定義
接着剤、またはポリマーレジン（ポリエステル、ビニルエステル、変性アクリル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタンベース）は、強化繊維を秩序正しく結合させることができます。複合材料では、繊維や布地が強化の役割を果たし、樹脂がマトリックス材料となります。ポリウレタン複合建材は、建設用途でより有利な特性を示しています。
全体の概要
新しい建設プロジェクトでも改修プロジェクトでも、ポリウレタン接着剤で作られたポリウレタン複合建材の利点が徐々に探求されています。これには、耐久性、軽量、耐腐食性、高強度、低メンテナンスが含まれます。複合製品は、その優れた設計性により、製品の適用において高い柔軟性を持っています。技術的には、これらを繊維強化プラスチック/ポリマー（FRP）と呼び、通常、強化繊維とポリマーバインダー（通常はマトリックスと呼ばれる）の2つの原材料で構成されます。製品のサイズ、形状、重量/体積比、強化繊維材料などの要因が、プラスチック複合材の機械的特性、例えば剛性や強度を決定します。ポリウレタン樹脂マトリックスの種類と添加比率が、完成品に異なる物理的特性、例えば耐衝撃性を与えます。
天然繊維複合材アプリケーションの利点
PU複合建材は通常、ポリウレタン接着剤を使用した圧縮成形によって製造されます。プラスチック複合材の構造特性は主に使用される繊維の種類に依存します。ガラス繊維は多くのプラスチック複合材の主要成分ですが、現在では炭素繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維も利用可能です。これらの原材料は複合材料に剛性と強度を提供し、さまざまな用途に対応できます。過去10年間で、植物繊維や木材繊維も広く使用されており、特に住宅建設での利用が進んでいます。ポリエチレン、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリプロピレンが天然繊維複合材で使用される主なポリマーレジンですが、天然繊維はフェノール樹脂、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、その他のポリマーマトリックスと組み合わせて使用することもできます。
多くの現在のポリウレタン複合建材では、主に植物の表皮からの天然繊維（小麦わら繊維、亜麻、ジュート、ケナフ、サイザル、麻、ココナッツ）がポリエステルやポリプロピレンなどのPU接着剤で結合されています。天然繊維の機械的特性は中程度であるため、高性能用途には通常使用されませんが、繊維自体は軽量で、優れた強度と剛性、優れた曲げ剛性を持っています。もう一つの天然繊維である木材は、デッキ、ドアや窓のプロファイル、装飾トリム、手すり、パネル製品などの建築製品の複合パネルに主に使用されます。これらのPU複合建材は、用途に応じて30%から70%の木材繊維を含むことが多く、50%が最も一般的な用途です。比率に関係なく、木材プラスチック複合材で使用される強化材は通常、木片や木粒であり、ポリウレタン接着剤と成形・複合されます。
高木材含有量の特殊複合材アプリケーションの利点
一般的な繊維の種類は主に松、カエデ、オークから派生しています。一部のメーカーは、PU熱硬化性樹脂接着剤を使用して、より高い木材含有量の特殊複合材を製造しています。無機繊維複合材の場合、木材プラスチック複合材（WPC）の加工効率と性能を向上させるために、少量の他の材料を添加することができます。添加剤には、カップリング剤、光安定剤、顔料、潤滑剤、防カビ剤、発泡剤が含まれることがあります。ポリウレタン接着剤は主に建設業界で床、壁、屋根に使用されます。複合材は、建物の外壁装飾のためにレンガや石を模倣することもできます。建物の内部では、シャワーエンクロージャー、バスタブ、シンクに使用されることがあります。
複合シート応用の利点
ポリウレタン接着剤は、さまざまな仕様の複合パネルを作成するために使用できます。これには、パーティクルボード（OSB）、ハードボード（HB）、中密度ファイバーボード（MDF）、段ボール、パーティクルボード（PB）、および合板（LVL）が含まれます。通常、住宅建築の構造保護、床材、屋根材として使用されます。木質プラスチック複合材は、屋外の床材、ドアフレーム、フェンス、耐久性が求められるその他の用途によく使用されます。適切な製造および設置手順を採用すれば、木質プラスチック複合製品は、米国のほとんどの通常の気候条件下で腐ったり、ひび割れたり、反ったりすることはほとんどありません。さらに、この種のボードは、汚れ、水、紫外線に強く、虫害を受けにくく、優れた耐荷重性を持っています。また、寸法安定性が良く、硬質プラスチックよりも膨張係数が低く、木材の寸法安定性よりも優れています。これらの用途で一般的に使用される有機フィラーには、木繊維、木片、米のもみ殻などがあります。
ドアや窓などのシーンでの応用の利点
ドアと窓は最も典型的な応用です。ポリ塩化ビニル（PVC）は、ドアと窓の分野で熱可塑性樹脂マトリックスとしてよく使用されます（他のプラスチックもこの原料を使用していますが）。この分野で使用される繊維は通常80から200グリッドの木繊維であり、安定性、耐湿性、剛性に優れた木質充填ポリ塩化ビニル（PVC）製品を生み出します。新しい外装用途では、ビニールおよびポリオレフィン（ポリエチレンやポリプロピレンなど）プラスチック樹脂、ポリウレタン接着剤と一定割合で混合された木片を使用して、耐腐食性と耐候性に優れた木質プラスチック複合材を作ります。
サンドイッチパネルでの使用の利点
もう一つの一般的に使用されるサンドイッチ構造は、軽量サンドイッチ材料とポリウレタン接着剤で積層された複合材料で作られています。ドアは主にガラス繊維強化プラスチック（FRP）表面とポリウレタンフォームまたは発泡ポリスチレン（EPS）サンドイッチで作られています。現在、このタイプの製品は主に住宅および商業プロジェクトで使用されています。これらの複合「サンドイッチ」ドアは、高い比強度と比剛性、軽量、優れた耐衝撃性、均一で滑らかな表面質感を提供します。その他の考慮事項として、遮音性、耐熱性、振動減衰がコア材料の選択を決定します。
結論
要するに、さまざまな材料が性能面で互いに補完し合い、相乗効果を生み出し、ポリウレタン接着剤で作られた複合建材の総合性能が元の構成材料よりも優れ、さまざまな要件を満たします。フィラーや添加剤は、完成した複合材料を紫外線（UV）や火に強くすることもできます。先進の複合材料生産技術は、人々により多くの応用機会を提供し、さまざまな商業および住宅建築向けに高性能の複合材料をカスタマイズすることができます。
