JP2003268126A

JP2003268126A - プリフォーム及びその製造方法

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Publication number: JP2003268126A
Application number: JP2002068509A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ito; 正一伊藤; Mutsumasa Sasaki; 睦正佐々木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】硬化乾燥が十分なプリフォームからＲＴＭ法
により熱硬化性樹脂を型内に注入して成形するに当た
り、未充填部を発生しないプリフォーム及びその製法を
提供する。【解決手段】ガラス繊維とバインダー樹脂と補強板と
からなるプリフォームであって、スクリーン型を用いて
バインダー樹脂をプリフォームに固着する際にスクリー
ン型の両面から加熱することを特徴とするプリフォーム
製造方法である。ガラス繊維は、ストランドに表面処理
を施されたロービングを用い、バインダー樹脂は、不飽
和ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶かした溶液タイプ又
はエマルジョンタイプが用いられる。補強板がある場合
の硬化法として有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック（以下、ＦＲＰと略記する。）の製造において、予
め製品形状に成形された熱可塑性樹脂成形品及び繊維補
強材を同形状の型に被せ、この熱可塑性樹脂成形品と所
定間隔をもって雌型を配置することによってセルを形成
し、型締めを行った状態で、セル内に熱硬化性樹脂を流
し込みこれを硬化させる製造方法（以下、ＲＴＭ成形法
という。）に使用されるプリフォーム及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲＰは、現在工業的に生産され、広く
実用化されている。ＦＲＰに使用されるプリフォームは
最も一般的な方法として、スクリーン型に、切断したガ
ラス繊維を吹き付け、これを吸引しスクリーン型面に押
し付け、バインダーを用い固着させるダイレクトプリフ
ォームにて製造されている。プリフォーム製造について
は、例えば、特開平９−１４１６５４号公報に開示され
ているような製造法がある。

【０００３】得られたプリフォームは、ＲＴＭ成形法に
用いられ、製品となる。用途としては、浴槽、洗面ボウ
ルなどに使用されている。一般に浴槽の製造に当たって
は、その底部の剛性を上げるために、補強板が挿入され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリフ
ォームに補強板を載せる場合、補強板の位置決めについ
ては、特開平１１−２４００２５号公報に開示されてい
るように、配置される補強板に位置決め用マークを付
け、この補強板をプリフォーム上に載せた状態で、その
上方からマーク部分にスポット光を照射して補強板を固
定する方法があるが、この方法は装置が大掛かりになっ
てしまうこと、ならびに補強板の位置決めのため作業が
必要となることから、型の占有時間が長く、製造サイク
ルが落ちてしまう問題があった。

【０００５】一方、プリフォームを製造する際に硬化乾
燥が不十分であると、ＲＴＭ法により熱硬化性樹脂を型
内に注入し、重合硬化した後、プリフォームの硬化が不
十分な場所に未充填部分が発生し、外観、品質上の不具
合を発生させていた。例えば、浴槽の場合、深い形状で
あるため、底部に硬化不十分な場所ができ易く、未充填
部が発生する問題を引き起こすことがあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決すべくなされたものである。すなわち、本発明の要
旨は、ガラス繊維とバインダー樹脂と補強板とからなる
プリフォームにある。

【０００７】さらに本発明は、スクリーン型を用いて、
プリフォーム製造する方法において、スクリーン型の両
面から加熱することを特徴とするプリフォーム製造方法
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、プリフォームと
は、ガラス繊維、バインダー樹脂、硬化剤を同時にスク
リーン型に吹き付け、吹き付けの際型内部の吸引を行
い、型面にガラス繊維を留める。吹き付け終了後、硬化
炉において硬化乾燥を行って得られるスクリーン型と概
略同じ形状のものを言う。

【０００９】本発明において使用されるガラス繊維は、
１本の繊維径が、１０〜２０μｍのものを１００〜２０
０本束ねたストランドに、樹脂との濡れ性を向上させ、
エアー抜けを容易にするための表面処理を施されたロー
ビングである。使用するガラス繊維の量は、ＦＲＰ成形
品のガラス含有量で２０質量％〜４０質量％の範囲であ
り、これより少なすぎる場合は、強度が低下し、多すぎ
る場合、樹脂の流動性が低下する不具合が生じる。

