特開2018-187830(P2018-187830A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-187830(P2018-187830A)
(43)【公開日】2018年11月29日
(54)【発明の名称】制振材
(51)【国際特許分類】
   B32B 5/18 20060101AFI20181102BHJP
   F16F 15/02 20060101ALI20181102BHJP
【FI】
   B32B5/18
   F16F15/02 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2017-91584(P2017-91584)
(22)【出願日】2017年5月2日
(71)【出願人】
【識別番号】000119232
【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100098752
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 吏規夫
(72)【発明者】
【氏名】中村 優
(72)【発明者】
【氏名】大藪 淳
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 好典
【テーマコード(参考)】
3J048
4F100
【Fターム(参考)】
3J048AA06
3J048BD04
3J048CB30
4F100AD11A
4F100AK01B
4F100AK33A
4F100AK51B
4F100BA03
4F100BA06
4F100BA10A
4F100DH01A
4F100DH02A
4F100DJ01B
4F100EJ20
4F100GB51
4F100JA13
4F100JA13B
4F100JB13B
4F100JK04
4F100JK07
4F100YY00B
(57)【要約】
【課題】繊維強化複合材料を構成材とし、軽量、制振性、高剛性を有し、携帯OA機器のケースなどに好適な制振材の提供を目的とする。
【解決手段】芯材11の両面に、繊維強化複合材料21が一層以上層積層された制振材10であって、芯材11は熱硬化性樹脂発泡体からなり、芯材11の繊維強化複合材料21との境界面11bでは、繊維強化複合材料21に含浸している樹脂が含浸硬化しており、芯材11の厚み中央部11aでは、樹脂の含浸していない気泡構造を有する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯材の両面に、繊維強化複合材料が積層された制振材において、
前記芯材は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記芯材の前記繊維強化複合材料との境界面では、前記繊維強化複合材料に含浸している樹脂によって、前記芯材と前記繊維強化複合材料が接着固化されており、前記芯材の厚み中央部では、前記樹脂によって含浸されていない気泡構造を有することを特徴とする制振材。
【請求項2】
前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度(JIS K 6401)が150〜500kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.2〜5.0MPa、伸び(JIS K 6251)が70〜200%であることを特徴とする請求項1に記載の制振材。
【請求項3】
前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度(JIS K 6401)が150〜700kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.5〜3.2MPa、伸び(JIS K 6251)が160〜310%であることを特徴とする請求項1に記載の制振材。
【請求項4】
前記制振材における前記繊維強化複合材料の厚みに対する前記芯材の厚みの比率が5〜70%であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の制振材。
【請求項5】
前記芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の前記積層前の目付量は、50〜500g/mであることを特徴とする請求項4に記載の制振材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、芯材の両面に繊維強化複合材料の層が積層された制振材に関する。
【背景技術】
【0002】
炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維に樹脂が含浸した繊維強化複合材料は、鉄やアルミニウム等の金属に比べて、軽量、高剛性であるため、各種製品の軽量化ニーズの高まりと共に使用が広まっている。その一方で、繊維強化複合材料は、軽量性により制振性が損なわれるため、制振性の向上が求められている。
【0003】
従来、制振性を高めるため、積層された繊維強化複合材料の層間に、粘弾性材料層が配置されたサンドイッチ構造の複合材が提案されている(特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−291408号公報
【特許文献2】特開2011−183563号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、前記粘弾性材料層を有する複合材は、制振性能が十分ではなく、しかも粘弾性材料層は層全体に粘弾性樹脂が含浸して、実質空孔を有さない、いわゆるソリッド状態となっているため、重くなって軽量性が損なわれる問題がある。
