JP2000119421A - 繊維強化複合材料 - Google Patents

繊維強化複合材料

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JP2000119421A
JP2000119421A JP29521098A JP29521098A JP2000119421A JP 2000119421 A JP2000119421 A JP 2000119421A JP 29521098 A JP29521098 A JP 29521098A JP 29521098 A JP29521098 A JP 29521098A JP 2000119421 A JP2000119421 A JP 2000119421A
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reinforced composite
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fiber reinforced
molding
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JP29521098A
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Taiji Kameoka
泰治 亀岡
Shinobu Ataka
忍 安宅
Keiichi Oda
敬一 小田
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐候性に優れた繊維強化複合材料をシートモ
ールディング法やバルクモールディング法で成形するに
あたり、その成形前の粘度特性及び成形時のフロー特性
を更に改良した繊維強化複合材料を提供する。 【解決手段】 (A)側鎖に下記式(1) (式中、Xは芳香族基又は脂環族基を示す)を樹脂10
00g中0.05〜1.0モル含むメタクリル酸エステ
ル共重合樹脂、(B)一分子中に2個以上のアクリロイ
ル又はメタクリロイル基を有する多価ビニルオリゴマ
ー、(C)架橋アクリルポリマー等の膨潤性樹脂微粒
子、及び、(D)ビニル単量体、からなる配合物に、強
化繊維及び二価金属の酸化物又は水酸化物を混合し増粘
させた後、加熱加圧成形してなる繊維強化複合材料であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱加圧条件下に
おいて高速成形が可能であって車両用部材、建築材料、
道路資材等において特に屋外使用に好適な、繊維強化複
合材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、繊維強化複合材料はプラスチ
ックの有する易加工性、非腐食性に機械的強度を付加し
うることから、車両用部材、建築資材、住設機器等に広
く利用されている。これらの繊維強化複合材料として
は、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂が樹脂成分
として広く用いられているが、いずれも耐侯性が不良な
ことから屋外使用においては塗装が必須であり、塗装を
必要としない繊維強化複合材料の提供が希求されてき
た。
【0003】一方、繊維強化複合材料の成形方法はハン
ドレーアップ法にはじまり、レジンインジェクション
法、コールドプレス法、プルトルージョン法、フィラメ
ントワインディング法、シートモールディング法(SM
C法)、バルクモールディング法(BMC法)等が各種
提案されているが、任意の形状の成形品を高速に生産す
るには、SMC法、BMC法の加熱加圧成形法が優れて
おり、これらの方法によって屋外使用可能な耐侯性に優
れた繊維強化複合材料が特に望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの要求を満たす
ため古くから、例えば、特開昭49−104937号公
報に示されているように、メタクリル酸エステルモノマ
ーおよびメタクリル樹脂からなるアクリル系複合材料の
提案がなされているが、従来開始された方法においては
成形前の粘度特性や成型時のフロー特性が得られず実用
化に至っていなかった。そこで、例えば特公平6−18
906号公報や特公平6−18907号公報に開示され
ているように、SMC法、BMC法等の加熱加圧成型方
法に適した繊維強化複合材料が提案されている。しかし
ながら、成型物の性能においては更なる改良されたもの
が望まれているのが現状である。
【0005】本発明は、耐侯性に優れた繊維強化複合材
料をSMC法またはBMC法で成型するにあたり、その
成型前の粘度特性および成型時のフロー特性を上記成型
方法に適するように、更に改善しようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化複合材
料は、 (A)側鎖に下記式(1)(化2)
【化2】 (式(1)中、Xは芳香族基または脂環族基を示す)を
樹脂1000g中0.05〜1.0モル含有するメタク
リル酸エステル共重合樹脂10〜40重量%、(B)一
分子中に2個以上のアクリロイルまたはメタクリロイル
基を含有する多価ビニルオリゴマー5〜40重量%、
(C)膨潤性樹脂微粒子1〜30重量%、および(D)
ビニル単量体20〜85重量%、からなる配合物に、強
化繊維および二価金属の酸化物または水酸化物を混合し
増粘せしめた後、加熱加圧成形してなるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明記載の(A)成分である共
重合樹脂は、特定の構造、すなわち下記式(1)(化
3)
【化3】 (式(1)中、Xは芳香族基または脂環族基を示す)を
側鎖に有している。この構造は、例えばヒドロキシエチ
ルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒ
ドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシプロピル
アクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒド
ロキシブチルアクリレートの如きヒドロキシ含有ビニル
単量体と、例えば無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタ
ル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ
無水フタル酸、無水ナジック酸等の芳香族または脂環族
酸無水物類との付加反応によって得られる単量体を共重
合するか、或いは上記ヒドロキシル基含有ビニル単量体
の共重合体に、上記の酸無水物類を付加反応することに
よって得られる。
【0008】本発明において、上記の構造を有する単量
体成分としては、アクリル酸エステル類またはメタクリ
ル酸エステル類が好適であり、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸イソブチル、メタクリル酸シクロヘキシル等が特
に好適であり、他のメタクリル酸エステル類、アクリル
酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレン、ビニル
トルエン、パラメチルスチレン、クロロスチレン等の芳
香族単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニ
ルエステル類、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲ
ン化ビニル単量体、アクリロニトリル、メタクリロニト
リル等の不飽和ニトリル類等を共重合成分として併用し
てもよい。
【0009】共重合樹脂中の上記の特定の構造のカルボ
キシル基の含有量は、樹脂1000g中0.05〜1.
