JP2008055629A

JP2008055629A - Ｆｒｐ成形品の製造方法および浴槽

Info

Publication number: JP2008055629A
Application number: JP2006232152A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sawada; 雄次澤田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】ローコスト化を実現するために、成形品の表面にのみ処理を施すにもかかわらず、層間剥離が生じにくく安定した品質が得られ、また、一体感があって深みのある質感を容易に得る。
【解決手段】不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料を金型１２に入れて硬化させることでベース部を成形しつつ、このベース部が完全に硬化する前に成形を中止して金型を開く。不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料に柄材を均一に混入した添加物混入ＳＭＣ材料を予め作成しておき、この添加物混入ＳＭＣ材料を、金型内の完全硬化前のベース部に重ねて配置する。次いで、金型を閉じ、ベース部と表層部とを一体的に硬化させて成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＦＲＰ成形品の製造方法および浴層に関する。

浴槽等のＦＲＰ成形品の製造方法として、ＳＭＣ（シートモールドコンパウンド）材料に柄材や顔料等の添加物を均一になるように混入し、得られた添加物混入ＳＭＣ材料を金型内にセットし、所定の加熱加圧条件下で成形することにより、所望の色彩や柄が付された繊維強化プラスチック製成形品を得る方法が知られている。
このような製造方法であると、成形品の表面から裏面に至るまで均一の材質が得られるよう、柄材等の添加物をＳＭＣ材料に一様に混入しなければならず、例えば、柄材や顔料が高価である場合には、コスト高になる問題がある。
このような問題に対処するものとして、例えば、特許文献１には、ＳＭＣ材料を加熱加圧してまず基材を成形し、その上からアクリルウレタン系の塗料からなるベースコート層を塗装し、さらにその上からベースコート層とは異なる色の塗料を、霧化圧を低下させて噴霧することのより、表面に所望の模様を付した成形品を得るＦＲＰ成形品の製造方法が提案されている。
特開２０００−３００４５４号公報

前述した特許文献１に記載された従来のＦＲＰ成形品の製造方法にあっては、確かに、表層部に模様が付されることで、ローコストで意匠的に優れた成形品が得られるものの、基材とベースコート層との間の付着力が充分でなく、それらの間で層間剥離が生じるおそれがあった。
また、基材とベースコート層と間で一体感がなく、表面のベースコート層だけが浮いた感じになり、深みのある質感を得るのが難しいという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ローコスト化を実現するために、成形品の表面にのみ処理を施すにもかかわらず、層間剥離が生じにくく安定した品質が得られ、また、一体感があって深みのある質感を得ることができる、ＦＲＰ成形品の製造方法および該ＦＲＰ成形品の製造方法により作製される浴槽を提供することを目的とする。

請求項１に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることでベース部を成形しつつ、該ベース部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、前記特定樹脂を主成分とするＢＭＣ材料に添加物を均一に混入して添加物混入ＢＭＣ材料を予め作成し、この添加物混入ＢＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記ベース部に、表層部形成用として重ねて配置する工程と、前記金型を閉じ、前記ベース部と前記添加物混入ＢＭＣ材料により成形される前記表層部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とする

請求項１に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、ベース部が完全硬化する前に成形を中止し、その上に表層部を重ねてベース部と表層部とを一体的に硬化させて成形していること、また、ベース部と表層部とはともに共通の特定樹脂を主成分とすることから、ベース部と表層部との間で強い付着力が得られ、このため、それらベース部と表層部との間で層間剥離を生じさせない。

また、前述したようにベース部を完全硬化する前まで先に成形しておき、その後、ベース部と表層部とを一体的に硬化させて成形するので、表層部に混入させた添加物が表層部のみにとどまりベース部まで拡散しない。このため、表層部にのみ混入させた添加物の効果を最大限発揮させることができる。
また、前述したように、ベース部と表層部とは、ともに共通の特定樹脂を主成分とするため、表層部にのみ添加物を混入しているものの、ベース部と表層部と間で一体感が得られ、あたかも表面から裏面まで均一の材質で作製したような、意匠的に深みのある質感が得られる。
また、表層部にのみ添加物を混入しているので、添加物の使用量を減少させることで、ローコスト化を実現することができる。

