专利名称：纤维强化塑料成形体、其制造方法及电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及隔音性、吸音性优良的纤维强化塑料成形体、其制造方法及将该纤维强化塑料成形体用于轿厢壁、整流罩的电梯。
背景技术：
作为质量轻且强度高的原材料，纤维强化塑料(FRP =Fiber ReinforcedPlastics)在各种工业领域中都被关注。另外，作为能够实现高刚性化的结构，公知在芯材的两面配置FRP蒙皮板的夹层结构体。作为用于夹层结构体的芯材，从确保轻量性等的观点出发，最好使用多孔质体。多孔质体被分类成由独立气泡构成的独立气泡体和由连续气泡构成的连续气泡体。独立气泡体的隔热性、隔音性优良(例如，参照专利文献I)。另一方面，连续气泡体的隔热性、吸音性也优良(例如，参照专利文献2)。在独立气泡体中，存在压缩强度高的硬质的结构，通过将该硬质独立气泡体作为芯材使用，能够得到刚性、隔热性及隔音性优良的夹层结构体。而且，近年来，为廉价地制造较大型的夹层结构体，通常采用在抽真空的减压环境下制造夹层结构体的真空浸溃成形法(VaRTM:Vacuum assist Resin Transfer Molding)。真空浸溃成形法是如下方法:用袋状膜(bag film)覆盖配置在成形模具中的纤维，将袋状膜内抽真空之后，将液状的树脂注入袋状膜内，使树脂浸溃于纤维并固化，然后，去除成形模具得到FRP成形体。而且，公知使用该VaRTM法来制造夹层结构体即FRP成形体的方法，上述夹层结构体将由独立气泡体构成的芯材和由FRP构成的蒙皮材料组合(例如，参照专利文献3)。另一方面，作为应对噪音效果好的方法，公知有吸音隔音复合结构体。吸音隔音复合结构体是组合吸音材料和隔音材料来防止空气传播音的结构体。S卩，吸音材料通过吸收声波来防止声音的反射，在声源侧防止声波的反射导致的声压水平的上升，另外，隔音材料不具有吸音的功能，但具有通过反射声波来阻断在空气中传播的噪音的功能(例如，参照专利文献4)。现有技术文献专利文献1:日本特开2001-132156号公报专利文献2:日本特开昭58-099188号公报专利文献3:日本特开平11-159056号公报专利文献4:日本特开昭61-15216号公报但是，在将FRP蒙皮板配置在由硬质独立气泡体构成的芯材的两面的夹层结构中，虽然压缩强度高，隔音性优良，但吸音性欠缺。另一方面，吸音性优良的连续气泡体一般情况下压缩强度低，因此，即使作为在由连续气泡体构成的芯材的两面配置有FRP蒙皮板的夹层结构使用，与使用了硬质独立气泡体的夹层结构相比，也不能有助于高刚性化。另外，使用VaRTM法制造使用了连续气泡体的夹层结构体时，由于气泡连续，因此树脂浸溃于连续气泡体，导致轻量性、吸音性降低。因此，考虑如下结构，S卩，在芯材为隔音性优良的独立气泡体即夹层结构体的一个面上，粘贴吸音性优良的连续气泡体。该情况下，虽然得到高刚性的吸音隔音复合结构体，但需要在夹层结构体的一个面上粘结或固定连续气泡体的工序，并且需要用于得到刚性、隔音性的厚度和用于得到吸音性的厚度，存在整体成为厚壁的吸音隔音复合结构体的问题。
发明内容
本发明的课题是解决上述问题点，其目的是提供一种薄壁、高刚性且吸音性及隔音性优良的纤维强化塑料成形体、其制造方法及将该纤维强化塑料成形体用于轿厢壁、整流罩的电梯。本发明的纤维强化塑料成形体具有连续气泡体、覆盖该连续气泡体的硬质独立气泡体、和设置在该硬质独立气泡体的至少两面上的纤维强化塑料，所述连续气泡体通过形成在所述硬质独立气泡体及所述纤维强化塑料上的开口部露出到外部。