JP2000343617A - 繊維強化プラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オープンモールド工法によってＦＲＰを成形
するに際し、層内の気泡や空洞の発生を著しく抑制して
品質に優れた成形品を得ることができ、脱泡工程を簡略
化しても層内の気泡や空洞の発生を抑制し、しかも表面
に繊維の毛羽立ちがなく、外観品質に優れ、強度にも優
れた成形品を得ることができる繊維強化プラスチック成
形品の製造方法を提供する。 【解決手段】 スプレイアップ機により樹脂組成物およ
び繊維強化材を成形型に吹き付けた後、その上に繊維強
化材の粉末を吹き付けることを特徴とする繊維強化プラ
スチック成形品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック（以下、ＦＲＰと記すことがある）成形品の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄化槽、浴槽などの繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造法の中でハンドレイアップ成形法や、ス
プレイアップ成形法のオープンモールド成形法は、常温
常圧で多品種少量生産が可能であり、また、設備費が安
いことから広く採用されている。この中でもスプレイア
ップ成形法は、予め製作した型の表面に、必要に応じて
ゲルコート層を設け、その表面にガラス繊維等の短繊維
（繊維強化材）及び不飽和エステル等を含む樹脂組成物
を吹き付けて繊維補強層を形成する方法であるが、形成
された繊維補強層の層内に大小の気泡が混入するため、
繊維補強層の硬化にあたっては脱泡ロールを用いて気泡
を除去する脱泡作業が欠かせないものとなっている。

【０００３】このようなスプレイアップ成形法において
は、繊維補強層を形成する繊維強化材や樹脂組成物の飛
散、樹脂組成物に含まれるスチレンモノマー等の溶剤の
発散などが生じるため、安全衛生上好ましくない環境下
での成形作業が強いられ、さらに脱泡作業の機械化が困
難で人手作業によらなければならず、成形に時間がかか
り、しかも脱泡作業には熟練を要するため、生産性、品
質確保などに問題があった。

【０００４】これらの問題を解決する方法として、特開
昭６３−２９３０３８号公報には、切断した繊維と樹脂
組成物の混練物である繊維強化プラスチック材料を、圧
送ポンプでホース内に圧送し、塗布ノズルで成形型の表
面に塗布することにより、脱泡作業を不要とした繊維強
化プラスチック成形品の製造法が提案されている。しか
しながら、この方法では、１２．５mm以上の長さに切断
した繊維では繊維同士の絡みが発生してかたまりができ
るため、繊維強化プラスチック材料を成形型の表面に均
一に塗布することが困難であり、また、ガラス含有量が
少ないため、成形品の強度が低くなり、さらに混練した
材料の粘度が上昇して成形型に塗布する際に気泡が混入
し易いという問題があった。

【０００５】また、特開平５−２３９２５９号公報に
は、熱硬化性樹脂と球状の中空充填材及び／又は星状の
充填材を含む樹脂組成物と、繊維強化材とをスプレイア
ップ機を用いて成形型の表面に塗布することにより、ロ
ーラ等による脱泡工程を不要とした繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造方法が提案されている。しかしながら、
この方法では、繊維強化材の含有量が高い場合には、樹
脂組成物と繊維強化材の濡れが低下して表面に繊維の毛
羽立ちの発生や成形品内部に大きな気泡が残存するため
ローラ等による脱泡工程が必要となる。また、繊維強化
材が少ない場合には、繊維の毛羽立ちや成形品内部の大
きな気泡は減少するものの、成形品の強度が低下すると
いう問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１〜４記載の発
明は、オープンモールド工法によってＦＲＰを成形する
に際し、層内の気泡や空洞の発生を著しく抑制して品質
に優れた成形品を得ることができ、脱泡工程を簡略化し
ても層内の気泡や空洞の発生を抑制し、しかも表面に繊
維の毛羽立ちがなく、外観品質に優れ、強度にも優れた
成形品を得ることができる繊維強化プラスチック成形品
の製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スプレイアッ
プ機により樹脂組成物および繊維強化材を成形型に吹き
付けた後、その上に繊維強化材の粉末を吹き付けること
を特徴とする繊維強化プラスチック成形品の製造方法に
関する。また、本発明は、樹脂組成物および繊維強化材
の総量７５〜９５重量部に対して繊維強化材の粉末が５
〜２５重量部（ここで、樹脂組成物、繊維強化材および
繊維強化材の粉末の総量が１００重量部となるようにす
る）となるように吹き付ける前記の繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造方法に関する。

