JP2015086311A

JP2015086311A - シートモールディングコンパウンドおよびこれを用いた成型品

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Publication number: JP2015086311A
Application number: JP2013226908A
Authority: JP
Inventors: 松永　篤; Atsushi Matsunaga; 篤松永
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: JP6266305B2

Abstract

【課題】ＦＲＰ成型にて使用するＳＭＣにおいて、強化繊維として汎用されているガラス繊維に替えて、安価であり、かつ廃棄において容易に焼却可能なＦＲＰを得ることができるＳＭＣを提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂組成物が短繊維からなるシートに含浸してなるシートモールディングコンパウンドであり、短繊維が主として木綿繊維であり、シートが、構成繊維である短繊維同士が三次元的に交絡一体化してなる不織布であり、シートモールディングコンパウンド中におけるシートの質量比が５〜２５質量％であるシートモールディングコンパウンド。【選択図】図１

Description

本発明は、成型材料であるシートモールディングコンパウンド（以下、「ＳＭＣ」と略することもある。）に関するものである。

ＦＲＰ成型法のひとつとして広く採用されているＳＭＣ法は、シート状成型材料を用いる成型方法である。

従来、ＦＲＰには、ガラス繊維が強化繊維として使用されている（特許文献１、２）。ガラス繊維が用いられたＦＲＰは、強度に優れ、安価であることがその理由にある。しかしながら、ガラス繊維が用いられたＦＲＰは、廃棄の際に、焼却処分しようとしても、焼却炉等の焼却設備の中に溶融がして固着してしまい、焼却炉の寿命を短くしてしまう。

また、炭素繊維も、ＦＲＰの強化繊維として用いられるが、高価であるため、広く使用されていない。

特開２００７−１３１９７８号公報特開２０１２−１６０７

本発明の課題は、ＦＲＰ成型にて使用するＳＭＣにおいて、強化繊維として汎用されているガラス繊維に替えて、安価であり、かつ廃棄において容易に焼却可能なＦＲＰを得ることができるＳＭＣを提供することにある。

そして、この課題を達成するために検討する過程で、特定の繊維基材を強化繊維として使用したところ、耐衝撃性に優れ、かつ焼却処分が可能であり、かつ、物が成型体に当たったときに発する音について、耳への支障が小さいことを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂組成物が短繊維からなるシートに含浸してなるシートモールディングコンパウンドであり、
短繊維が主として木綿繊維であり、
シートが、構成繊維である短繊維同士が三次元的に交絡一体化してなる不織布であり、
シートモールディングコンパウンド中におけるシートの質量比が５〜２５質量％であることを特徴とするシートモールディングコンパウンドを要旨とするものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、熱硬化性樹脂組成物が短繊維からなるシートに含浸してなるシートモールディングコンパウンドであり、短繊維が主として木綿繊維である。

木綿繊維としては、精錬・漂白された漂白木綿繊維を好ましく用いる。漂白木綿繊維は、未晒し木綿（木綿原綿）を漂白した晒し木綿、または、漂白されているが繊維表面に天然油脂が少量付着してなる未脱脂漂白木綿のいずれかを使用するとよい。なお、晒し木綿とは、繊維表面に付着している天然油脂が除去された脱脂綿繊維のことである。また、未脱脂漂白木綿は、特開２００３−２４７１６１号公報に開示されている方法により得ることができる。原綿にはコットンワックス（天然油脂）が約０．６質量％程度付着しているが、未脱脂漂白綿は、０．３〜０．６質量％程度の天然油脂が付着している。

本発明においては、シートを構成する短繊維は、主として木綿繊維によって構成される。ここで、主として木綿繊維によって構成されるとは、構成繊維の多くが木綿繊維であることをいい、具体的には７０質量％以上が木綿繊維であることが好ましい。なお、本発明の目的を損なわない範囲で、他の繊維が含まれてもよく、他の繊維としてはビニロン繊維を用いることが好ましい。ビニロン繊維は、強度が高く寸法安定性に優れるため、得られるＳＭＣもまた、強度と寸法安定性が良好となるからである。