另外，本发明的纤维强化塑料成形体的制造方法具有:用所述硬质独立气泡体覆盖所述连续气泡体的所有面的硬质独立气泡体覆盖工序；用强化纤维覆盖该硬质独立气泡体的工序；用袋状膜覆盖该强化纤维的工序；对该袋状膜的内部进行减压的减压工序；将液状的树脂注入所述袋状膜的内部，使树脂浸溃在所述强化纤维中，并且使浸溃在该强化纤维中的树脂固化而形成所述纤维强化塑料的工序；贯穿所述硬质独立气泡体及所述纤维强化塑料地形成所述开口部的工序。另外，在本发明的纤维强化塑料成形体的制造方法中，硬质独立气泡体覆盖工序具有如下工序:贯穿由硬质独立气泡体块、第一平板部及第二平板部构成的硬质独立气泡体中的硬质独立气泡体块而形成多个孔及所述支承部的工序；将从连续气泡体分割成多个的各分割部嵌入上述各孔的工序；用所述第一平板部及所述第二平板部覆盖连续气泡体的两面的工序。另外，本发明的电梯具有由纤维强化塑料成形体构成的轿厢壁。另外，本发明的电梯具有整流罩，该整流罩由纤维强化塑料成形体构成，被安装在轿厢的上部及下部，对轿厢行驶时的空气流进行整流。发明的效果本发明的纤维强化塑料成形体具有连续气泡体露出的面和不露出的面，在连续气泡体露出的面，由于连续气泡体吸收声波，所以获得高的吸音特性。另一方面，在连续气泡体不露出的面，由于纤维强化塑料及硬质独立气泡体反射声波，所以获得高的隔音特性。另外，由于在硬质独立气泡体的两面配置有纤维强化塑料，所以获得高的刚性。在本发明的纤维强化塑料成形体的制造方法的制造工序中，由于用硬质独立气泡体覆盖连续气泡体，所以树脂不会浸溃于连续气泡体。由此，即便使用VaRTM法制造夹层结构体，树脂也不会浸溃于连续气泡体，通过VaRTM法，能够廉价地提供质量轻且吸音性及隔音性优良的FRP成形体。
另外，本发明的纤维强化塑料成形体的制造方法的硬质独立气泡体覆盖工序具有:贯穿由硬质独立气泡体块、第一平板部及第二平板部构成的所述硬质独立气泡体中的硬质独立气泡体块而形成多个孔及支承部的工序；将从所述连续气泡体分割成多个的各分割部嵌入上述各孔的工序；用所述第一平板部及所述第二平板部覆盖连续气泡体的两面的工序，因此，能够简单地制造刚性高的纤维强化塑料成形体。另外，本发明的电梯的轿厢壁由纤维强化塑料成形体构成，所以，来自轿厢外的风噪被隔音，另外，轿厢内的对话等没有回声地被吸音。另外，本发明的电梯的整流罩由纤维强化塑料成形体构成，所以，来自轿厢外的风噪被隔音。
图1是表示本发明的实施方式I的纤维强化塑料成形体的剖视图。图2是用于说明图1的纤维强化塑料成形体的隔音性、吸音性的说明图。图3是沿图1的II1-1II线的向视剖视图。图4是沿图1的IV-1V线的向视剖视图。图5是表示图1的纤维强化塑料成形体的制造工序的剖视图。图6是表示图1的纤维强化塑料成形体的制造工序的剖视图。图7是表示图1的纤维强化塑料成形体的制造工序的剖视图。图8是表示图1的纤维强化塑料成形体的制造工序的剖视图。图9是表示本发明的实施方式2的纤维强化塑料成形体的横剖视图。图10是表示本发明的实施方式3的纤维强化塑料成形体的剖视图。图11是表示本发明的实施方式4的纤维强化塑料成形体的剖视图。图12是表示本发明的实施方式4的纤维强化塑料成形体的变形例的剖视图。图13是表示本发明的实施方式5的电梯的概略剖视图。图14是表示图13的箭头A的部位的剖视图。图15是表示图13的箭头B的部位的剖视图。图16是表示图13的整流罩的立体图。图17是表示图13的整流罩的构成要素即硬质独立气泡体的剖视图。
具体实施例方式以下，基于