【０００８】また、本発明は、樹脂組成物および繊維強
化材の粉末の総量６０〜９０重量部に対して繊維強化材
が４０〜１０重量部（ここで、樹脂組成物、繊維強化材
および繊維強化材の粉末の総量が１００重量部となるよ
うにする）となるように吹き付ける前記の繊維強化プラ
スチック成形品の製造方法に関する。また、本発明は、
樹脂組成物および繊維強化材をこれらの混合物が成形型
に１〜３mmの厚さになるように吹き付ける前記の繊維強
化プラスチック成形品の製造方法に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における樹脂組成物として
は、不飽和ポリエステル樹脂組成物、ビニルエステル樹
脂組成物等が使用されるが、特に、不飽和ポリエステル
樹脂組成物が好ましい。不飽和ポリエステル樹脂組成物
は、不飽和ポリエステル、重合性単量体、硬化剤及び必
要に応じて使用される種々の添加剤を含有してなるもの
である。本発明に用いられる不飽和ポリエステルは、不
飽和二塩基酸及び／又はその酸無水物と必要に応じて用
いられるその他の多塩基酸とを含む酸成分と、アルコー
ル成分とを用いて公知の方法で合成して得られる。

【００１０】不飽和二塩基酸及びその酸無水物として
は、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン
酸、無水マレイン酸などが用いられ、これらのうち２種
以上を併用してもよい。不飽和二塩基酸又はその酸無水
物は、酸成分中１〜１００モル％使用されることが好ま
しい。また、これらは、成形品に適度な硬さを付与し、
しかも脆くなりすぎないためには、酸成分中２０〜９０
モル％使用することがより好ましく、特に３０〜７０モ
ル％使用されることが好ましい。

【００１１】必要に応じて用いられるその他の多塩基酸
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、トリメリット酸、無水トリメリット酸、こ
はく酸、アゼライン酸、アジピン酸、テトラヒドロフタ
ル酸、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、エンドメチレンテトラ
ヒドロ無水フタル酸、アントラセン−無水マレイン酸付
加物、ロジン−無水マレイン酸付加物、ヘット酸、無水
ヘット酸、テトラクロロフタル酸、テトラクロロ無水フ
タル酸等の塩素化多塩基酸、テトラブロモフタル酸、テ
トラブロモ無水フタル酸等のハロゲン化多塩基酸などが
用いられる。これらは２種以上を併用してもよい。これ
らは、酸成分全体が１００重量％になるように調整して
使用される。

【００１２】アルコール成分としては、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、
１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ル、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール
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用いられ、これらのうち２種以上を
併用してもよい。

【００１３】酸成分とアルコール成分の反応は、主に縮
合反応を進めることにより行われ、両成分が反応する際
に生ずる水などの低分子物質を系外へ脱離させることに
より進行する。酸成分とアルコール成分は、酸成分１当
量に対してアルコール成分を１〜１．３当量使用するこ
とが好ましく、１．０３〜１．２当量使用することがよ
り好ましい。

【００１４】重合性単量体としては、スチレン、ビニル
トルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ジビ
ニルベンゼン、メタクリル酸メチル等の（メタ）アクリ
ル酸エステル〔（メタ）アクリル酸は、メタクリル酸及
びアクリル酸を意味する。以下同様〕、酢酸ビニルなど
が用いられ、これらのうち２種以上を併用してもよい。

