纤维增强复合材料、其制造方法、使用了该纤维增强复合材料的电梯用构成部件和电梯轿厢的制作方法_2

文档序号:8926272阅读:来源:国知局
维结构体10的表层向内 部倾斜分布的情况;等等。这样得到的纤维增强复合材料中,粉末状阻燃剂21密集存在于 表层,进而粉末状阻燃剂21还可发挥屏蔽热的效果,显示出极高的难燃性。需要说明的是, 粉末状阻燃剂21的集中存在的状态可以通过纤维增强复合材料的截面的显微镜观察来确 认。
[0052] 对于纤维结构体10的各层(纤维基材)来说,由纤维围出的各个开口部的大小的 众数在0. 03~3mm2的范围且每IOcm2面积的开口率在0. 1~10%的范围是必须的。开口 部的大小的众数小于〇. 〇3_2时,含溴树脂22无法充分渗入至纤维结构体10的内部。另 一方面,开口部的大小的众数超过3mm2时,无法使粉末状阻燃剂21集中存在于纤维结构体 10的表层。另外,开口率小于0. 1%时,含溴树脂22无法充分渗入至纤维结构体10的内 部。另一方面,开口率超过10%时,无法使粉末状阻燃剂21集中存在于纤维结构体10的表 层。纤维基材优选开口部的大小的众数在0. 2~0. 6mm2的范围且每IOcm2面积的开口率在 0· 8~6. 3%的范围。
[0053] 需要说明的是,本发明中,开口部是指通过使纤维的纵丝和横丝正交而产生的网 眼间隙部分。开口率是指表示开口部相对于1层(1片)纤维基材的总面积所占的面积的 比例的数值。关于使纤维仅在一个方向取向的单向布,将由纤维的纵丝、和用于固定该纵丝 而在与纤维方向正交的方向所编织的横丝(玻璃纤维等)产生的间隙作为开口部。
[0054] 开口部的面积的测定和开口率的算出优选如下实施:对每1片具有IOOcm2的总面 积的纤维基材中的开口部的面积进行计测,从而实施。此处,众数是指在数据组或概率分布 中最频繁出现的值。
[0055] 另外,作为构成纤维基材的纤维的种类,可以举出碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维 等无机纤维;或者芳族聚酰胺纤维等有机纤维。这些之中,从得到轻量且高强度的纤维增强 复合材料的方面考虑,优选碳纤维。
[0056] 作为纤维基材,可以使用平织、斜织、缎纹等的各种布;或者将在一个方向排列的 纤维用其它纤维捆束而形成了片状的单向布。
[0057] 另外,从强度和难燃性的方面出发,表示在纤维增强复合材料的总体积中纤维结 构体10所占的体积的比例的纤维体积含量(Vf)优选为25~85体积%、更优选为40~75 体积%。纤维结构体10所占的体积的比例小于25体积%时,纤维所产生的增强效果不充 分,而且难燃性有时也不充分。另一方面,纤维结构体10所占的体积的比例超过85体积% 时,含溴树脂22将纤维连结的效果减小,结果强度降低,同时成型有时变得困难。
[0058] 作为粉末状阻燃剂21,其包含选自氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种且平均粒径 在0. 1~20 ym的范围。粉末状阻燃剂21的平均粒径小于0.1 ym时,无法使粉末状阻燃 剂21集中存在于纤维结构体10的表层,无法得到充分的难燃性。另外,粉末状阻燃剂21 的平均粒径超过20 μ m时,粉末状阻燃剂21会在第1脱模用片13a和第2脱模用片13b中 引起堵塞,从而难以成型。粉末状阻燃剂21的平均粒径优选为0.5~ΙΟμπι。相对于100 重量份的含溴树脂22,优选添加5~200重量份、更优选添加10~50重量份作为粉末状阻 燃剂21的选自氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。
[0059] 另外,除了氢氧化铝和氢氧化镁外,粉末状阻燃剂21还可以进一步包含选自三氧 化锑和硼酸锌中的至少一种。另外,相对于100重量份的含溴树脂22,能够以0~20重量 份的范围添加选自三氧化锑和硼酸锌中的至少一种。
[0060] 另外,为了进一步提高难燃性,可以合用磷酸酯系阻燃剂、磷-氮化合物系等添加 型或反应型阻燃剂。
[0061] 需要说明的是,本发明中,平均粒径表示相对于所测定的颗粒的体积比例的合计 值,某个粒径以下的体积比例的合计达到50 %时的粒径的值。
[0062] 作为含溴树脂22,只要是含有溴的热固化性树脂即可。其中,通过使用溴化不饱和 聚酯和溴化环氧丙烯酸酯树脂,能够在室温下进行固化,因而能够达到制造工艺的简易化。 [0063] 溴化不饱和聚酯树脂可以使用在制造阶段引入了溴的物质、或者混合了经溴化的 单体的物质。需要说明的是,作为在制造阶段引入溴的方法,例如可以使用以下列举的4种 方法。
[0064] 首先,第1方法是使用二溴新戊二醇作为多元醇成分的方法。
[0065] 另外,第2方法是使用四溴邻苯二甲酸及其酸酐作为饱和二元酸或其酸酐的方 法。
[0066] 另外,第3方法是下述方法:使用四氢邻苯二甲酸及其酸酐、内亚甲基四氢邻苯二 甲酸及其酸酐等作为饱和二元酸或其酸酐,制造不饱和聚酯后,对该饱和二元酸成分的双 键加成溴。
[0067] 此外,第4方法是下述方法:将兼具饱和二元酸成分的功能和α,β -不饱和二元 酸成分的功能的双环戊二烯-马来酸加成物用作原料的一部分,制造不饱和聚酯后,对双 环戊二烯的残存双键加成溴。