本发明的各实施方式，在各图中，对于相同或相当的部件、部位，标注相同的附图标记进行说明。实施方式I图1是表示本发明的实施方式I的纤维强化塑料成形体I (以下简称FRP成形体)的剖视图。该FRP成形体I具有:连续气泡体2 ;覆盖该连续气泡体2的硬质独立气泡体3 ；设置在该硬质独立气泡体3的所有面(6个面)上的纤维强化塑料(以下简称FRP) 4。在该FRP4中浸溃并固化有树脂。在FRP成形体I的下表面形成有多个如图3所示地排列的开口部5，连续气泡体2通过开口部5与外部导通。硬质独立气泡体3由图5所示的作为第一平面部的上侧平板部3a、作为第二平面部的下侧平板部3b和如图4所示地将连续气泡体2划分成四边形的分割部2a的支承部3c构成。这里，作为蒙皮材料即FRP4，可以列举碳素纤维、玻璃纤维、采龙纤维、开普勒纤维等，没有特别限定，但优选能够最大限度地发挥轻量性、强度的碳素纤维强化塑料。另外，作为纤维优选由长纤维形成的织物，例如单向布或交叉布。作为硬质独立气泡体3可以使用苯酚、聚氨酯、聚烯烃等的硬质泡沫体。其中优选具有阻燃性的苯酚泡沫体。作为连续气泡体2可以使用吸音率高的玻璃棉、聚氨酯泡沫等。接下来，基于图5 图8说明上述结构的FRP成形体I的制造方法。首先，将平板状的硬质独立气泡体块在四个位置成四边形地切下，形成孔H，并得到硬质独立气泡体3的支承部3c。其次，将支承部3c载置在下侧平板部3b之上，并将连续气泡体2的分割部2a嵌入支承部3c的孔中。然后，将上侧平板部3a载置在支承部3c上(参照图5)。此时，下侧平板部3b和支承部3c、支承部3c和上侧平板部3a事先没有粘结也可以。在以后的减压工序中，下侧平板部3b及上侧平板部3a通过大气压被向内侧推压，以某种程度紧密接触，在下一工序中树脂14侵入各个界面而被粘结。此外，此时，树脂14没有到达连续气泡体2。但是，在各个界面的面积大的情况下，为提高作为夹层结构的刚性，最好事先用树脂14粘结下侧平板部3b和支承部3c、支承部3c和上侧平板部3a。用硬质独立气泡体3覆盖连续气泡体2的所有面(6个面)的硬质独立气泡体覆盖工序之后，用FRP4覆盖硬质独立气泡体3的所有面，再依次用树脂透过性脱模材料即剥离层10、浸透辅助材料即流动介质11、能够成为真空的袋状膜12覆盖。然后，通过真空泵13对袋状膜12内减压。然后，将存储在树脂箱15内的树脂14注入袋状膜12内，使树脂14浸溃在FRP4中(参照图6)。此时，由于连续气泡体2的所有面被硬质独立气泡体3覆盖，所以树脂14不会浸入连续气泡体2。然后，使浸溃在FRP4中的树脂14固化。此外，图6的附图标记16是灯泡。然后，除去剥离层10、流动介质11、袋状膜12，如图7所示，得到没有形成开口部5的FRP成形体I的半成品。然后，如图8所示，对半成品的一个面进行钻孔，通过形成开口部5，完成FRP成形体I的成品。作为FRP的树脂14没有特别限定，但优选乙烯基酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂。其中，从成形性的观点出发优选能够常温固化且低粘度的浸溃性优良的乙烯基酯树脂。另外，优选带有阻燃性的乙烯基酯树脂。
在本实施方式的FRP成形体I中，在图2中，在将连续气泡体2向外部露出的面作为内侧，将被硬质独立气泡体3覆盖的连续气泡体2没有露出的面作为外侧时，从内侧产生的声波从开口部5侵入，并被连续气泡体2吸收。因此，能够降低反射音。另外，从外侧产生的声波被FRP4和硬质独立气泡体3反射。由此，能够降低穿透到内侧的量。S卩，由于FRP成形体I的外侧的面隔音性优良，内侧的面吸音性优良，所以在FRP成形体I的内侧，在外侧产生的声波中的透过FRP成形体I的声波量小，另外，在内侧产生的声波中的被内侧反射的声波量也小，因此应对噪音的效果好。另外，由于硬质独立气泡体3的支承部3c对于上下方向的推力作为支柱发挥功能，所以FRP成形体I的相对于压缩方向的刚性高。另外，在纤维强化塑料成形体I的制造工序中，由于用硬质独立气泡体3覆盖连续气泡体2，所以树脂不会浸溃于连续气泡体2。