【0006】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、軽量性及び高剛性を備え、かつ制振性能に優れる制振材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の発明は、芯材の両面に、繊維強化複合材料が積層された制振材において、前記芯材は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記芯材の前記繊維強化複合材料との境界面では、前記繊維強化複合材料に含浸している樹脂によって、前記芯材と前記繊維強化複合材料が接着固定されており、前記芯材の厚み中央部では、前記樹脂によって含浸されていない気泡構造を有することを特徴とする。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1において、前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度(JIS K 7222)が150〜500kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.2〜5.0MPa、伸び(JIS K 6251)が70〜200%であることを特徴とする。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1において、前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度(JIS K 7222)が150〜700kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.5〜3.2MPa、伸び(JIS K 6251)が160〜310%であることを特徴とする。
【0010】
請求項4の発明は、請求項1から3の何れか一項において、前記制振材における前記繊維強化複合材料の厚みに対する前記芯材の厚みの比率が5〜70%であることを特徴とする。
【0011】
請求項5の発明は、請求項4において、前記芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の前記積層前の目付量は、50〜500g/mであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、繊維強化複合材料に挟まれた芯材が、厚み中央部で樹脂によって含浸されていない気泡構造を有するため、芯材に存在する気泡構造によって制振材の制振性及び軽量性が向上し、また、繊維強化複合材料の存在、及び芯材の繊維強化複合材料との境界面で樹脂が接着固化していることによって制振材の剛性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明における制振材の一実施形態の断面図である。
図2】制振材の一実施形態の拡大断面図である。
図3】本発明の制振材を製造する際の工程の一例を示す断面図である。
図4】実施例及び比較例の構成及び物性値等を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の制振材について図面を用いて説明する。
図1に示す本発明の実施形態の制振材10は、芯材11と、前記芯材11の両面に積層された繊維強化複合材料21とからなり、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに用いられる。
【0015】
前記制振材10は、所定サイズ及び厚みの板状からなり、曲げ弾性率(JIS K 7074−1988 A法)が3GPa以上、特に好ましくは10GPa〜55GPaであり、曲げ強度(JISK 7074−1988 A法)が80MPa以上、特に好ましくは100MPa〜500MPaである。前記曲げ弾性率は、剛性の指標となる物性であり、曲げ弾性率の値が大になると剛性も大になる。なお、前記制振材10は、携帯機器の筐体として用いられる場合、前記制振材10を固定し、筐体の側壁等となる別部材を射出成形する、いわゆるアウトサート成形が行われ、前記別部材が所定の表面位置に適宜立設される。
【0016】
前記芯材11は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記制振材10の製造時に圧縮されて形成されている。
前記熱硬化性樹脂発泡体は、特に限定されるものではなく、シリコンフォーム材、ウレタン軟質フォーム材、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂などが例示でき、特に連続気泡構造であるポリウレタンフォームが好適である。ポリウレタンフォームとしては、表面に無発泡のスキン層を有するもの、あるいは表面に無発泡のスキン層が存在しないものを使用することができる。表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームは、機械発泡法で製造することができる。一方、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームは、スラブ発泡法で製造することができる。
【0017】
機械発泡法は、ポリウレタンフォームを形成する2液反応混合液を、ホバートミキサーやオークスミキサー等により機械的に撹拌し、常温で不活性ガスを前記反応混合液内に均一に分散させて、安定した気泡を反応混合液内に分散形成し、その反応混合液をベルトコンベア上に吐出敷衍してシート状にした後、加熱硬化させる製造方法である。機械発泡法で製造されたポリウレタンフォームは、前記気泡が分散した反応混合液をベルトコンベア上に吐出敷衍してシート状にした際、シート状体の表裏面では、気泡が合一して無発泡のスキン層(無発泡層)が形成される。
【0018】
前記熱硬化性樹脂発泡体として、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームを使用する場合、良好な制振性、軽量性及び剛性を得るため、ポリウレタンフォームは、積層前の密度(JIS K 6401)が150〜500kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.2〜5.0MPa、伸び(JIS K 6251)が70〜200%であるのが好ましい。また、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームは、積層する前の厚みが0.5〜6.0mmが好ましい。