0モルであり、この範囲において適正な成形前の粘度特
性および成形時のフロー特性が得られる。上記構造のカ
ルボキシル基は二価金属の酸化物または水酸化物とイオ
ン的に結合し、樹脂成分を効率良く増粘させて適正な成
形前の粘度特性(通常10万〜200万ポイズ/25
℃)を付与するとともに、加熱時にはイオン結合が適度
に解離して良好なフロー特性を示すものと考えられ、従
来提案されたアクリル酸またはメタクリル酸の如き不飽
和単量体の共重合樹脂においては実現しなかった性質を
示す。
【0010】本発明において、上記の特定のカルボキシ
ル基の含有量が樹脂1000g中0.05モル未満であ
っては増粘が不充分で、成型した複合材料の耐水性が低
下し不適当である。特に、0.2〜0.7モルの範囲が
好適である。
【0011】本発明記載の(B)成分である多価ビニル
オリゴマーとしては、多価アルコールとアクリル酸また
はメタクリル酸のエステル化物が用いられ、例えばエチ
レングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレン
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、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサン
ジオール、水添ビスフェノールA、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
ジペントール、ソルビトール、トリスヒドロキシエチル
イソシアヌレート等の多価アルコール類に上記多価アル
コールの多価グリシジルエーテル類、脂環族ポリエポキ
シド類、芳香族カルボン酸ジグリシジルエステル類もま
た多価アルコール成分として有用である。上記(B)の
多価ビニルオリゴマーは、成型物に耐熱性を付与し、ま
た、成型時に金型からの脱型を容易にする。
【0012】本発明記載の(C)成分である膨潤性樹脂
微粒子とは、メチルメタクリレートを主成分とするアク
リルポリマーであり、他の(メタ)アクリル系モノマー
や多官能架橋モノマーを共重合したものでもかまわない
が、メチルメタクリレートの含有量は90重量%以上で
あることが必須である。また、多官能架橋モノマーを含
む場合、その含有量は5重量%以下である事が望まし
い。ここで、用いられるメチルメタクリレート以外の
(メタ)アクリル系モノマーとしては、エチル(メタ)
アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、(メタ)
アクリル酸、また、多官能モノマーとしては、エチレン
グリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパ
ントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。アクリル
ポリマーの重合方法については特に限定しないが、この
際、得られるアクリルポリマーの分子量は、数平均分子
量で通常6万〜20万が好ましく、より好ましくは8万
〜12万の範囲である。アクリルポリマーの添加量は、
熱硬化性樹脂 100重量部に対し5〜50重量部であ
るが、使用時の樹脂組成物の粘度に応じて添加するのが
望ましく、無機フィラーや繊維強化材の量によっても調
整できる。この量が5重量部未満では、増粘が充分に行
われず、また、50重量部を越えると成形性が損なわれ
る。
【0013】上記したアクリルポリマーは、樹脂組成物
中のモノマー成分によって膨潤されることにより樹脂組
成物全体の粘度を増加させる作用をもつ。そのため、温
度や樹脂の種類に影響されにくく、特に熟成などの工程
を必要としない。また、アクリルポリマー中に吸着され
たモノマー分は、加熱圧縮成型時に出てきて反応成分と
して作用する。上記のようにして得られる成型用樹脂組
成物は、成型温度80〜160℃、成型圧力 20〜2
50Kg/cm2 で加熱圧縮成型される。
【0014】本発明記載の(D)成分であるビニル単量
体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸イソプロピル等のメタクリル酸エステ
ル類が好んで用いられ、スチレン等の芳香族単量体も併
用可能であるが、メタクリル酸エステル類が単量体の5
0重量%以上であることが好ましい。これらビニル単量
体は、樹脂成分を強化繊維中に十分含浸せしめる反応性
希釈剤としての役割を果たす。
【0015】前記(A),(B),(C)および(D)
成分の配合割合は、(A)が10〜40重量%、(B)
が5〜40重量%、(C)が1〜30重量%、(D)が
20〜85重量%を示すが、(A)が15〜30重量