請求項２に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることでベース部を成形しつつ、該ベース部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、前記特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料に添加物を均一に混入して添加物混入ＳＭＣ材料を予め作成し、この添加物混入ＳＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記ベース部に、表層部形成用として重ねて配置する工程と、前記金型を閉じ、完全硬化前の前記ベース部と前記添加物混入ＳＭＣ材料により成形される前記表層部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とする。
請求項２に係るＦＲＰ成形品の製造方法が、前述の請求項１に係るＦＲＰ成形品の製造方法と異なるところは、表層部の材料として、添加物混入ＢＭＣ材料に代わり添加物混入ＳＭＣ材料を使用する点である。
請求項２に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、ＢＭＣ材料に代わりＳＭＣ材料を使用するため、その分高強度化を実現することができる。

請求項３に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、特定樹脂を主成分としかつ添加物を均一に混入させて添加物混入ＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることで表層部を成形しつつ、該表層部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、前記特定樹脂を主成分としかつ前記添加物を有しないＳＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記表層部に、ベース部形成用として重ねて配置する工程と、前記金型を閉じ、完全硬化前の前記表層部と前記ＳＭＣ材料により成形される前記ベース部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とする。
請求項３に係るＦＲＰ成形品の製造方法が、前述の請求項２に係るＦＲＰ成形品の製造方法と異なるところは、請求項２に係るＦＲＰ成形品の製造方法では、ＳＭＣ材料からなるベース部を先に完全硬化前まで成形しておき、その後、添加物混入ＳＭＣ材料からなる表層部を加えて、ベース部と表層部とを一体的に硬化させるのに対し、請求項３に係るＦＲＰ成形品の製造方法では、添加物混入ＳＭＣ材料からなる表層部を先に完全硬化前まで成形しておき、その後、ＳＭＣ材料からなるベース部を加えて、ベース部と表層部とを一体的に硬化させる点である。
請求項３に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、ベース部に比べて表層部の方が、トータル的な成形時間が長く硬化がより進むこととなるので、表層部の硬化が足りないといった事態を回避できる。

請求項４に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、成形品が浴槽であることを特徴とする。
請求項４に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、比較的大型で高強度かつ高品質が求められる浴槽を容易に作製することができる。

請求項５に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、特定樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする。
請求項５に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、ＳＭＣ材料の主成分として不飽和ポリエステル樹脂を用いており、この不飽和ポリエステル樹脂はＳＭＣ材料中に含まれる補強材としてのガラス繊維に対して接着力が高いため、高強度かつ高品質の成形品を製作するのに好適である。

請求項６に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、ベース部の厚さが、表層部の厚さよりも厚く設定されることを特徴とする。
請求項６に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、ベース部の厚さを厚く、表層部の厚さをそれよりも薄く設定しているので、表層部に混入する添加物の使用量をより減少させることができ、この点において、ローコスト化をより一層実現することができる。

請求項７に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、前記ベース部の厚さが３ｍｍ〜６ｍｍの間に設定され、前記表層部の厚さが０．５〜１ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
請求項７に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、例えば、成形品が浴槽の場合である場合、強度や品質の面、また意匠的な面、並びにコストの面において総合的な観点から理想的な浴槽が得られる。

請求項８に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、前記添加物が柄材であることを特徴とする。
請求項８に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、柄を付した成形品を得るのに好適である。

請求項９に係るＦＲＰ成形品の製造方法は、前記添加物が顔料であることを特徴とする。
請求項９に係るＦＲＰ成形品の製造方法によれば、任意の色に着色した成形品を得るのに好適である。

請求項１０に係る浴槽は、請求項１〜３のいずれか１項のＦＲＰ成形品の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
請求項１０に係る浴槽によれば、請求項１〜３にかかる発明と同様な作用効果を奏する。

