JP2000102999A - ３層構成の成形品およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 機械特性、外観、質感および生産性に優れた
３層構成の成形品およびその製法を提供する。 【解決手段】 不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合
体、無機質充てん材および繊維長１２〜２６mmのガラス
繊維よりなるシートモールディングコンパウンド（Ｉ）
並びに不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合体、無機質
充てん材および繊維長０．５〜３mmのガラス繊維よりな
るバルクモールディングコンパウンド（II）を、（I
I）、（Ｉ）及び（II）の順に積層して成形してなる３
層構成の成形品ならびに金型に（II）、（Ｉ）及び上記
と同じ（II）の順に設置し、（Ｉ）の設置面積が金型の
投影面積の９０％以上、（II）の設置面積が（Ｉ）の面
積に対して１０％以上であり、かつ、（II）が（Ｉ）の
ほぼ中央とし、金型内で加熱圧縮して得られる３層構成
の成形品の製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械特性、外観、
質感および生産性に優れた３層構成の成形品およびその
製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合
体、無機質充てん材および繊維長１２ｍｍから２６ｍｍ
のガラス繊維よりなるシートモールディングコンパウン
ドを金型内で加熱圧縮して得られる成形品は、機械特性
および生産性に優れる反面、表面平滑性などの外観に劣
る。不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合体、無機質充
てん材および繊維長０．５mmから６mmのガラス繊維より
なるバルクモールディングコンパウンドを金型内で加熱
圧縮して得られる成形品は、表面平滑性などの外観に優
れる反面、機械特性および生産性に劣る。また、シート
モールディングコンパウンドと模様付きのシートを金型
内で一体加熱圧縮し、表面を加飾した成形品、シートモ
ールディングコンパウンドを金型内で加熱圧縮して得ら
れる成形品表面に塗装した加飾した形成品があるが、成
形品の質感に劣る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械特性、
外観、質感および生産性に優れた３層構成の成形品およ
びその製法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ビニル重合体、無機質充てん材および繊維
長１２〜２６mmのガラス繊維よりなるシートモールディ
ングコンパウンド（Ｉ）並びに不飽和ポリエステル樹
脂、ビニル重合体、無機質充てん材および繊維長０．５
〜３mmのガラス繊維よりなるバルクモールディングコン
パウンド（II）よりなり、バルクモールディングコンパ
ウンド（II）、シートモールディングコンパウンド
（Ｉ）及びバルクモールディングコンパウンド（II）の
順に３層構成の成形品に関する。

【０００５】また、本発明は、金型に不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビニル重合体、無機質充てん材および繊維長
０．５〜３mmのガラス繊維よりなるバルクモールディン
グコンパウンド（II）、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ル重合体、無機質充てん材および繊維長１２〜２６mmの
ガラス繊維よりなるシートモールディングコンパウンド
（Ｉ）、上記と同じバルクモールディングコンパウンド
（II）の順に設置し、シートモールディングコンパウン
ド（Ｉ）の設置面積が金型の投影面積の９０％以上、バ
ルクモールディングコンパウンド（II）の設置面積がシ
ートモールディングコンパウンド（Ｉ）の面積に対して
１０％以上であり、かつ、バルクモールディングコンパ
ウンド（II）がシートモールディングコンパウンド
（Ｉ）のほぼ中央とし、金型内で加熱圧縮して得られる
請求項１記載の３層構成の成形品の製法に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のシートモールディングコ
ンパウンド（Ｉ）の配合および製法に特に制限はなく、
ガラス繊維を除いた状態での粘度が８０００Pa・s（４０
℃）以上、より好ましくは１２０００Pa・s以上、さらに
好ましくは１５０００Pa・s以上とされる。粘度が８００
０Pa・s未満だと、金型内で加熱圧縮するときに、バルク
モールドコンパウンド（II）の流動応力によりシートモ
ールディングコンパウンド（Ｉ）が破断され、均一な３
層構成の成形品が得られず、さらに成形品に反りが発生
しやすくなる。シートモールディングコンパウンド
（Ｉ）の粘度は２００００Pa・s（４０℃）以下とされる
ことが好ましい。粘度が大きくなりすぎると金型内流動
性が低下する。

【０００７】本発明のバルクモールディングコンパウン
ド（II）の配合および製法に特に制限はなく、目的とす
る成形品の特性および外観により設定され、ガラス繊維
を除いた状態での粘度が、好ましくは３０から１２００
０Pa・s（４０℃）、より好ましくは５０００から１００
００Pa・s（４０℃）の範囲とされる。粘度が３０００Pa
・s（４０℃）未満だとベト付きが大きく作業性が低下
し、１２０００Pa・s（４０℃）を越える場合は、シート
モールディングコンパウンド（Ｉ）が破断され、均一な
３層構造の成形品が得られず、さらに成形品に反りが発
生しやすくなる。