【００１０】バインダー樹脂は、プリフォームの形状を
出すために用いられる。一般的に使用されるものとして
は、エマルジョンタイプと水や有機溶剤を用いた溶液タ
イプ及び粉末など数種が挙げられる。使用するバインダ
ー樹脂の組成としては、不飽和ポリエステル樹脂３０〜
４８質量部を有機溶媒のアセトン４０〜５０質量部、ス
チレン１２〜２０質量部に溶かしたものが挙げられる。
また、使用量は、ガラス繊維１００質量部に対し４０〜
７０質量部であり、この範囲より多すぎる場合は、硬化
時間が延びてしまい、逆に少ない場合は、プリフォーム
の形状が壊れてしまう不具合が生じる。

【００１１】バインダー樹脂の硬化は、開始剤のラジカ
ルの発生によって進められる。硬化剤は、反応を始めさ
せる刺激を与えるために用いる。硬化剤の選択は、硬化
温度の設定が前もって行われることが重要である。硬化
剤は、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルア
セトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類
（室温硬化系）、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などのジアシルパーオキサイド類
（中温硬化系：６０〜８０℃）、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キサイド、ジクミルパーオキサイドなどのジアルキルパ
ーオキサイド類（高温硬化系：１００℃以上）の３つの
温度領域に大別され、硬化温度によって選択使用する。
使用する硬化剤量は、バインダー樹脂１００質量部に対
し０．２〜２質量部の範囲であり、これより少なすぎる
場合は、硬化反応が始まらなかったり、硬化に長時間が
必要となる。また、多すぎる場合、コストが嵩むなどの
不具合が生じる。

【００１２】バインダー樹脂を固着する際には表面及び
裏面から加熱する。バインダー樹脂を固着する方法とし
ては、一般に硬化剤を使用し、その後、加熱炉などで加
熱することにより、バインダー樹脂の反応を完結させ
る。その際の時間、温度については、用いるバインダー
樹脂、及び硬化剤の種類により異なる。バインダー樹脂
として、水を媒体としたものを使用する場合は、一般に
硬化温度は１５０〜２３０℃の範囲の高温にし、短時間
で硬化させる方法が用いられる。また、有機溶剤系を用
いる場合では、設定温度を室温〜９０℃程度を硬化温度
としている。

【００１３】補強板がある場合は、断熱されるため補強
板とプリフォーム型の間の部分が硬化しにくい。そこ
で、本発明においては、プリフォームの硬化乾燥を十分
行わせるため、硬化炉内において、例えば、図３にある
ように温風がスクリーン雄型の内部へ引き込まれるよう
に、金属製の蛇腹ホースを硬化炉内の温風供給口とスク
リーン雄型の下部につなぎ、スクリーン型の両面から熱
風を送り込むことにより硬化不足を解消する。

【００１４】浴槽などを始めとする熱可塑性樹脂成形品
が熱硬化性樹脂によって補強されたものにおいては、外
部からの応力がかかる部分に積層物の剛性を高めるため
に、補強板を用いる。補強板は、１枚または、分割され
た形態として使用される。素材としては、木材、不飽和
ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ウ
レタン樹脂、フェノール樹脂及びこれらを変性した樹脂
板など挙げられるがこれに限定されるものではない。

【００１５】本発明は、プリフォームを作成するに当た
り、補強板を挿入することを特徴としているが、補強板
挿入時の設置位置は、ＲＴＭ成形などで一対の成形型を
用いて製品をつくる場合、位置ずれが生じたとき、型内
部の製品に対し異常な圧力が加わり、割れなどの不具合
を起こす危険がある。そこで、本発明においては、図２
に示すように、予めプリフォームを作るスクリーン型に
補強板が入る位置をもとめ、釘などのピンをスクリーン
雄型に３点立てることにより補強板の設置位置を決め
る。

【００１６】本発明で使用できるスクリーン型の素材と
しては、ＦＲＰならびに、耐熱性、熱伝導性の点から、
より好ましくはステンレス、アルミ合金など金属を用い
る。ＦＲＰに使用できる熱硬化性樹脂としては、不飽和
ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹
脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び
これらを変性した樹脂などが挙げられる。