本発明によれば、ベース部または表層部が完全硬化する前に成形を中止し、その上に表層部またはベース部を重ねて、それらベース部と表層部とを一体的に硬化させて成形していること、また、ベース部と表層部とはともに共通の特定樹脂を主成分とすることから、それらベース部と表層部との間で層間剥離を生じさせない。また、表層部に混入させた添加物が表層部のみにとどまりベース部まで拡散しないため、表層部にのみ混入させた添加物の効果を最大限発揮させることができる。また、ベース部と表層部とは、ともに共通の特定樹脂を主成分とするため、表層部にのみ添加物を混入しているものの、ベース部と表層部と間で一体感が得られ、あたかも表面から裏面まで均一の材質で作製したような、意匠的に深みのある質感が得られる。さらに、表層部にのみ添加物を混入しているので、添加物の使用量を減少させることでローコスト化を実現することができる。

本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は本発明のＦＲＰ成形品の製造方法により作製された成形品を示す斜視図である。この成形品１は、下側のベース部２と、上側の表層部３からなっている。ベース部２は、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料（シートモールディングコンパウンド材料）を金型に入れて硬化されて成形されたものである。表層部３は、ベース部と同様不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料に、さらに、添加物（この実施の形態の場合には柄材）を添加した添加物混入ＳＭＣ材料を金型に入れて、ベース部２と一体的に硬化されて成形されたものである。
ここで、ベース部２の厚さＷａは、表層部３の厚さＷｂよりも厚くなるように設定されている。具体的には、ベース部２の厚さＷａが３ｍｍ〜６ｍｍの間に設定され、表層部３の厚さＷｂが０．５〜１ｍｍの範囲に設定されている。このような厚さに設定すると、成形品が浴槽の場合である場合、強度や品質の面、また意匠的な面、並びにコストの面において総合的な観点から理想的な浴槽が得られる。

前記ベース部２に用いられるＳＭＣ材料としては、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とし、その他、例えばスチレン系溶液からなる低収縮化樹脂、例えばターシャリブチルパーオキシベンゾエートからなる硬化剤、例えばジンクステアレートからなる内部離型剤、例えば炭酸カルシウムからなる充填剤、例えば酸化マグネシウムからなる増粘剤、例えばガラス繊維からなる補強材を配合したものが用いられる。

また、前記表層部３に用いられる添加物混入ＳＭＣ材料としては、前記ベース部で用いられるＳＭＣ材料の他に、柄材が均一になるように混入されている。柄材としては、例えばセルロースを主成分とするものを用いる。セルロースを主成分としたものを用いるのは、不飽和ポリエステル樹脂と相性がよいからである。また、成形時の温度に耐えるよう耐熱性（例えば、２００℃）が得られやすく、また、粒度も６００μｍ〜２ｍｍと幅広い範囲から選択できるからである。また、形状としても、厚みを薄くしても柔軟性が確保できることからランダムのものから角状のものまで任意形状のものが選択でき、加えて、色相も、イエロー、ベージュ、ブラウン、ピンク、オリーブ等種々のものが選択できるからである。

柄材のＳＭＣ材料への混入比率としては、例えば、重量比で０.０５〜５パーセントの範囲で設定される。０.０５パーセント以下であると、混入する柄材として少なすぎ、柄材を混入したことが意匠的にみてわかりにくくなるからである。また、５パーセント以上混入するのは、材料全体で見た場合、ＳＭＣ材料のみのものに比べ、熱収縮率の違いが顕著になり、ＳＭＣ材料のみとの間で表層剥離が生じ易くなったり、成形後、製品に反りが生じたりするおそれが生じるからである。

次に、ＦＲＰ成形品の製造方法について図２、図３、図４を参照しながら説明する。図２は本発明の実施の形態のＦＲＰ成形品の製造方法の各工程を示す断面図、図３は、同実施の形態の各工程の材料の状態を示す斜視図、図４は同実施の形態の各工程を示すフロー図である。
まず、図２（ａ）に示すように、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料１１を下型１２Ａ内にセットする（ステップＳ１）。