因此，即便使用VaRTM法制造夹层结构体，树脂也不会浸溃于连续气泡体2，能够通过VaRTM法廉价地提供质量轻且吸音性及隔音性优良的FRP成形体I。另外，硬质独立气泡体覆盖工序具有:贯穿由硬质独立气泡体块、上侧平板部3a及下侧平板部3b构成的硬质独立气泡体中的硬质独立气泡体块而形成多个孔H及支承部3c的工序；将从连续气泡体2分割成多个的各分割部2a嵌入上述各孔H中的工序；用上侧平板部3a及下侧平板部3b覆盖连续气泡体2的两面的工序，因此能够简单地制造刚性高的FRP成形体I。实施方式2图9是表示本发明的实施方式2的FRP成形体IA的横剖视图。在本实施方式中，在FRP成形体IA中，在硬质独立气泡体3A中，连续气泡体2被支承部3Ac划分成三角形状的分割部2a。其他结构与实施方式I相同。本实施方式的FRP成形体IA在硬质独立气泡体3A的面积与实施方式I的硬质独立气泡体3相同的情况下，刚性比FRP成形体I大。其他的作用、效果与实施方式I的FRP成形体I相同。实施方式3图10是表示本发明的实施方式3的FRP成形体IB的剖视图，在本实施方式中，在FRP4的上表面和下表面使用粘结材料21粘贴有铝制的金属薄膜20。其他结构与实施方式I相同。由于本实施方式的FRP成形体IB的上表面和下表面被粘贴了金属薄膜20，所以与实施方式I相比，作为夹层结构能够进一步提高刚性和阻燃性。此外，也可以仅在一个面上粘贴金属薄膜20。其他的作用、效果与实施方式I的FRP成形体I相同。实施方式4图11是表示本发明的实施方式4的FRP成形体IC的剖视图，在本实施方式中，开口部5A的沿中心线的截面形状为向外侧扩大的梯形。其他结构与实施方式I相同。
在本实施方式的FRP成形体IC中，该开口部5A是梯形，与截面四边形的实施方式I的开口部5相比，朝向外部的面积大，能够吸收更多的声波。其他的作用、效果与实施方式I的FRP成形体I相同。此外，如图12所示，开口部5B也可以达到连续气泡体2的内部。通过这样设置，形成有开口部5B的FRP成形体IC与图11的开口部5A相比，能够吸收更多的声波。此外，在各实施方式I 4中，开口部5、5A、5B的横截面形状为圆形，但也可以是三角形或四边形等其他形状。而且，通过调整口径，能够改变要吸收的声波的频率。另外，在各实施方式I 4中，用纤维强化塑料覆盖硬质独立气泡体3、3A的上表面、下表面及侧面的各面，但也可以仅在硬质独立气泡体3、3A的上表面及下表面设置纤维强化塑料。另外，在各实施方式I 4中，在连续气泡体2的内部具有支承部3c、3Ac，但也可以为在内部没有支承部的FRP成形体。在这样的情况下，覆盖连续气泡体2的周侧面的硬质独立气泡体3、3A的部位有助于提高压缩方向的刚性。实施方式5图13是表示本发明的实施方式5的电梯22的剖视图。该高速的电梯22的轿厢由轿厢地板23及轿厢壁24构成。在轿厢的上部及下部安装有对行驶时的空气流进行整流的图16所示的整流罩25。在轿厢的上部设置有被整流罩25覆盖的送风机等的电气设备26。图14是表示图13的箭头A的部位的剖视图，整流罩25由图1所示的FRP成形体I构成，内侧形成有开口部5。图15是表示图13的箭头B的部位的剖视图，轿厢壁24也由图1所示的FRP成形体I构成，内侧形成有开口部5。另外，在内侧的FRP4上安装有例如由金属箔构成的装饰板4。在本实施方式的电梯22中，由于轿厢壁24由FRP成形体I构成，所以来自轿厢外的风噪被FRP4及硬质独立气泡体3隔音。另外，轿厢内的对话等的声波被通过开口部5露出的连续气泡体2吸收，所以能够抑制轿厢内的对话等的声音的回声。此外，在将FRP成形体I直接用于轿厢壁24的情况下，开口部5向外部露出，美观性不好，但在本实施方式中，装饰板27覆盖该开口部5，不会损害美观性。