【００１７】熱硬化性樹脂には補強用のフィラーや繊維
を混合させることができる。その具体例として、水酸化
アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維、ポリエステル繊維など既知のフィラ
ーならびに繊維を用いることができる。これらは、一種
または二種以上を適宜組み合わせて使用することも可能
である。また、これらのフィラーはカップリング処理を
施しておくのが好ましい。

【００１８】スクリーン型の厚さとしては、ＦＲＰの場
合、３ｍｍ〜２０ｍｍ、金属の場合は、０．５〜２ｍｍ
の範囲であり、薄すぎる場合には、剛性が不足し型の破
損や型の短寿命、厚すぎる場合には、硬化時間を長くす
る必要があることや、重量が大きくなるなどの不具合が
生じる。

【００１９】また、プリフォームを製造するにあたり、
スクリーン型に吹き付けたガラス繊維を留めたり、吹き
付けたバインダー樹脂中の溶剤を排出させるための吸引
口として、硬化乾燥時にバインダー樹脂の固化を進める
ことや、バインダー樹脂中の溶剤を蒸発させるために、
スクリーンに直径５ｍｍから１０ｍｍ程度の穴を多数開
けたものを用いる。スクリーンの開口率としては、１０
〜７０％の範囲が好ましい。

【００２０】スクリーン型は、ガラス繊維、バインダー
樹脂、硬化剤を吹き付ける側を雄型とし、プリフォーム
がガラス繊維のスプリングバックを考慮し、より形状を
出したい場合は、その雄型に対し、均一な空間をもって
作成された雌型を用い、スクリーン型の雄型と雌型を一
対としてガラスプリフォームを使用するが、スクリーン
型の雄型のみを単独で使用してもよい。また、一対のス
クリーン型は、一方をＦＲＰ製、他方を金属製という組
み合わせにすることも可能である。このようにして作ら
れたプリフォームは、熱可塑性樹脂成型品の補強材とし
て使用することができる。

【００２１】本発明のプリフォームを用いてＦＲＰを製
造する際に使用できる熱可塑性樹脂成形品は、熱可塑性
樹脂板を熱成形したものである。熱可塑性樹脂板として
は、アクリル樹脂板、ポリカーボネート樹脂板、ポリ塩
化ビニル樹脂板、ポリスチレン樹脂板、ＡＢＳ樹脂板、
アクリル樹脂板などの既知の熱成形可能な樹脂板が使用
でき、好ましくは、メタクリル酸メチル単独またはメタ
クリル酸メチル６０質量％以上とアクリル酸エステル４
０質量％以下との単量体混合物を重合開始剤の存在下で
重合させてアクリル樹脂板を製造するに当たり、予め単
量体全体に対して０．０１〜２０質量％の連鎖移動剤を
添加してシラップを製造し、次いでその得られたシラッ
プに対して０．０２〜１．０質量％の架橋剤を添加して
鋳型中で注型重合させることによって得られるアクリル
樹脂板の使用が望ましい。

【００２２】また、熱可塑性樹脂板は、これらの樹脂の
単独板のみならず、複層化された板でも差し支えない。
また、必要に応じてこれらの熱可塑性樹脂板に印刷を施
したり、フィルムをラミネートすることができる。さら
に、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂を着色したゲルコート樹脂による柄付けも可
能である。熱可塑性樹脂板の厚みは、特に限定されるも
のではないが、熱成形をするために好ましくは１ｍｍか
ら１０ｍｍの範囲のものが使用される。

【００２３】また、前述の熱可塑性樹脂板を、真空成
形、圧空成形またはプレス成形などの熱成形により熱可
塑性樹脂成形品を得る。真空成形ないし圧空成形では、
予張ブローやプラグなどによる補助成形も行なうことが
できる。熱可塑性樹脂成形品の板厚が薄くなり過ぎると
補強用の熱硬化性樹脂に含まれる溶剤でクラックが発生
したり、熱硬化性樹脂の硬化時の発熱による変形が生じ
るため、熱可塑性樹脂成形品の板厚が最も薄いところで
０．３ｍｍ以上、さらには０．８ｍｍ以上とするのが好
ましい。