次に、図２（ｂ）に示すように、上型１２Ｂを下降させて金型１２を閉じさせ、所定の加熱加圧条件下でベース部となる部分を硬化させて成形する（ステップＳ２）。このときに成形される部分がベース部２となる部分である。
次に、図２（ｃ）に示すように、ベース部となる部分が完全に硬化する前に成形を中止し、上型１２Ｂを上昇させて金型１２を開く（ステップＳ３）。

次に、図２（ｃ）に示すように、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするＳＭＣ材料に柄材を均一になるよう混入して添加物混入ＳＭＣ材料１３を予め作成しておき、この添加物混入ＳＭＣ材料１３を、前記金型１２内の完全硬化前の前記ベース部となる部分１１に重ねて配置する（ステップＳ４）。

次に、図２（ｄ）に示すように、上型１２Ｂを再び下降させて金型１２を閉じさせ、所定の加熱加圧条件下で、完全硬化前の前記ベース部となる部分１１と添加物混入ＳＭＣ材料１３により成形される表層部となる部分とを一体的に硬化させて成形する（ステップＳ５）。

次に、前記ベース部となる部分１１と表層部となる部分１３とがともに完全に硬化した時点で、図２（ｅ）に示すように金型１２を開き、成形品１を取り出す。これにより、ベース部２と表層部３とが一体になった図１に示す成形品１が得られる。
このようにして得られた成形品は、例えば、浴槽としてあるいは水タンクのパネル等としてそれぞれ利用される。

前述した成形品１であると、ベース部２が完全硬化する前に成形を中止し、その上に表層部３となる添加物混入ＳＭＣ材料１３を重ねて、ベース部２と表層部３とを一体的に硬化させて成形していること、また、ベース部２と表層部３とはともに共通の樹脂である不飽和ポリエステル樹脂を主成分とすることから、それらベース部２と表層部３との間で強い付着力が得られ、このため、それらベース部２と表層部３との間で層間剥離を生じさせない。

また、予め、ベース部を完全硬化する前まで先に成形しておき、その後、ベース部２の上側に表層部３となる添加物混入ＳＭＣ材料を重ねて配置して成形しているので、表層部３となる部分に混入させた添加物である柄材が表層部３にのみにとどまりベース部３まで拡散しないため、表層部３にのみ混入させた柄材の効果の最大限発揮させることができる。

また、ベース部２と表層部３とは、ともに共通の樹脂である不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするため、表層部にのみ柄材を混入させているものの、ベース部２と表層部３と間で一体感が得られ、あたかも表面から裏面まで均一の材質で作製されたような、意匠的に深みのある質感が得られる。
さらに、表層部３にのみ柄材を混入しているので、柄材の使用量を減少させることでローコスト化を実現することができる。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。
例えば、前述した実施の形態では、ベース部成形用あるいは表層部成形用のＳＭＣ材料として、不飽和ポリエステル樹脂を主成分としているが、これに限られることなく、他の樹脂、例えばフェノール樹脂、ビニルエステル樹脂を主成分としてもよい。

また、前述した実施の形態では、ベース部成形用としてＳＭＣ材料を用い、表層部成形用として、ＳＭＣ材料に柄材を混入させた柄材混入ＳＭＣ材料を用いているが、これに限られることなく、柄材混入ＳＭＣ材料にかわり柄材混入ＢＭＣ材料（バルクモールディングコンパウンド材料）を表層部成形用として用いても良い。

また、前述した実施の形態では、ＳＭＣ材料からなるベース部２を先に完全硬化前まで成形しておき、その後、添加物混入ＳＭＣ材料からなる表層部３を重ねて、ベース部２と表層部３とを一体的に硬化させているが、これに限られることなく、先に、添加物混入ＳＭＣ材料からなる表層部３を完全硬化前まで成形しておき、その後、この表層部３の上からＳＭＣ材料からなるベース部２を重ねて、ベース部２と表層部３とを一体的に硬化させて成形してもよい。