另外，由于装饰板27由薄的金属箔构成，所以几乎没有隔音功能，声波通过开口部5被连续气泡体2吸收。另外，由于整流罩25也由FRP成形体I构成，所以来自轿厢外的风噪被FRP4及硬质独立气泡体3隔音。另外，配置在整流罩25的内侧的送风机等的电气设备26的噪音通过开口部5被连续气泡体2吸收，抑制噪音向轿厢内的传递。以下，对表面为曲面的帽形的整流罩25的制造方法进行说明。在制造各表面鼓出的曲面形状的整流罩25时，首先，准备曲面状的成形模具，在该成形模具中将结构体赋形(设定)。如图6所示，在该结构体中，按硬质独立气泡体3、FRP4、剥离层10、流动介质11及袋状膜12的顺序覆盖连续气泡体2。
关于该结构体，通过真空泵13对袋状膜12内减压，然后将树脂14注入袋状膜12内，使树脂14浸溃在FRP4中，并使树脂14固化。然后，除去剥离层10、流动介质11、袋状膜12，得到没有形成开口部5的结构体。然后，在该结构体的一个面上进行钻孔，形成开口部5，由此完成由FRP成形体I构成的整流罩25。此外，流动介质11、剥离层10、袋状膜12、FRP4及连续气泡体2能够容易弯曲地赋形在曲面状的成形模具中，但硬质独立气泡体3在常温下难以弯曲并赋形。尤其是，因苯酚泡沫材料的热固化性，而不能加热弯曲。在该整流罩25中，为能够进行硬质独立气泡体3的弯曲成形，如图17所示，在内侧的硬质独立气泡体3的表面上，隔开间隔地形成多个在相对于弯曲方向垂直的方向上延伸的槽28。但是，为不损害防止树脂浸溃的功能，必须不贯穿到硬质独立气泡体3的外侧。另外，槽28的形状没有特别限定，但优选V字形。而且，图17的硬质独立气泡体3向形成了槽28的方向弯曲，但也可以相反地弯曲。该情况下，槽28扩展，剩余的树脂14被填充而变重，但能够作为VaRTM成形时的树脂流路灵活运用，能够除去成形模具和FRP4之间的流动介质11。而且，成形后，残留在槽28中的树脂14成为肋，得到整流罩25的加强效果。此外，关于由FRP成形体I构成的轿厢壁24，为能够进行硬质独立气泡体3的弯曲成形，在硬质独立气泡体3的表面上，隔开间隔形成多个在相对于弯曲方向垂直的方向上延伸的槽28。此外，本实施方式的电梯22的轿厢壁24、整流罩25使用了实施方式I的FRP成形体I，但当然也可以使用实施方式2 4的FRP成形体1A、1B、1C。另外，本实施方式中使用的、使用了轿厢壁24及整流罩25的电梯22当然不限于闻速电梯。附图标记的说明1、1A、IB、IC纤维强化塑料成形体，2连续气泡体，2a分割部，3、3A硬质独立气泡体，3a上侧平板部(第一平面部)，3b下侧平板部(第二平面部)，3c、3Ac支承部，4纤维强化塑料，5、5A、5B 开口部，10剥离层，11流动介质，12袋状膜，13真空泵，14树脂，15树脂箱，20金属薄膜，21粘结材料，H孔。22 (高速)电梯，23轿厢地板，24轿厢壁，25整流罩，26电气设备(包括送风机等)，27装饰板，28槽。
权利要求
1.一种纤维强化塑料成形体，其特征在于，具有: 连续气泡体； 覆盖该连续气泡体的硬质独立气泡体； 设置在该硬质独立气泡体的至少两个面上的纤维强化塑料， 所述连续气泡体通过形成在所述硬质独立气泡体及所述纤维强化塑料上的开口部露出到外部。
2.如权利要求1所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，在外表面上设置有金属层。
3.如权利要求1或2所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述硬质独立气泡体具有连结相对的面彼此地设置的、成为对压缩方向的推压力的支承的支承部。
4.如权利要求3所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述支承部以将所述连续气泡体划分成三角形的方式设置。