シートは、構成繊維である短繊維同士が三次元的に交絡一体化した不織布である。短繊維同士が三次元的に交絡一体化した不織布は、繊維間に空隙を有するため、熱硬化性樹脂組成物が空隙内に入り込みやすく、良好に一体化する。また、この不織布は、適度な伸度も有するため、立体成型にも適する。構成繊維同士が三次元的に交絡する手段としては、高圧水流を施すことにより繊維同士が交絡一体化した不織布、すなわち、スパンレース法によるスパンレース不織布を好ましく用いられる。スパンレース不織布は、柔軟性があり、一定の伸度があるため取扱いが良好である。不織布の目付は、適宜選択すればよいが、４０〜８０ｇ／ｍ^２程度がよい。

本発明のＳＭＣは、上記したシートに所定の熱硬化性樹脂組成物を含浸させたものである。熱硬化性樹脂組成物を構成する樹脂は、実使用可能であれば、特に限定されるものではなく、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

また、熱硬化性樹脂組成物中には、充填材を含有させる。充填材は、用途に応じて種々のものが種々の割合で混合使用され、一般に、熱硬化性樹脂１００質量部に対して２００質量部以下の割合で混合するとよい。充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラス微粉末、ガラスバルーン等が挙げられ、なかでも、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムが一般に使用されている。

さらに、熱硬化性樹脂組成物中に、必要に応じて、硬化剤、離型剤、着色剤、低収縮剤、増粘剤及びその他の公知の添加剤を適宜含有させる。

また、本発明のＳＭＣは、一般的なＳＭＣ製造装置を用いて製造可能である。上記した熱硬化性樹脂に、充填剤、硬化剤、低収縮剤、溶媒等を混和させたＳＭＣ用ペーストに増粘剤を添加した後、塗工機によりシートに含浸させることにより得ることができる。より具体的には、例えば、ＳＭＣ用ペーストを、上下に配置されたキャリアフィルムに均一な厚さとなるように塗布し、巻きだし装置から巻き出された所定の大きさの主として木綿繊維からなる短繊維同士が三次元的に交絡一体化してなるシート（不織布）を上記した上下に配置されたキャリアフィルムのＳＭＣ用ペーストに挾み込み、次いで、全体を含浸ロールの間に通して、圧力を加えて不織布をＳＭＣ用ペーストに含浸させた後、ロール状に巻き取るかつづら折りに畳む。またこの後、必要に応じて熟成等を行い、ＳＭＣを得ることができる。熟成に関しては、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。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とよい。

得られたＳＭＣを用いて成型品を得るには、上金型および下金型を備えた金型を用い、所定の温度と圧力を付与して熱硬化させて所定形状に成型する。なお、このとき、ＳＭＣは、１枚（単層）であっても、複数枚重ねて複層の状態として成型しても、用途に応じて適宜選択すればよい。成型条件としては、特に限定されず、例えば、成型圧力１〜１０ＭＰａ、金型温度１２５〜１５０℃、成型時間３〜７分程度がよい。

本発明のＳＭＣの用途としては、特に制限されないが、水回り用成形品に好ましく用いることができ、例えば、浴槽、浴室ユニット、洗面ユニット、トイレユニット、キッチンカウンター、貯水槽等に好ましく用いることができる。

本発明のＳＭＣを用いて得られる成型品は、高音域のノイズが低減される。すなわち、その理由は明確ではないが、物が当たったときに発生する音が抑制され、耳障りになりにくい。すなわち、成型品を打撃したときに発する音（放射音圧レベル）が、２５００Ｈｚから１２５００Ｈｚの周波数領域において、汎用のガラス繊維が強化繊維として用いられているＦＲＰと比較して小さい。２５００Ｈｚから１２５００Ｈｚの周波数領域は、人の可聴周波数でもかなり高音域であり、耳障りに感じやすい領域であるが、本発明の成形品は、この周波領域における放射音圧レベルが小さく、例えば、成型品に物が当たったり擦れたりしたときに発する音、流しの水滴が成型品に落下した際に発する音等のノイズが抑制されて不快な感覚が生じにくい。

この放射音圧レベルについての評価は、打撃加振に対する音響性能測定により行った。この測定は、日東紡音響エンジニアリング株式会社所有の残響室および無響室（日東紡音響エンジニアリング株式会社、第２音響研究所）にて実施したものである。