[0068] 另外,溴化环氧丙烯酸酯树脂也可以使用在制造阶段引入了溴的物质、或者混合 了经溴化的单体的物质。需要说明的是,在制造阶段引入溴的方法例如可以举出使用含溴 环氧型环氧树脂作为环氧化合物的方法。
[0069] 作为溴化环氧丙烯酸酯树脂,从挠性优异的方面考虑,优选四溴双酚A型环氧(甲 基)丙烯酸酯、四溴双酚F型环氧(甲基)丙烯酸酯、四溴双酚S型环氧(甲基)丙烯酸酯 等。
[0070] 另外,溴化不饱和聚酯树脂或溴化环氧丙烯酸酯树脂中的溴含量优选为5~60重 量%、更优选为10~40重量%。溴含量小于5重量%时,有时无法得到充分的难燃性。另 一方面,溴含量超过60重量%时,燃烧时的毒性有时会升高,而且难以获得溴含量超过60 重量%的物质。
[0071] 纤维增强复合材料的厚度可根据强度设计和经济方面的理由来选择,优选约 100 μπι~3cm的厚度、更优选0. 5mm~Icm的厚度。纤维增强复合材料的厚度小于100 μπι 时,有时难以得到充分的强度。另一方面,纤维增强复合材料的厚度超过3cm时,重量增加, 对纤维增强复合材料所要求的轻质性受损。另外,在构成纤维结构体10的纤维为碳纤维的 情况下,由于碳纤维昂贵,因此在经济方面具有超过3cm的厚度的纤维增强复合材料也不 是优选的。
[0072] 如上所述,根据实施方式1,使用成本比较低的材料,通过基于大气压真空注入法 的简便工艺,可以制造具有高难燃性的纤维增强复合材料。另外,通过制造设备和制造工艺 的简化,可以降低生产成本、缩短生产时间、对纤维增强复合材料进行量产。
[0073] 实施方式2.
[0074] 该实施方式中,代替实施方式1中将剪裁成规定形状的纤维基材层积而形成纤维 结构体10,而将连续纤维缠绕到模具上而准备纤维结构体10,从该纤维结构体10的表面方 向渗入粉末状阻燃剂21和含溴树脂22的混合物,从而制造使粉末状阻燃剂21集中存在于 纤维结构体的表层的纤维增强复合材料。
[0075] 作为连续纤维的种类,可以举出碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维等无机纤维;或者 芳族聚酰胺纤维等有机纤维。这些之中,从得到轻量且高强度的纤维增强复合材料的方面 考虑,优选碳纤维。对连续纤维的纤维径没有特别限定,优选1 μ m~20 μ m。
[0076] 关于粉末状阻燃剂21和含溴树脂22,可以使用与实施方式1同样的物质。
[0077] 关于纤维增强复合材料的纤维体积含量和厚度,其与上述实施方式1相同。
[0078] 实施方式3.
[0079] 该实施方式中,对用于制造粉末状阻燃剂21集中存在于结构体的表面的纤维增 强复合材料板(下文中称为夹层板)的制造装置和夹层板的制造方法进行说明,该结构体 是用纤维结构体10夹住由发泡体构成的芯材的两侧表面而成的。
[0080] 图5是用于制造实施方式3的夹层板的制造装置的截面图。如图5所示,用于制 造夹层板的制造装置具备:依次层积纤维结构体10和发泡体31的成型模具11 ;第1树脂 扩散用片12a ;具有树脂透过性的第1脱模用片13a ;具有树脂透过性的第2脱模用片13b ; 第2树脂扩散用片12b ;密闭用膜14 ;将密闭用膜14内的空间与外部隔离的密封材料15 ; 对密闭用膜14内进行抽真空的真空泵16 ;和向密闭用膜14内供给含溴树脂的树脂罐17。
[0081] 另外,制造装置中设有将由树脂罐17供给的含溴树脂导入密闭用膜14内的树脂 注入口 18。此外,制造装置中设有对密闭用膜14内进行排气的排气口 19。该排气口 19还 兼作将密闭用膜14内的剩余的含溴树脂排出的排出口。需要说明的是,设置于成型模具11 上的第1树脂扩散用片12a和第1脱模用片13a可以省略。此时,为了防止含溴树脂的固 着,优选在成型模具11上实施脱模处理。
[0082] 接着,参照图6对利用上述制造装置的夹层板的制造方法的一例进行说明。
[0083] 首先,准备纤维基材和发泡体31 (步骤S21)。
[0084] 接着,将纤维基材和发泡体31剪裁成规定的形状(步骤S22)。
[0085] 接着,在成型模具11上依次层积第1树脂扩散用片12a和第1脱模用片13a (步 骤S23)。需要说明的是,该工序也可以省略。
[0086] 接着,将所剪裁的纤维基材层积到第1脱模用片13a (在省略了第1树脂扩散用片 12a和第1脱模用片13a的情况下,层积到经脱模处理的成型模具11)上而形成纤维结构体 10,在该纤维结构体10上配置所剪裁的发泡体31,进而在该发泡体31上层积所剪裁的纤维 基材而形成纤维结构体10,形成用纤维结构体10夹住发泡体31的两侧表面的状态(步骤 S24)。需要说明的是,纤维结构体10也可以仅层积于发泡体31的单面。
[0087] 接着,在用纤维结构体10夹住发泡体31的两侧表面而成的结构体的周围配置密 封材料15 (步骤S25)。
[0088] 接着,设置树脂注入口 18和排气口 19 (步骤S26)。
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