【００２４】本発明のプリフォームを用いてＦＲＰを製
造する際に、熱可塑性樹脂成形品を補強する補強層を形
成する熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びこれらを変性し
た樹脂などが使用できる。なお、これら熱硬化性樹脂は
熱可塑性樹脂成形品と親和性を有し、重合硬化してかか
る熱可塑性樹脂成形品と密着一体化可能なものが使用さ
れ、熱可塑性樹脂成形品の樹脂の種類に応じて適宜選択
される。

【００２５】熱硬化性樹脂は、ＲＴＭ成形により形成さ
れる。この時、熱可塑性樹脂成形品との界面には気泡が
残らないようにする。

【００２６】本発明のプリフォームが浴槽などを始めと
する熱可塑性樹脂成形品が熱硬化性樹脂によって補強さ
れた各種積層物に適用できることは明らかである。ま
た、本発明のプリフォームは、各種肉薄の熱可塑性樹脂
成形品を補強した積層物を製造する際に適用できる。用
途としては、浴槽、洗面ボール、シャワートレイなどが
挙げられる。

【００２７】

【実施例】次に、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を示す。ガラス繊維（日本板硝子製ＲＥＲ２３１−Ｇ
Ｒ３６商品名、繊維長２５ｍｍ）１００質量部に対
し、バインダー樹脂５０質量部（プラス産業（株）製、
商品名バインダーＰＢ）、ならびに硬化剤１質量部（日
本油脂（株）商品名パーメックＮＲ）を用い、ダイレク
トプリフォームによりプリフォームを作成した。プリフ
ォーム作成に当っては、細かい形状を出すため、ＦＲＰ
で作られた一対のスクリーン型（雄型２と雌型３）を使
用した。また、硬化乾燥は、硬化炉内に温風を温風導入
管より専用台車７上に載置した雄型２下部より導き、ス
クリーン型２，３の両面から加熱した。炉内温度を７０
℃に設定し（実測は７０℃）、３０分間硬化乾燥させ
た。プリフォーム内部には、図１，２で示すように予め
位置決めピン５にて内挿場所を決めていた厚さ９ｍｍの
耐水ベニヤを補強板４として入れた。

【００２８】その後脱型し、得られたプリフォーム１を
取り出し、アクリル樹脂板（商品名アクリライトＰＸ２
００三菱レイヨン（株）製商品名）を真空成形法によ
り予め、長さ１６００ｍｍ、幅７６０ｍｍ、深さ５５０
ｍｍの浴槽の形状にした熱可塑性樹脂成形品の上に載
せ、さらにＲＴＭ装置の雄型に乗せて、雌型で密閉し、
不飽和ポリエステル樹脂（商品名ユピカ８８６５Ｐ
日本ユピカ（株）製）１００質量部に、触媒（商品名
「パーメックＮＲ」日本油脂（株）製）２．５質量部を
混合した熱硬化性樹脂原料を注入し、成形品を得た。得
られた浴槽において未充填部は発生していなかった。表
１に実施例に用いた成形条件及び成形結果を示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明のプリフォームは、補強板を含む
ため、効率よくＲＴＭ成形法に用いることができる。ま
た、本発明のプリフォームは硬化乾燥が十分であるた
め、ＲＴＭに用いた際に不具合が発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】補強板入りプリフォームの概念図である。

【図２】補強板の位置決めを示す図である。

【図３】専用台車の概略図である。

【符号の説明】

１プリフォーム本体２スクリーン（雄）３スクリーン（雌）４内挿補強板５位置決めピン６温風導入管７専用台車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木睦正神奈川県川崎市多摩区登戸3816番地三菱レイヨン株式会社東京技術・情報センター内Ｆターム(参考） 4F072 AA02 AB09 AD39 AJ02 AJ03 AK02 AK12 AK13 AK14 AL01 AL06 AL09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス繊維とバインダー樹脂と補強板と
からなるプリフォーム。
【請求項２】バインダー樹脂をプリフォームに固着す
る際にスクリーン型の両面から加熱することを特徴とす
る請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項３】プリフォームに補強板を挿入する際にピ
ンにて位置を決めることを特徴とする請求項２に記載の
製造方法。
【請求項４】一対のスクリーン型（雄型と雌型）内で
プリフォームの形状にすることを特徴とする請求項２ま
たは３に記載の製造方法。