【０００８】シートモールディングコンパウンド（Ｉ）
及びバルクモールディングコンパウンド（II）のそれぞ
れにおいて、不飽和ポリエステル樹脂（不飽和ポリエス
テル及び重合性単量体）１００重量部に対してビニル重
合体２〜２０重量部、無機質充填材１００〜３００重量
部配合されることが好ましく、ガラス繊維は、不飽和ポ
リエステル樹脂、ビニル重合体及び無機質充填材の総量
１００重量部に対して、２０〜６０重量部配合されるこ
とが好ましい。

【０００９】本発明におけるシートモールディングコン
パウンド（Ｉ）及びバルクモールディングコンパウンド
（II）のそれぞれにおいて不飽和ポリエステル樹脂は、
α，β−不飽和多塩基酸又はその無水物を必須成分とし
て含む多塩基酸成分と多価アルコールを反応させて得ら
れる不飽和ポリエステル樹脂及び重合性単量体含有して
なるものである。

【００１０】本発明において、不飽和ポリエステルの合
成原料であるα，β−不飽和多塩基酸又はその無水物と
しては、例えば、α，β−不飽和二塩基酸又はその無水
物、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シト
ラコン酸、無水マレイン酸、これらの無水物などが挙げ
られる。これらは、２種以上併用してもよい。多塩基酸
成分としては、不飽和基の濃度を調節すること、可撓
性、耐熱性などの特性を付与するために、α，β−不飽
和多塩基酸又はその無水物のほか、飽和多塩基酸又はそ
の無水物を併用するのが好ましい。このとき、α，β−
不飽和多塩基酸又はその無水物としては、多塩基酸成分
のうち、４０モル％以上とするのが好ましい。α，β−
不飽和多塩基酸又はその無水物が４０モル％より少なく
なると得られる成形品の強度が漸次低下する傾向を示
す。このことから、α，β−不飽和多塩基酸又はその無
水物が、４５〜８０モル％であるのがより好ましく、５
０〜７０モル％であることが特に好ましい。

【００１１】併用される飽和多塩基酸又はその無水物と
しては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フ
タル酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタ
ル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸、グルタル酸、アジピン酸、セバチン酸、トリメリッ
ト酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ダイマー
酸、こはく酸、アゼライン酸、ロジン−マレイン酸付加
物などが挙げられる。これらは、２種以上を併用しても
よい。

【００１２】不飽和ポリエステルのもう一つの合成原料
である多価アルコールとしては、エチレングリコール、
ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロ
ピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−
シクロヘキサンジオール、水素添加ビスフェノールＡ等
の二価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン等の三価アルコール、ペンタエリスリトール等の四価
アルコールなどが挙げられる。これらは、２種以上を併
用してもよい。

【００１３】多塩基酸成分と多価アルコールとは、当量
比で、多塩基酸成分を１とするとき、多価アルコールを
１〜１．３の範囲で使用することが好ましく、１．０３
〜１．０５の範囲で使用することがより好ましい。多価
アルコールが少なくなると、得られる不飽和ポリエステ
ル樹脂の分子量が小さくなる傾向にあり、多くなると酸
価が小さくなって増粘剤による増粘の進行が遅くなる傾
向がある。

【００１４】不飽和ポリエステルの製造方法としては、
従来から公知の方法によることができる。例えば、多塩
基酸成分、多価アルコール成分とを縮合反応させ、両成
分が反応するときに生じる縮合水を系外に除きながら進
められる。縮合水を系外に除去することは、好ましくは
不活性気体を通じることによる自然留出又は減圧留出に
よって行われる。縮合水の留出を促進するため、トルエ
ン、キシレンなどの溶剤を共沸成分として系中に添加す
ることもできる。反応の進行は、一般に反応により生成
する留出分量の測定、末端の官能基の定量、反応系の粘
度の測定などにより知ることができる。

【００１５】反応の温度は１５０℃以上とすることが好
ましく、また酸化による副反応を防止するためにチッ
素、二酸化炭素などの不活性気体を通気しながら反応さ
せることが好ましい。このことから、反応装置として
は、ガラス、ステンレス製等のものが選ばれ、撹拌装
置、水とアルコール成分の共沸によるアルコール成分の
留出を防ぐための分留装置、反応系の温度を高める加熱
装置、この加熱装置の温度制御装置、チッ素など不活性
気体の吹込み装置等を備えた反応装置を用いるのが好ま
しい。