【００１５】不飽和ポリエステルと重合性単量体は、硬
化度と粘度を考慮して、前者３０〜８０重量％に、後者
２０〜７０重量％使用することが好ましく、特に、前者
３５〜６５重量％及び後者３５〜６５重量％使用するこ
とが好ましい。

【００１６】前記した硬化剤としては、メチルエチルケ
トンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クメ
ンハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド
等の有機過酸化物を硬化触媒として用いることができ
る。これらの有機過酸化物は、不飽和ポリエステル樹脂
に対して通常０．５〜３．０重量％の割合で配合され
る。硬化剤は、別途に用意し、樹脂組成物の使用直前又
は使用時に混合されることが好ましい。硬化剤は、キシ
レン、トルエン等の有機溶剤、ジメチルフタレート、ジ
オクチルフタレート等の液状可塑剤等に溶解して使用す
ることが好ましい。

【００１７】本発明における不飽和ポリエステル樹脂組
成物には、必要に応じてハイドロキノン、ピロカテコー
ル、２，６−ジ−ターシャリーブチルパラクレゾール等
の重合禁止剤、硬化促進剤、染料、可塑剤、紫外線吸収
剤、シリカ粉、アスベスト粉、水素化ヒマシ油、脂肪酸
アミド等の公知の揺変剤、炭酸カルシウム、チタン等の
比重の大きい充填剤、シリカバルーン、ガラスバルーン
等の比重の小さい充填材、安定剤などの各種添加剤を配
合してもよい。

【００１８】硬化促進剤として、ナフテン酸コバルト、
オクテン酸コバルト等の金属石けん類、ジメチルベンジ
ルアンモニウムクロライド等の第４級アンモニウム塩、
アセチルアセトン等のβ−ジケトン類、ジメチルアニリ
ン、Ｎ−エチル−メタトルイジン、トリエタノールアミ
ン等のアミン類などを用いることができる。この硬化促
進剤の配合割合には特に制限はなく、要求される硬化性
に応じて適宜決定されるが、好ましくは不飽和ポリエス
テルと重合性単量体の総量に対して、０．００５〜５重
量％使用される。

【００１９】不飽和ポリエステル樹脂組成物は、不飽和
ポリエステル樹脂、重合性単量体及び必要に応じて各種
添加剤を配合し、これとは別個に硬化剤を用意し、使用
直前又は使用時に硬化剤を混合することが好ましい。硬
化剤は、キシレン、トルエン等の有機溶剤、ジメチルフ
タレート、ジオクチルフタレート等の液状可塑剤等に溶
解して使用することが好ましい。

【００２０】本発明における繊維強化材としては、特に
制限はなく、公知の各種の繊維強化材及びカップリング
剤で表面処理された繊維強化材を用いることができ、例
えば、ガラス繊維、炭素繊維、有機合成繊維、ウィスカ
ー、セラミック繊維、金属繊維、天然植物繊維などが挙
げられる。

【００２１】繊維強化材は、成形品の強度と成形性の観
点から、樹脂組成物および繊維強化材の粉末の総量６０
〜９０重量部に対して繊維強化材が１０〜４０重量部
（ここで、樹脂組成物、繊維強化材および繊維強化材の
粉末の総量が１００重量部となるようにする）になるよ
うに吹き付けることが好ましく、１５〜３５重量部とな
るように吹き付けることがより好ましい。また、樹脂組
成物と繊維強化材は、２〜１５kg／分の吐出量で成形型
に吹き付けることが好ましい。

【００２２】繊維強化材としては、ガラスロービングが
好ましい。繊維強化材の長さ（ガラスロービングの切断
長さ）は、５〜５０mmの範囲が好ましく、特に成形型に
吹き付けられた混合物のタレを防止し、気泡の巻き込み
を低減するという観点からは１０〜４０mmであることが
好ましく、さらに、１２〜２５mmであることが好まし
い。