%、(B)が10〜30重量%、(C)が5〜20重量
% 、(D)が40〜75重量%が最も好適である。
【0016】前記の樹脂形成成分(A),(B),
(C)および(D)に、ガラス繊維、カーボン繊維等に
代表される強化用繊維、増粘剤である二価金属の酸化物
または水酸化物、例えばマグネシウム、カルシウム、亜
鉛、ストロンチウム等、並びに公知のラジカル重合開始
剤、また必要に応じ、例えば水酸化アルミニウム、炭酸
カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ、アルミ
ナ、硅砂、ガラス球等の充填剤、低収縮化助剤、着色
剤、離型剤等を混合し、通常、常温〜50℃の温度に保
持して液状の配合物を、25℃における粘度を10万〜
200万ポイズに増粘せしめて切断、金型へのチャージ
を行い易い形にして実用に供する。
【0017】成型は通常80℃〜160℃に加熱された
金型において、20〜250Kg/cm2 の圧力で2分
〜20分加圧し、流動と硬化を同時に行わせて成型を行
うことによって本発明の繊維強化複合材料を得る。
【0018】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の繊維強化複合
材料をさらに詳細に説明する。
【0019】実施例 表1の実験番号1〜4(4は比較例)に示す単量体混合
物にアゾビスイソブチロニトリル10重量部を溶解し、
各々1000重量部のトルエンを入れた反応器に4時間
にわたって上記単量体混合物を連続的に添加し、その間
反応物の温度を90〜95℃に維持し、添加終了後アゾ
ビスイソブチロニトリル10重量部を更に追加して同温
度で3時間加熱攪拌した。しかる後に反応液をエバポレ
ーターに移し、減圧加熱してトルエンを蒸発除去して固
形の樹脂を得た。得られた樹脂のカルボキシル基量を苛
性カリ滴定法によって測定し併せて表1に記載した。
【0020】
【表1】 注1)樹脂番号 (1)〜(4) で各々用いたカルボキシル基含
有単量体は、次の表2に示した通りのものである。
【0021】
【表2】
【0022】バルクモールディングコンパウンドの製造 実験番号1 〜4 の各々の樹脂を用い、表3に示す多価ビ
ニルオリゴマー、ビニル単量体、重合開始剤、増粘剤、
充填剤、膨潤性樹脂微粒子、離型剤、5ミリにカットさ
れたガラス繊維を添加し混練する。これを24時間40
℃に放置してバルクモールディングコンパウンドを製造
した。
【0023】
【表3】
【0024】成形および成形物の評価 上記の各バルクモールディングコンパウンドを、上型(1
20℃) 、下型(110℃) の金型間にチャージし、50Kg/cm
2 の圧力で5分間、加圧、加熱成形して厚さ4mmの成形
品を得た。なお、実験番号5は比較例として不飽和ポリ
エステル系のバルクモールディングコンパウンドを上記
と同様な条件で成形品を得た。表4には外観、光沢、曲
げ強度、曲げ弾性率、耐侯性( サンシャインウェザオメ
ーター 500時間照射後の光沢保持率) を測定し記載し
た。
【0025】
【表4】
【0026】
【発明の効果】以上の実施例および比較例の結果からも
明らかなように、本発明の構成からなる繊維強化複合材
料は優れた特性を示すものであり、とりわけ、極めて良
好な耐候性を有するものである。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F072 AB09 AB10 AD09 AE12 AE13 AK05 AK16 AL02 AL17 4F204 AA21 AB04 AB07 AB11 AB16 AB19 AB25 AC04 AG02 FA01 FB01 FF01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)側鎖に下記式(1)(化1) 【化1】 (式(1)中、Xは芳香族基または脂環族基を示す)を
    樹脂1000g中0.05〜1.0モル含有するメタク
    リル酸エステル共重合樹脂10〜40重量%、(B)一
    分子中に2個以上のアクリロイルまたはメタクリロイル
    基を含有する多価ビニルオリゴマー5〜40重量%、
    (C)膨潤性樹脂微粒子1〜30重量%、および(D)
    ビニル単量体20〜85重量%、からなる配合物に、強
    化繊維および二価金属の酸化物または水酸化物を混合し
    増粘せしめた後、加熱加圧成形してなる繊維強化複合材
    料。
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Cited By (2)

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