5.如权利要求Γ4中任一项所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述开口部的沿中心线的截面形状为梯形。
6.如权利要求5所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述开口部达到所述连续气泡体。
7.如权利要求1飞中任一项所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述纤维强化塑料是碳素纤维强化塑料。
8.如权利要求Γ7中任一项所述的纤维强化塑料成形体，其特征在于，所述硬质独立气泡体在表面上隔开 间隔地形成多个在相对于弯曲方向垂直的方向上延伸的槽。
9.一种电梯，其特征在于，具有由所述权利要求1 8中任一项所述的纤维强化塑料成形体构成的轿厢壁。
10.如权利要求9所述的电梯，其特征在于，在所述轿厢壁上设置有覆盖所述开口部的装饰板。
11.一种电梯，其特征在于，具有整流罩，所述整流罩由所述权利要求1 8中任一项所述的纤维强化塑料成形体构成，安装在轿厢的上部及下部，对轿厢行驶时的空气流进行整流。
12.如权利要求11所述的电梯，其特征在于，所述整流罩的表面为向外方向鼓出的曲面即帽形。
13.—种纤维强化塑料成形体的制造方法，是所述权利要求1、2、4 8中任一项所述的纤维强化塑料成形体的制造方法，其特征在于，具有: 用所述硬质独立气泡体覆盖所述连续气泡体的所有面的硬质独立气泡体覆盖工序； 用强化纤维覆盖该硬质独立气泡体的工序； 用袋状膜覆盖该强化纤维的工序； 对该袋状膜的内部进行减压的减压工序； 将液状的树脂注入所述袋状膜的内部，使树脂浸溃到所述强化纤维中，并且使浸溃到该强化纤维中的树脂固化而形成所述纤维强化塑料的工序； 贯穿所述硬质独立气泡体及所述纤维强化塑料地形成所述开口部的工序。
14.一种纤维强化塑料成形体的制造方法，是所述权利要求3所述的纤维强化塑料成形体的制造方法，其特征在于，具有:用所述硬质独立气泡体覆盖所述连续气泡体的所有面的硬质独立气泡体覆盖工序； 用强化纤维覆盖该硬质独立气泡体的工序； 用袋状膜覆盖该强化纤维的工序； 对该袋状膜的内部减压的减压工序； 将液状的树脂注入所述袋状膜的内部，使树脂浸溃到所述强化纤维中，并且使浸溃到该强化纤维中的树脂固化而形成所述纤维强化塑料的工序； 贯穿所述硬质独立气泡体及所述纤维强化塑料地形成所述开口部的工序， 所述硬质独立气泡体覆盖工序具有: 贯穿由硬质独立气泡体块、第一平板部及第二平板部构成的所述硬质独立气泡体中的硬质独立气泡体块而形成多个孔及所述支承部的工序； 将从所述连续气泡体分割成多个的各分割部嵌入所述各孔的工序； 用所述第一平板部及所述第二平板部覆盖所述连续气泡体的两面的工序。
全文摘要
本发明得到薄壁、高刚性且吸音性及隔音性优良的纤维强化塑料成形体。本发明的纤维强化塑料成形体(1)具有吸收声波的连续气泡体(2)；覆盖该连续气泡体(2)的各面的硬质独立气泡体(3)；设置在反射声波的硬质独立气泡体(3)的两面上的纤维强化塑料(4)，连续气泡体(2)通过形成在硬质独立气泡体(3)及纤维强化塑料(4)上的开口部(5)露出到外部，通过开口部(5)侵入的声波被连续气泡体(2)吸收。
文档编号E04B1/82GK103108748SQ20118001464
公开日2013年5月15日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年3月29日
发明者鲛岛壮平, 竹谷元, 松本迪齐, 久保一树, 粟野悠平, 马渊贵裕, 高桥市弥 申请人:三菱电机株式会社