この場合、実施の形態で説明したように、先に、ベース部２を完全硬化前まで硬化させる場合には、厚さの厚いベース部２を先に硬化成形するので、厚さの薄いものを先に硬化成形する場合に比べて、品質が安定する利点が得られる。ちなみに、厚さの薄いものを半硬化状態にまで成形するのは、厚さが薄い分、非常に困難である。
また、逆に、先に、表層部３を完全硬化前まで硬化させる場合には、ベース部２に比べて表層部３の方が、トータル的な成形時間が長く硬化がより進むこととなるので、表層部３の硬化が足りないといった事態を回避できる利点が得られる。
また、前述した実施の形態では、表層部のＳＭＣ材料に混入させる添加物として柄材を例に挙げたが、これに限られることなく、顔料や、光沢材等他の添加物材料を混入してもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。
表層部成形用の高意匠材料として柄材入りＳＭＣ材料（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を２枚用意し、ベース部成形用の汎用材料として一般ユニットバス用ＳＭＣ材料（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を２枚用意した。上記表層部成形用の高意匠材料には柄材を１重量パーセント混入させた。

そして、まず、２００ｍｍ×２００ｍｍの金型キャビティ内に、ベース部成形用の汎用材料として一般ユニットバス用ＳＭＣ材料をセットし、２分間成形した。
このときの成形条件は以下のとおりである。
成形温度：裏面１３５℃、製品面１４５℃
成形圧力４９０Ｎ/ｃｍ^２
最終型締め速度０.５ｍｍ／秒

その後、金型を開け、完全硬化前の汎用材料として一般ユニットバス用ＳＭＣ材料の上に、表層部成形用の高意匠材料として柄材入りＳＭＣ材料を重ね合わせ、金型を閉じて再度成形した、このときの成形時間は４分とした。成形条件は、前述のものと同様である。
得られた成形品は、製品面側を比較した場合、すべて高意匠材料として柄材入りＳＭＣのみで成形したものと比べ、同等の意匠効果が得られ、かつ、ベース部と表層部との間の層間剥離も見られなかった。

本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法により作製されたＦＲＰ成形品の斜視図である。本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法の実施の形態の各工程を示す断面図である。本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法の各工程の材料の状態を示す斜視図である。本発明に係るＦＲＰ成形品の製造方法の各工程を示すフロー図である。

符号の説明

１成形品
２ベース部
３表層部
１１ＳＭＣ材料１１
１２金型
１３添加物混入ＳＭＣ材料

Claims

特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることでベース部を成形しつつ、該ベース部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、
前記特定樹脂を主成分とするＢＭＣ材料に添加物を均一に混入して添加物混入ＢＭＣ材料を予め作成し、この添加物混入ＢＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記ベース部に、表層部形成用として重ねて配置する工程と、
前記金型を閉じ、前記ベース部と前記添加物混入ＢＭＣ材料により成形される前記表層部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることでベース部を成形しつつ、該ベース部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、
前記特定樹脂を主成分とするＳＭＣ材料に添加物を均一に混入して添加物混入ＳＭＣ材料を予め作成し、この添加物混入ＳＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記ベース部に、表層部形成用として重ねて配置する工程と、
前記金型を閉じ、完全硬化前の前記ベース部と前記添加物混入ＳＭＣ材料により成形される前記表層部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
特定樹脂を主成分としかつ添加物を均一に混入させて添加物混入ＳＭＣ材料を金型に入れて硬化させることで表層部を成形しつつ、該表層部が完全に硬化する前に成形を中止して前記金型を開く工程と、
前記特定樹脂を主成分としかつ前記添加物を有しないＳＭＣ材料を、前記金型内の完全硬化前の前記表層部に、ベース部形成用として重ねて配置する工程と、
前記金型を閉じ、完全硬化前の前記表層部と前記ＳＭＣ材料により成形される前記ベース部とを一体的に硬化させて成形品を形成する工程とを備えることを特徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。
前記成形品が浴槽であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
前記特定樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
前記ベース部の厚さが、前記表層部の厚さよりも厚く設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
前記ベース部の厚さが３ｍｍ〜６ｍｍの間に設定され、前記表層部の厚さが０．５〜１ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項６に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
前記添加物が柄材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
前記添加物が顔料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＦＲＰ成形品の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項のＦＲＰ成形品の製造方法によって製造されたことを特徴とする浴槽。