【0019】
一方、スラブ発泡法は、発泡剤を含有するポリウレタンフォーム原料を、低圧注入機によって、常温大気圧下でベルトコンベア上に吐出して連続的に発泡させ、その後に所定厚みにスライス切りしてシート状にする製造方法であり、スライスされたポリウレタンフォームの表面は、気泡構造が露出しており、無発泡のスキン層が存在しない。
【0020】
前記熱硬化性樹脂発泡体として、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームを使用する場合、良好な制振性、軽量性及び剛性を得るため、積層前の密度(JIS K 7222)が150〜700kg/m、引張強度(JIS K 6251)が0.5〜3.2MPa、伸び(JIS K 6251)が160〜310%であるのが好ましい。また、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームは、積層する前の厚みが0.5〜6.0mmが好ましい。
【0021】
また、前記芯材11を構成する熱硬化性樹脂発泡体は、積層前の目付量(密度×厚み)の値が、50〜500g/mであるのが好ましい。前記芯材11を構成する熱硬化性樹脂発泡体の積層前の目付量が少ないと、熱硬化性樹脂発泡体の気泡による空気量が多いため、前記芯材11は、その発泡体の中空部分の割合が大になって強度が低くなり、前記制振材10の剛性が低下するようになる。一方、前記目付量が多いと、平均的な圧縮荷重では、熱硬化性樹脂発泡体を十分に圧縮することができず、圧縮ムラが生じる。結果、前記制振材11の適度な曲げ弾性率が得られなくなると共に厚みのコントロールも難しくなる。
【0022】
前記芯材11は、図2に示すように、前記繊維強化複合材料21との境界面11bでは、前記繊維強化複合材料21に含浸している樹脂が含浸硬化している。前記境界面11における樹脂の含浸硬化によって、前記芯材11と前記繊維強化複合材料21との結合一体化が行われると共に剛性が高められている。一方、前記芯材11の厚み中央部11aでは、前記繊維強化複合材料21の樹脂が含浸していない気泡構造を有している。前記芯材11の厚み中央部における樹脂が含浸していない気泡構造は、前記芯材11として使用した熱硬化性樹脂発泡体の気泡構造である。前記芯材11の厚み中央部11aに樹脂が含浸していない気泡構造を有することにより、制振性及び軽量性に優れる制振材が得られる。
【0023】
前記繊維強化複合材料21は、強化繊維に樹脂が含浸し、硬化したものである。なお、前記強化繊維に樹脂が含浸して未硬化状態にあるものは、プリプレグと称されている。前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維などの一軸配向品、織物、不織布などが挙げられる。特に炭素繊維は軽量性及び高剛性に優れるため、好ましいものである。
【0024】
前記強化樹脂に含浸させる樹脂は、プリプレグ用樹脂として使用されている熱硬化性樹脂を使用することができ、特に限定されない。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等を挙げることができる。
また、前記制振材10に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は良好な難燃性を有するため、前記強化繊維織物に含浸させる熱硬化性樹脂として好適である。
【0025】
前記繊維強化複合材料21の積層数は、前記芯材11の両側において各1層以上であり複数層でもよい。前記繊維強化複合材料21の積層数が大になると制振材の剛性が高くなる一方、制振材の重量も増加するため、制振材に要求される剛性及び重量に応じて積層数が決定される。また、前記積層数は、前記芯材11の両側で異なっていてもよいが、反りなどを生じ難くするには、前記芯材11の両側で同一の積層数が好ましい。
【0026】
前記制振材10は、前記繊維強化複合材料21の厚み(合計厚み)に対する前記芯材11の厚みの比率(すなわち芯材の厚み比率)が5〜70%であることが好ましい。すなわち、前記繊維強化複合材料21の厚み(合計厚み)をTcf、前記芯材11の厚みをTcrで表した場合、Tcr/Tcf×100の値が5〜70(%)であるのが好ましい。前記芯材の厚み比率が大の場合、前記熱硬化性樹脂発泡体からなる芯材11の厚みが相対的に大になり、損失係数で示される制振性が優れる一方、剛性が低下するようになる。それに対して、前記芯材の厚み比率が小の場合、前記熱硬化性樹脂発泡体からなる芯材11の厚みが相対的に小になり、損失係数で示される制振性に劣る一方、剛性が増加するようになる。
【0027】
前記制振材10の製造方法について説明する。前記制振材10の製造方法の一例は、含浸工程、プリプレグ作成工程、積層工程、圧縮加熱工程からなる。
【0028】
含浸工程では、図3の(3−1)に示すように強化繊維210に熱硬化性樹脂250を含浸させ、含浸後の強化繊維210Aを必要枚数形成する。前記強化繊維210及び前記熱硬化性樹脂250は、前記制振材10の説明で記載したとおりである。含浸に用いる熱硬化性樹脂250は、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂250は溶剤に溶かしたものが好ましい。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂250を収容した槽に前記強化繊維210を浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行うことができる。
【0029】
前記強化繊維210に対する前記熱硬化性樹脂250の含浸量は、溶剤を使用した場合には溶剤除去後の含浸量が、プリプレグ中の樹脂比率として30〜70wt%となるようにするのが好ましい。
