颗粒和环氧树脂并使其固化。

接着，通过以FRP前驱体被覆芯材B的周围并使其固化，从而等到FRP成型复合体A(第二工序)。在此，FRP前驱体是指在构成FRP的纤维(玻璃纤维、碳纤维等)中浸渍树脂(聚酯树脂等)的物体，例如可举出预浸渍体(prepreg)等。通过FRP前驱体固化成为FRP5，从而粘接并被覆于芯材B的外周。

在第二工序中，例如，能够使用分型模。图4是本实施方式所涉及的FRP成型复合体的制造方法中使用分型模时的一个例子的简略截面图。分型模C包括上模1和主模2。上模1具有用于对设置有芯材(一次成型体)B和FRP前驱体的分型模内部进行减压的强真空抽吸口7和弱真空抽吸口8。

主模2具有树脂注入口10和树脂排出口9。在主模2的模具内部设置兼为强度强化用纤维的FRP前驱体，接着设置芯材B。作为FRP前驱体，能够使用例如纤维强化树脂(聚酯树脂等)和玻璃纤维片(玻璃毡(glassmat)、玻璃无捻粗纱布(rovingcloth)、玻璃布(glasscloth)等)。然后，作为上模1和主模2接触的密封区域(margin)涂布腻子6。通过涂布腻子6，在模具内部即使重叠芯材B的情况下也能够确保缝隙。这个缝隙起到被注入的树脂(未图示)通过的通路的作用，使树脂不在中途停滞而容易使其遍布全体。

在这样准备的主模2之上覆盖上模1之后，首先，从强真空抽吸口7开始进行强真空抽吸。强真空抽吸进行到从树脂注入口10的树脂的注入结束为止。这样，能够可靠地密封模具内部的空间。

接着，从弱真空抽吸口8开始进行弱真空抽吸。据此，模具内部的空间被减压，树脂从树脂注入口10逐渐地流入内部，遍布到全体。因为在芯材B形成有流通沟45，因此树脂容易遍布。从这样的观点，优选为流通沟45设置在距树脂注入口10近的位置。并且，为了促进树脂的流动，优选为相邻的芯材B的各自的流通沟45接近。优选为，依据被注入的树脂的遍布状况(充填状况)来调整弱真空抽吸的抽吸力。

在本实施方式所涉及的制造方法中，通过以强真空抽吸密封区域，以弱真空抽吸成型模内部这样地分别进行抽吸，从而能够更可靠更精确地成型。

另外，本实施方式所涉及的制造方法不限于如上所述，可以适当采用使用替代物、修改例、变形例。例如，流通沟45不是必需的结构，其形状、数量、设置位置等不受限定，可以适当选择恰当的形式。

本实施方式所涉及的FRP成型复合体A，具有所期望的厚度，成型的自由度高，表面的精美度优良。并且，不仅价格低、重量轻，而且具有优良的耐久性。因此，本实施方式所涉及的FRP成型复合体A非常适合于作为建材和家具用部件，例如用于建筑物的墙壁、柱子；隔板等建材；桌子、椅子、衣橱等家具等。

(实施例)

以下，通过实施例以及比较例对本发明进行更详细地说明，但是本发明不会因以下的实施例而受任何限定。

1.芯材(一次成型体)的制作

对颗粒状的泡沫塑料，混合环氧树脂(商品名“AW106”：双酚A型环氧树脂，长濑产业株式会社制造)和固化剂(商品名“HV953U”：聚酰胺，长濑产业株式会社制造)，并置入设置有用于形成流通沟的凸条的模具中，得到长方体形的芯材B(参照图2等)。

2.FRP成型复合体(二次成型体)的制作

首先，在图4所示的分型模C的主模2的模具内部，设置玻璃纤维片，在之上摆放5个芯材B，再用玻璃纤维片覆盖。然后，在上模1和主模2接合的部位涂布腻子(含麸质涂料)6。

接着，边从强真空抽吸口7进行强真空抽吸，从弱真空抽吸口8进行弱真空抽吸，边从树脂注入口10供给树脂(商品名“FRP用ポリベスト(polybest)”，SUNDAYPAINT株式会社制造)。然后，固化后，从主模2中取出一体成型体，得到厚度为40mm的长方体形的FRP成型复合体A。