【００２３】本発明における繊維強化材の粉末は、ガラ
ス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミ
ナ繊維、炭化ケイ素繊維等の粉末であり、成形品の空洞
率と強度を考慮すると繊維径は５〜２０μｍが好まし
く、特に８〜１３μｍが好ましい。また繊維長さは０．
０１〜１．０μｍが好ましく、特に０．０３〜０．８μ
ｍが好ましい。また、繊維強化材の粉末は、成形品に気
泡が残らず空洞率を低くし、強度を良好なものとする観
点から、樹脂組成物および繊維強化材の総量７５〜９５
重量部に対して繊維強化材の粉末が５〜２５重量部（こ
こで、樹脂組成物、繊維強化材および繊維強化材の粉末
の総量が１００重量部となるようにする）になるように
吹き付けることが好ましく、１０〜２０重量部になるよ
うに吹き付けることがより好ましい。

【００２４】本発明でＦＲＰ成形品の製造は、スプレイ
アップ成形法により行われるが、この方法では、予め製
作した成形型の表面に、必要に応じて離型剤の塗布、ゲ
ルコート層の形成を行い、その表面に繊維強化材と樹脂
組成物をスプレイアップ機等を用いてスプレイし、アル
ミニウム製又は豚毛製の脱泡ロールを用いてロール掛け
するなどの脱泡作業を行った後に硬化させ、ＦＲＰ成形
品を製造する。繊維強化材と樹脂組成物はそれぞれ別々
に、あるいは、同時に吹き付けられてもよく、一つのス
プレーガンから繊維強化材と樹脂組成物が空中で合流す
るように吹き付けてもよい。

【００２５】本発明において、成形型とスプレイガンの
距離は、特に制限はないが、この距離が長すぎると気泡
の混入が多くなりやすく、短すぎると樹脂組成物及び繊
維強化材の飛散が多くなるとことから４００〜１２００
mmとすることが好ましく、５００〜７００mmであること
がさらに好ましい。また、成形型に吹き付けられた混合
物の気泡の巻き込みを低減し、さらに破泡性を向上させ
る観点から、樹脂組成物および繊維強化材を成形型に吹
き付ける１回の厚さを１〜３mmとした後で繊維強化材の
粉末を吹き付けることが好ましい。樹脂組成物および繊
維強化材を成形型に厚さを１〜３mmとしなるようにき付
け次いで繊維強化材の粉末を吹き付ける工程を複数回繰
り返してもよい。

【００２６】本発明において、繊維強化材の粉末を吹き
付ける方法については特に制限はなくスプレイ式のガン
等が用いられる。このスプレイ式のガン等を用いて繊維
強化材の粉末を吹き付ける時の吐出量は、気泡の巻き込
みと破泡性を考慮すると０．１〜５kg／分とすること好
ましい。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらによって制限されるものではない。なお、
例中特に断らない限り「部」は「重量部」、「％」は
「重量％」を意味する。

【００２８】合成例（不飽和ポリエステル樹脂組成物Ａ
の製造） 無水マレイン酸５モル、無水フタル酸５モル、ジエチレ
ングリコール４モル、プロピレングリコール７モルを、
攪拌機、コンデンサ、温度計及び不活性ガス導入口付き
の２リットルの四つ口フラスコに仕込み、窒素ガス導入
下に、２１０℃で常法により反応させた。得られた不飽
和ポリエステル５５部にスチレン４５部及びこの混合物
に対してハイドロキノン２００ppmを加えて不飽和ポリ
エステル樹脂組成物Ａを得た。