【００１６】本発明に用いられる重合性単量体として
は、例えば、スチレン、クロルスチレン、ジビニルベン
ゼン、ターシャリブチルスチレン、臭化スチレン等のス
チレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のメタクリ
ル酸又はアクリル酸のアルキルエステル、β−ヒドロキ
シメタクリル酸エチル、β−ヒドロキシアクリル酸エチ
ル等のメタクリル酸又はアクリル酸のヒドロキシアルキ
ルエステル、ジアリルフタレート、アクリルアミド、フ
ェニルマレイミドなどがあげられる。また、エチレング
リコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジ
メタクリレート、トリメチールプロパントリメタクリレ
ートなどの多官能のメタクリル酸又はアクリル酸のエス
テル類を用いることもできる。

【００１７】不飽和ポリエステルと重合性単量体、硬化
剤とを配合し、必要により重合禁止剤などを加えて不飽
和ポリエステル樹脂とされる。このときの不飽和ポリエ
ステルと重合性単量体との配合割合は、両者の合計量を
１００重量部とするとき、不飽和ポリエステルが２５〜
８０重量部、重合性単量体が７５〜２０重量部とするの
が好ましい。２５重量部未満であると不飽和ポリエステ
ル樹脂の粘度が低すぎてシート状に塗布しにくく、ま
た、沈降等のため他の成分と均一に混合しにくくなり、
さらに、得られる繊維強化成形材料を成形しても硬化収
縮率が大きく、成形品に割れ、クラック等が生じる場合
がある。不飽和ポリエステルが８０重量部を超えると、
粘度が高すぎて塗布したり、他の成分と混合しにくくな
る場合がある。このことから、不飽和ポリエステルが４
０〜６５重量部、重合性単量体が６０〜３５重量部とす
るのがより好ましい。

【００１８】硬化剤としては、ケトンパーオキサイド
類、パーオキシジカーボネート類、ハイドロパーオキサ
イド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシケター
ル類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステ
ル類、アルキルパーエステル類などが挙げられる。硬化
剤の量は、成形サイクルのみではなく材料の保存性、色
ムラ等の面に影響があるため、それぞれに応じて決定さ
れる。材料の保存性、成形サイクルの面から前記不飽和
ポリエステル及び重合性単量体の総量に対して０．５〜
５重量％が好ましく、より好ましくは１〜３重量％であ
る。

【００１９】重合禁止剤としては、ｐ−ベンゾキノン、
ナフトキノン、トルキノン、ハイドロキノン、モノ−ｔ
−ブチルハイドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン
等が挙げられる。重合禁止剤は、前記不飽和ポリエステ
ル樹脂と重合性単量体との総量に対して０．５重量％以
下で使用されることが好ましい。硬化剤を配合したとき
は、貯蔵安定性のため、０．０５重量％以上含有させる
ことが好ましい。

【００２０】本発明で用いられる無機質充填材として
は、珪砂、炭酸カルシウム、タルク、クレー等などが挙
げられる。

【００２１】本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物に
は、さらに、低収縮剤、増粘剤、硬化剤、離型剤、安定
剤等が適宜配合される。

【００２２】低収縮剤としては、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ブ
タジエンゴム等のビニル重合体、ポリカプロラクトン、
脂肪族飽和ポリエステルなどが用いられる。使用量は、
成形品の収縮率や表面平滑性、表面光沢を考慮して決定
され、特に制限はない。

【００２３】増粘剤としては、酸化マグネシウム、水酸
化マグネシウム、酸化カリウム、水酸化カリウム等が用
いられるが、一般的には酸化マグネシウムが用いられ
る。増粘剤の量は、成形材の作業性に応じて決定される
が、前記不飽和ポリエステル樹脂及び重合性単量体の総
量に対して、０．５〜５重量％が好ましく、より好まし
くは０．７〜２重量％である。増粘剤が少なすぎると樹
脂組成物の粘度が上昇しない場合がある。また増粘剤が
多すぎると粘度が上昇し過ぎて制御できなくなる場合が
ある。

【００２４】離型剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸カルシウム等が使用される。離型剤の量は、前
記不飽和ポリエステル樹脂及び重合性単量体の総量に対
して、１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは２〜
４重量％である。離型剤の量が少なすぎると１重量部未
満では成形品が型に付き、脱型しづらく、また成形品に
クラック等が入る場合がある。また、離型剤が多すぎる
と成形品強度が低下する傾向にある。