【0030】
プリプレグ作成工程では、図3の(3−2)で示すように、前記含浸工程で得られた含浸後の強化繊維210Aを、前記熱硬化性樹脂が硬化しない温度で乾燥させて溶剤を除去し、半硬化状態のプリプレグ211を作成する。
【0031】
積層工程では、図3の(3−3)に示すように、熱硬化性樹脂発泡体110の両面に、前記プリプレグ211の必要数を配置して積層体101とする。前記熱硬化性樹脂発泡体110は、前記制振材10の説明で記載したとおりである。なお、前記積層作業は、次に行う(3−4)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記プリプレグ211の所要数と、前記熱硬化性樹脂発泡体110と、前記プリプレグ211の所要数をその順に重ねてもよい。また、前記プリプレグ211と前記熱硬化性樹脂発泡体110は、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。
【0032】
圧縮加熱工程では、図3の(3−4)に示すように、前記積層体101をプレス成形用下型31と上型33により圧縮すると共に加熱する。圧縮量は、前記芯材の厚み比率(Tcr/Tcf×100)の値が5〜70(%)となるように、スペーサー41によって調整する。前記スペーサー41は、前記プレス成形用下型31と上型33間が所定間隔(積層体の所定圧縮厚み)となるように、前記プレス成形用下型31または上型33の少なくとも一方の適宜位置に配置される。前記スペーサー41の厚みは、製造する前記制振材10の厚みと等しい。
【0033】
前記芯材の厚み比率の調整について具体的に説明する。前記プリプレグ211は強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸した構成からなるため、前記圧縮加熱工程の圧縮によって圧縮されず、前記熱硬化性樹脂発泡体110のみが圧縮される。したがって、前記圧縮加熱工程により得られる前記制振材10は、前記芯材11の厚みが、{(スペーサーの厚み)−(プレプレグの合計厚み)}となり、また複数枚の前記繊維強化複合材料21の厚み(合計厚み)が、前記プリプレグ211の合計厚みとなる。そのため、前記芯材の厚み比率(Tcr/Tcf×100)は、{(スペーサーの厚み)−(プレプレグの合計厚み)}/(プリプレグの合計厚み)×100で算出することができ、算出値が5〜70%の範囲で所望の値となるように前記スペーサー41の厚みを設定すればよい。
【0034】
前記積層体101の加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型31と上型33にヒーター等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型31と上型33を介して加熱するのが簡単である。加熱温度は、含浸している前記熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。
【0035】
前記圧縮加熱工程時、前記積層体101が加熱圧縮されると、前記プリプレグ211と前記熱硬化性樹脂発泡体110の境界面では、前記プリプレグ211から熱硬化性樹脂が押し出されて前記熱硬化性樹脂発泡体110の両側表面に含浸する。その際、前記圧縮を、芯材の厚み比率(Tcr/Tcf×100)の値が5〜70(%)となるように調整することにより、前記熱硬化性樹脂発泡体110は少なくとも中央部が圧縮されない状態となる。その結果、前記プリプレグ211から押し出された記熱硬化性樹脂が、前記熱硬化性樹脂発泡体110の厚み方向中央部まで含浸せず、前記熱硬化性樹脂発泡体110の厚み中央部では、前記熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造が残る。
【0036】
また、前記熱硬化性樹脂発泡体110の両側に前記プリプレグ211が複数配置されている場合、前記プリプレグ211同士の境界面では、前記プリプレグ211から熱硬化性樹脂が押し出されて、互いに接する相手側の前記プリプレグ211に含浸する。
【0037】
前記熱硬化性樹脂は、加熱により硬化反応を開始し、前記積層体101が圧縮された状態で硬化する。前記熱硬化性樹脂発泡体110から前記芯材11が形成され、また、前記プリプレグ211から硬化後の繊維強化複合材料21が形成され、前記芯材11と前記繊維強化複合材料21及び、前記芯材11の両側に繊維強化複合材料21が複数層積層されている場合には、前記繊維強化複合材料21同士も一体化して前記制振材10が形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記制振材10を得る。
【0038】
なお、前記含浸工程において、前記強化繊維210に熱硬化性樹脂250を含浸させると共に、前記芯材11用の熱硬化性樹脂発泡体110の両面にも前記熱硬化性樹脂250を含浸させてもよい。
また、前記含浸工程後のプリプレグ作成工程を行わないで、含浸工程で得られた含浸後の強化繊維を用いて前記積層工程と前記圧縮加熱工程を順に行ってもよい。
【実施例】
【0039】
・実施例1
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂溶液(住友ベークライト株式会社製、品名;PR−55791B、樹脂濃度60wt%エタノール溶液)に、強化繊維として綾織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3161、繊維重さ200g/m)を漬け、取り出した後に25℃の室温にて2時間自然乾燥し、更に60℃の雰囲気下にて1時間乾燥させてプリプレグを4枚作成した。炭素繊維織物は、200×350mmの平面サイズに裁断したもの(重量14g/枚)を使用した。乾燥後のプリプレグは1枚あたり32gであった。
【0040】