【００２９】実施例１〜３ 合成例で製造した不飽和ポリエステル樹脂組成物Ａ １
００部、揺変剤（シリカ粉、商品名アエロジル＃２０
０、日本アエロジル(株)製）１．７部、６％ナフテン酸
コバルト０．４部、５％ナフテン酸銅０．０１部及びジ
メチルアニリン０．１部を混合し、溶解し、粘度０．４
Pa・s、揺変度４．４、ゲル化時間１０分とした樹脂組成
物Ｂを得た。粘度、揺変度及びゲル化時間は、ＪＩＳ
Ｋ６９０１に従って測定した。なお、ゲル化時間測定に
際しては、硬化剤として上記樹脂組成物Ｂに対して５５
％メチルエチルケトンパーオキサイドのジメチルフタレ
ート溶液１．０％を用いた。

【００３０】この樹脂組成物Ｂに対して硬化剤１％とな
るような割合の５５％メチルエチルケトンパーオキサイ
ド及びガラスロービングからなる繊維強化材（日東紡績
(株)製ガラスロービング、商品名ＲＳ２３０−ＦＧ６１
０）を表１に示す割合となるようにスプレーアップ機を
用いて成形型に吹き付けて塗布し、次いで、表１に示す
条件で繊維強化材の粉末（日東紡績(株)製ミルドファイ
バー、商品名ＰＦ Ｅ−３０１）をスプレイガンを用い
て吹き付けた。直ちに、豚毛製スパイラルロール（外径
５０mm、長さ１５０mm）により、所定回数のロールがけ
からなる脱泡工程を行って室温で３時間放置して硬化し
た後、脱型して繊維強化プラスチック成形品を得た。こ
のときの型は垂直に立てて作業した。得られた成形品の
繊維による毛羽立ちの有無を目視により観察し、また成
形品の平面部を切り出してＪＩＳ Ｋ７０５３に準じて
空洞率及びＪＩＳ ７０５５に準じて強度を測定し、そ
の結果を表１に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例４〜５ 実施例１と同様の方法で、表２に示す材料の割合で成形
し、ＦＲＰ成形品の繊維による毛羽立ちの有無、空洞
率、強度の測定し、その結果を表２に示した。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】請求項１〜４記載の繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造方法は、オープンモールド工法によって
ＦＲＰを成形するに際し、層内の気泡や空洞の発生を著
しく抑制して品質に優れた成形品を得ることができ、脱
泡工程を簡略化しても層内の気泡や空洞の発生を抑制
し、しかも表面に繊維の毛羽立ちがなく、外観品質に優
れ、強度にも優れた成形品を得ることができるものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F205 AA41 AB25 AC04 AD04 AM32 AR12 HA04 HA24 HA33 HA36 HA47 HB01 HC04 HC10 HC16 HF01 HF05 HF25 HK02 HK05 HK16 HK19 HL25 HM05 HM16 HT02 HT24 HT27

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプレイアップ機により樹脂組成物およ
   び繊維強化材を成形型に吹き付けた後、その上に繊維強
   化材の粉末を吹き付けることを特徴とする繊維強化プラ
   スチック成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 樹脂組成物および繊維強化材の総量７５
   〜９５重量部に対して繊維強化材の粉末が５〜２５重量
   部（ここで、樹脂組成物、繊維強化材および繊維強化材
   の粉末の総量が１００重量部となるようにする）となる
   ように吹き付ける請求項１記載の繊維強化プラスチック
   成形品の製造方法。
3. 【請求項３】 樹脂組成物および繊維強化材の粉末の総
   量６０〜９０重量部に対して繊維強化材が４０〜１０重
   量部（ここで、樹脂組成物、繊維強化材および繊維強化
   材の粉末の総量が１００重量部となるようにする）とな
   るように吹き付ける請求項１又は２記載の繊維強化プラ
   スチック成形品の製造方法。
4. 【請求項４】 樹脂組成物および繊維強化材をこれらの
   混合物が成形型に１〜３mmの厚さになるように吹き付け
   る請求項１、２又は３記載の繊維強化プラスチック成形
   品の製造法。