【００２５】シートモールディングコンパウンド及びバ
ルクモールディングコンパウンドは、それぞれ、通常の
シートモールディングコンパウンド製造装置又はバルク
モールディングコンパウンド製造装置を用いて製造する
ことができる。シートモールディングコンパウンドの場
合、調合樹脂を、離型フィルム上に均一の厚さとなるよ
うに塗布し、この上に所定の長さにカットされたガラス
繊維等の補強材を均一に散布し、さらにこの上に調合樹
脂を塗布した他のフィルムを、散布した補強材が調合樹
脂で挾まれるるようにして重ね合わせ、これをロールに
巻き取り、必要に応じて熟成等を行ってシート状成形材
料とすることができる。増粘剤を配合した場合には室温
〜６０℃の温度に加熱して熟成することが好ましい。

【００２６】離型フィルムとしては、ポリエチレンフィ
ルム、ポリプロピレンフィルム等を用いることができ
る。バルクモールディングコンパウンドの場合、前記し
た不飽和ポリエステル樹脂組成物に補強繊維が混合され
るが、これらに使用される成分の混合順序については特
に制限はない。

【００２７】本発明の３層構成の成形品は、金型にバル
クモールディングコンパウンド（II）、シートモールデ
ィングコンパウンド（Ｉ）及びバルクモールディングコ
ンパウンド（II）の順に設置し、シートモールディング
コンパウンド（Ｉ）の設置面積が金型の投影面積（金型
面全体を水平方向に保ったときの水平面への投影面積）
の９０％以上、バルクモールディングコンパウンド（I
I）の設置面積がシートモールディングコンパウンド
（Ｉ）の面積に対して１０％以上であり、かつ、バルク
モールディングコンパウンド（II）がシートモールディ
ングコンパウンド（Ｉ）のほぼ中央とし、金型内で加熱
圧縮して得られる。シートモールディングコンパウンド
（Ｉ）の設置面積が金型の投影面積の９０％未満だと成
形品端部は均一な３層構成の成形品とはならず、この部
分の機械特性は低下する。より好ましくはほぼ１００％
とされる。

【００２８】また、バルクモールディングコンパウンド
（II）の設置面積がシートモールディングコンパウンド
（Ｉ）の面積に対して１０％未満の場合、シートモール
ディングコンパウンド（Ｉ）が破断され、均一な３層構
成の成形品が得られず、さらに反りが発生しやすくな
る。さらに、バルクモールディングコンパウンド（II）
の設置場所はシートモールディングコンパウンド（Ｉ）
のほぼ中央とされ、中央より著しくかたよっている場合
はシートモールディングコンパウンド（Ｉ）が破断し均
一な３層構成の成形品が得られず、シートモールディン
グコンパウンド（Ｉ）の上下に設置されるバルクモール
ディングパウンド（II）の重量は同重量が好ましい。

【００２９】

【実施例】以下において、「部」は、「重量部」を意味
する。 実施例１ 〔不飽和ポリエステル樹脂の合成〕テレフタル酸９９６
部、プロピレングリコール５０６部、ネオペンチルグリ
コール３１２部およびエチレングリコール３７２部を、
温度計、チッ素吹き込み管、精留塔および撹拌装置を備
えた３リットルのフラスコに仕込み、マントルヒータを
用いて加熱して５時間で２３０℃まで昇温した。その後
２２０℃まで冷却し、保温して酸価が１２になった時点
で冷却し、無水マレイン酸８８２部を加え、再度５時間
で２１５℃まで昇温した。その後２１０℃まで冷却して
酸価が１８となった時点で冷却し、反応を終了させた。

【００３０】〔不飽和ポリエステル樹脂組成物の調製〕
不飽和ポリエステル樹脂６２０部を重合性単量体である
スチレン３８０部に溶解し、ついで重合禁止剤として、
ハイドロキノン０．０２部を溶解した。この不飽和ポリ
エステル樹脂組成物の２５℃における粘度は１．５４Pa
・sであり、色相はガードナ数で１以下であった。

【００３１】不飽和ポリエステル樹脂組成物（ａ）８０
０部、数平均分子量８０，０００のポリスチレン６０部
をスチレン１４０部に溶解した溶液２００部、ｔ−ブチ
ルパーベンゾエート（日本油脂株式会社製のパーブチル
Ｚ（商品名）を使用した）１０部、代表粒径０．６２μ
ｍの炭酸カルシウム、１３００部およびステアリン酸亜
鉛４０部を加え、カウレス型翼で充分に混合した。この
混合物（ａ）の粘度は２５℃で３９Pa・sであった。この
混合物に酸化マグネシウム８部を加え、よく撹拌し、４
０℃で４８時間熟成させた調合樹脂（ａ）を調製した。
調合樹脂（ａ）の粘度は、４０℃で４１５０Pa・sであっ
た。