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、機械発泡法によって製造されたポリウレタンフォーム(株式会社ロジャースイノアック製、品名;PRON MX−48HF、厚み0.6mm、密度480kg/m、スキン層有、引張強度4.24MPa(JIS K 6251)、伸び80%(JIS K 6251)、目付量288g/mを、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量20g/枚)を1枚、含浸することなく使用した。
【0041】
次に、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、プリプレグを2枚、熱硬化性樹脂発泡体を1枚、プリプレグを2枚の順に重ねて配置することにより、熱硬化性樹脂発泡体の両側にそれぞれプリプレグを2枚配置した積層体をプレス成形用下型上にセットした。
【0042】
前記積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、150℃で10分間、10MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で前記積層体を押圧し、圧縮及び加熱を行ない、圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の積層体の加熱は、上下のプレス型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。また、プレス成形用下型と上型間には厚み1.5mmのSUS製スペーサーを介在させて下型と上型間の間隔、すなわち積層体の圧縮厚み(制振材の厚み)を調整した。その後、プレス成形用下型と上型を室温で冷却させた後に下型と上型を開き、芯材の両面に繊維強化複合材料が積層一体化した実施例1の制振材を得た。
【0043】
・実施例2
実施例1におけるスペーサーを厚み1.6mmにした以外は、実施例1と同様にして実施例2の制振材を作成した。
【0044】
・実施例3
実施例1におけるプリプレグを6枚作成して熱硬化性樹脂発泡体の両面にそれぞれ3枚配置し、スペーサーの厚みを2.0mmにした以外は、実施例1と同様にして実施例3の制振材を作成した。
【0045】
・実施例4
実施例3における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を、厚み1.0mm(重量33.6g/枚)のもの(品名、密度、スキン層有、引張強度、伸びは、実施例3と同じ)にした以外は、実施例3と同様にして実施例4の制振材を作成した。
【0046】
・実施例5
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;セルダンパ−BF−150、厚み0.5mm、密度150kg/m、スキン層無、引張強度0.8MPa、伸び220%)を、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量5.2g/枚)を使用し、スペーサーの厚みを1.6mmにした以外は、実施例4と同様にして実施例5の制振材を作成した。
【0047】
・実施例6
スペーサーの厚みを1.7mmにした以外は、実施例5と同様にして実施例6の制振材を作成した。
【0048】
・実施例7
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;セルダンパ−BF−300、厚み0.5mm、密度300kg/m、スキン層無、引張強度1.3MPa、伸び310%)を、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量10.5g/枚)を1枚、含浸することなく使用し、また、スペーサーの厚みを2.0mmにした以外は、実施例5と同様にして実施例7の制振材を作成した。
【0049】
・実施例8
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;UGR、厚み0.9mm、密度60kg/m、スキン層無、引張強度0.5MPa、伸び180%)を、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量3.8g/枚)を1枚、含浸することなく使用した以外は、実施例7と同様にして実施例8の制振材を作成した。
【0050】
・実施例9
実施例7におけるプリプレグを10枚作成し、また、芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を厚み1.0mm(重量21g/枚)のもの(品名、密度、スキン層無、引張強度、伸びは実施例7と同じ)にし、熱硬化性樹脂発泡体の両面にプリプレグをそれぞれ5枚配置し、スペーサーの厚みを3.0mmにした以外は、実施例7と同様にして実施例9の制振材を作成した。
【0051】
・実施例10
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、機械発泡のポリウレタンフォーム(株式会社ロジャースイノアック製、品名;PRON NU−60、厚み0.7mm、密度600kg/m、スキン層有、引張強度1.30MPa(JIS K 6251)、伸び150%(JIS K 6251)を、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量29.4g/枚)を1枚、含浸することなく使用し、スペーサーの厚みを1.7mmにした以外は、実施例1と同様にして実施例10の制振材を作成した。
【0052】
・実施例11
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF50、厚み1.5mm、密度30kg/m、スキン層無、引張強度150MPa、伸び200%)を、平面サイズ200×350mmに裁断したもの(重量3.1g/枚)を1枚、含浸することなく使用した以外は、実施例3と同様にして実施例11の制振材を作成した。
【0053】
・実施例12
実施例3における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を、厚み1.1mm(重量37g/枚)のもの(品名、密度、スキン層有、引張強度、伸びは、実施例3と同じ)にし、スペーサーの厚みを2.4mmにした以外は、実施例3と同様にして実施例12の制振材を作成した。
【0054】
・比較例1
実施例1における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体に代えて、メラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名:バソテクトG、厚み5.0mm、密度9kg/m、スキン層無、引張強度148KPa、伸び18%)に予めフェノール樹脂を含浸、乾燥したものを使用した以外は、実施例1と同様にして比較例1の制振材を作成した。
【0055】
・比較例2
実施例1と同様にして作成したプリプレグを6枚重ねてプレス成形用下型上にセットし、スペーサーの厚みを1.5mmとして、150℃で10分間、10MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で押圧し、圧縮及び加熱を行ない、フェノール樹脂を反応硬化させ、比較例2の制振材を作成した。
【0056】
前記各実施例及び各比較例の制振材について、制振材の厚み、繊維強化複合材料の全層の厚み、芯材の厚み、芯材の厚み比率、比重、芯材の厚み中央部の気泡構造、損失係数、曲げ強度、曲げ弾性率について測定または判断した。結果は図4の表に示す。
【0057】
制振材の厚みは、マイクロメーターにより測定した。
繊維強化複合材の全層の厚み(Tcf)は、繊維強化複合材一層の厚み(マイクロメーターにより測定)に使用枚数を乗じた値である。
芯材の厚み(Tcr)は、制振材の厚みから繊維強化複合材の全体の厚みを引くことで算出した。
芯材の厚み比率(%)は、Tcr/Tcf×100で算出した。
比重は、制振材を5cm角に切り出し、その重量を体積で除した値である。
芯材の厚み中央部の気泡構造は、制振材を裁断し、その断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープにより観察した。芯材の厚み中央部に、熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造となっているか否かについて観察、判断した。また、同時に芯材と繊維強化複合材料との境界面には、熱硬化性樹脂が固化した層の存在を観察、判断した。結果は、芯材の繊維強化複合材料との境界面に熱硬化性樹脂が固化した層があり、かつ芯材の厚み中央部で熱硬化性樹脂が観察できない気泡構造となっている場合に「〇」とし、芯材の厚み中央部まで熱硬化性樹脂の存在が確認できる場合に「×」とした。
また。総合評価は、曲げ弾性率10GPa以上且つ損失係数0.03以上の場合に「◎」、曲げ弾性率3GPa以上且つ損失係数0.03以上の場合に「〇」、損失係数が0.03より小さい場合に「×」とした。
【0058】
損失係数は、JIS K 7391:2008(非拘束形制振複合はりの振動減衰特性試験方法)による中央加振法(スイープ゜加振による、但し、ズーム分析・マスキャンセル処理無し)にしたがって測定した(サンプルサイズ25×300mm)。損失係数の値が大ほど、制振性が高い。
曲げ強度は、JIS K7074−1988 A法にしたがって測定した。
曲げ弾性率は、JIS K 7074−1988 A法にしたがって測定した。曲げ弾性率は剛性の指標となる物性値であり、曲げ弾性率の値が大ほど、剛性が高い。
【0059】
実施例1は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.6mm、繊維強化複合材料の積層数が4、制振材の厚みが1.5mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.11、損失係数が0.1160、曲げ強度が180MPa、曲げ弾性率が12.4GPaであり、軽量及び制振性に優れ、かつ剛性の高いものである。
【0060】
実施例2は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.6mm、繊維強化複合材料の積層数が4、制振材の厚みが1.6mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.14、損失係数が0.0633、曲げ強度が115MPa、曲げ弾性率が10.5GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0061】
実施例3は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.6mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが2.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.35、損失係数が0.0602、曲げ強度が217MPa、曲げ弾性率が14.3GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0062】
実施例4は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが1.0mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが2.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.30、損失係数が0.0332、曲げ強度が110MPa、曲げ弾性率が10.2GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0063】