【００３２】〔シートモールディングコンパウンドの作
製〕調合樹脂（ａ）を用いて、デュアルワイヤメッシュ
方式のＳＭＣ製造装置により、ガラス含有量を３２重量
％とし、保護離型フィルムとして厚さ５０μｍのポリプ
ロピレンフィルムを用いてシート状とし、４０℃の熟成
炉で３日間熟成させてシートモールディングコンパウン
ド（ａ）を作製した。作製したシートモールディングコ
ンパウンド（ａ）の粘度は、４０℃で、１５４００Pa・s
であった。

【００３３】実施例２ 〔バルクモールディングコンパウンドの作製〕実施例１
で得た不飽和ポリエステル樹脂組成物８００部、数平均
分子量８００００のポリスチレン６０部をスチレン１４
０部に溶解させた溶液２００部、ｔ−ブチルパーベンゾ
エート１０部、代表粒径８μｍの水酸化アルミニウム３
０００部、ステアリン酸亜鉛４０部、繊維長１．５mmの
ガラス繊維２００部および酸化マグネシウム６部を加
え、ニーダにて混練りし、４０℃で４８時間熟成させバ
ルクモールディングコンパウンド（ｂ）を得た。得られ
たバルクモールディングコンパウンド（ｂ）の粘度は、
４０℃で８０００Pa・sであった。

【００３４】実施例３ 寸法２２０×２２０の平板金型を用い、実施例２で得た
バルクモールディングコンパウンド（ｂ）、実施例１で
得たシートモールディングコンパウンド（ａ）、実施例
２で得たバルクモールディングコンパウンド（ｂ）を下
から順に、バルクモールディングコンパウンド（ｂ）の
設置面積がシートモールディングコンパウンド（ａ）の
面積に対して８０％、シートモールディングコンパウン
ド（ａ）の設置面積が金型の面積に対して９５％で設置
し、成形条件１４０℃／１２５℃、成形圧力８MPaで成
形したところ均一な３層構成を持ち、反りのない平板成
形品が得られた。

【００３５】比較例１ 寸法２２０×２２０の平板金型を用い、実施例２で得た
バルクモールディングコンパウンド（ｂ）、実施例１で
得たシートモールディングコンパウンド（ａ）、実施例
２で得たバルクモールディングコンパウンド（ｂ）を下
から順に、バルクモールディングコンパウンド（ｂ）の
設置面積がシートモールディングコンパウンド（ａ）の
面積に対して３０％、シートモールディングコンパウン
ド（ａ）の設置面積が金型の面積に対して９５％で設置
し、成形条件１４０℃／１２５℃、成形圧力８MPaで成
形したところ、端部にシートモールディングコンパウン
ド（ａ）がバルクモールディングコンパウンド（ｂ）に
浸入した不均一な構成を持ち、反りのある平板成形が得
られた。

【００３６】

【発明の効果】本発明の３層構成の成形品および製法に
より、機械特性、外観、質感および生産性に優れたカウ
ンタトップ、壁パネルなどを製造できる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 25:00 67:00 105:12 503:04 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合
   体、無機質充てん材および繊維長１２〜２６mmのガラス
   繊維よりなるシートモールディングコンパウンド（Ｉ）
   並びに不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合体、無機質
   充てん材および繊維長０．５〜３mmのガラス繊維よりな
   るバルクモールディングコンパウンド（II）を、バルク
   モールディングコンパウンド（II）、シートモールディ
   ングコンパウンド（Ｉ）及びバルクモールディングコン
   パウンド（II）の順に積層して成形してなる３層構成の
   成形品。
2. 【請求項２】 金型に不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
   重合体、無機質充てん材および繊維長０．５〜３mmのガ
   ラス繊維よりなるバルクモールディングコンパウンド
   （II）、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル重合体、無機
   質充てん材および繊維長１２〜２６mmのガラス繊維より
   なるシートモールディングコンパウンド（Ｉ）及び上記
   と同じバルクモールディングコンパウンド（II）の順に
   設置し、シートモールディングコンパウンド（Ｉ）の設
   置面積が金型の投影面積の９０％以上、バルクモールデ
   ィングコンパウンド（II）の設置面積がシートモールデ
   ィングコンパウンド（Ｉ）の面積に対して１０％以上で
   あり、かつ、バルクモールディングコンパウンド（II）
   がシートモールディングコンパウンド（Ｉ）のほぼ中央
   とし、金型内で加熱圧縮して得られる請求項１記載の３
   層構成の成形品の製法。