実施例5は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.5mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが1.6mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.40、損失係数が0.0305、曲げ強度が476MPa、曲げ弾性率が40.2GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0064】
実施例6は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.5mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが1.7mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.40、損失係数が0.0713、曲げ強度が408MPa、曲げ弾性率が38.2GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0065】
実施例7は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.5mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが2.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.22、損失係数が0.1777、曲げ強度が180MPa、曲げ弾性率が12.5GPaであり、軽量及び制振性に優れ、かつ剛性の高いものである。
【0066】
実施例8は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.9mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが2.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.29、損失係数が0.0590、曲げ強度が175MPa、曲げ弾性率が11.2GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0067】
実施例9は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが1.0mm、繊維強化複合材料の積層数が10、制振材の厚みが3.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.35、損失係数が0.0561、曲げ強度が305MPa、曲げ弾性率が23.7GPaであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。
【0068】
実施例10は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが0.7mm、繊維強化複合材料の積層数が4、制振材の厚みが1.7mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.14、損失係数が0.3290、曲げ強度が81MPa、曲げ弾性率が3.3GPaであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例1〜9よりも低いものである。
【0069】
実施例11は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが1.5mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚み2.0mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.27、損失係数が0.1413、曲げ強度が92MPa、曲げ弾性率が4.8GPaであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例1〜9よりも低いものである。
【0070】
実施例12は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが1.1mm、繊維強化複合材料の積層数が6、制振材の厚みが2.4mm、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が1.32、損失係数が0.1360、曲げ強度が89MPa、曲げ弾性率が3.5GPaであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例1〜9よりも低いものである。
【0071】
比較例1は、芯材がメラミン樹脂発泡体、積層一体化前の芯材(熱硬化性樹脂発泡体)の厚みが5.0mm、繊維強化複合材料の積層数が4、制振材の厚みが1.5mm、芯材の厚み中央まで熱硬化性樹脂が含浸し、制振材の比重が1.38、損失係数が0.0081、曲げ強度が412MPa、曲げ弾性率が46.0GPaであり、制振性に劣り、剛性については実施例1〜12よりも高いものである。
【0072】
比較例2は、繊維強化複合材料の6層のみで構成され、制振材の厚みが1.5mm、比重が1.57、損失係数が0.0031、曲げ強度が451MPa、曲げ弾性率が50.0GPaであり、制振性に劣り、剛性については実施例1〜12よりも高いものである。
【0073】
このように、本発明の制振材は、制振性、軽量性及び剛性が良好なものであり、制振性、軽量性及び剛性が求められる携帯OA機器のケース等の材料として好適である。
【符号の説明】
【0074】
10 制振材
11 芯材
11a 芯材の厚み中央部
11b 芯材の繊維強化複合材料との境界面
21 繊維強化複合材料
101 積層体
210 含浸前の強化繊維
210A 含浸後の強化繊維
211 プリプレグ
250 熱硬化性樹脂
31 プレス成形用下型
33 プレス成形用上型
41 スペーサー
図1
図2
図3
図4