まず、計測対象となる試料は、３００ｍｍ（タテ）×３００ｍｍ（ヨコ）のＳＭＣ成型品とし、このＳＭＣ成型品を図１に示すように残響室(音源側)と無響室の間に設置し、残響室側から重さ５０ｇの鉄球を取り付けた振り子でＳＭＣ成形品を打撃加振し、その応答となるＳＭＣ成形品からの放射音圧レベルを無響室側に設置したマイクロホンで測定する。なお、ＳＭＣ成形品は、残響室と無響室の間に取り付けられた木枠に、吊り下げられた状態で設置し、振り子に取り付けられた鉄球は、試料面に対して吊り下げ紐の角度４５°の位置から放され、ＳＭＣ成型品に打撃する。

打撃箇所は図２に示すように、試料下から１１．５ｃｍの位置であり、かつ、端から６ｃｍ、１３ｃｍ、２２ｃｍの位置の３箇所とし、１箇所あたりの加振回数１０回で総打撃回数３０打撃加振とし、このときＳＭＣ成型品から発生する音を放射音圧レベルとして計測した。すなわち、１打撃ごとにおけるそれぞれの周波数における音圧レベルを計測し、それぞれの周波数における３０打撃加振にて得られた音圧レベルの平均値を求めた。

放射音圧レベルは、ある音の音圧の実効値の２乗と基準の音圧の２乗との比の常用対数の１０倍であり、量記号（Ｌｐ単位記号）はデシベル(ｄＢ)である。音圧レベルが６ｄＢ上がると聴感上音の大きさが２倍に感じるといわれている。

本発明のＳＭＣによれば、耐衝撃性に優れ、焼却処分が可能であるとともに、高温域のノイズを抑制することが可能となるＦＲＰを提供することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

比較例
ＳＭＣペーストとして、イソ系不飽和ポリエステル樹脂７０質量部及びスチレン系低収縮剤３０質量部、樹脂１００質量部に対して水酸化アルミを充填剤として１８０質量部、安定剤０．０４質量部、硬化剤１．０質量部、トナー３．０質量部、離型剤３．０質量部、増粘剤３.０質量部が配合されたコンパウンドを用意した。
強化繊維として、ガラス繊維をカットしたガラスチョップド繊維を用い、ＳＭＣに対して２０質量％の含有率で上記コンパウンド中に分散させて含浸させたＳＭＣを作製した。ＳＭＣ中におけるガラスチョップド繊維の質量比は、２０質量％とした。
得られたＳＭＣを３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに裁断し、これを６枚積層したものを平板成形用金型に投入し、温度１４０℃、プレス圧８０ｔ、加圧時間２４０秒で熱成型を施し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚み３ｍｍの成型品を得た。

実施例
強化繊維として、晒し木綿からなるスパンレース不織布（ユニチカ株式会社製商品名：コットエース（登録商標）Ｃ１５０Ｓ／Ａ０７目付１５０ｇ／ｍ^２）を用意した。
ＳＭＣ用ペーストとして、比較例で用いたものを使用しようとしたところ、ペーストの粘度が高く不織布に含浸できなかったため、ペーストの粘度を調整するために、樹脂１００質量部に対して水酸化アルミを充填剤として６０質量部としたこと以外は、比較例と同様のペーストを準備して、不織布にＳＭＣペーストを含浸させて、ＳＭＣを得た。ＳＭＣ中における不織布の質量比は、２０質量％とした。
得られたＳＭＣを３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに裁断し、これを６枚積層したものを平板成形用金型に投入し、温度１４０℃、プレス圧８０ｔ、加圧時間２４０秒で、熱成型を施し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚み３ｍｍの成型品を得た。

得られた実施例および比較例の成形品について、打撃加振に対する音響性能測定を行い、その結果を表１に示す。なお、測定方法の詳細は上述したとおりである。

表１からも明らかなように、打撃したときに発する２５００Ｈｚから１２５００Ｈｚまでの音圧レベルについて、本発明の成型品は、強化繊維がガラス繊維である成型品よりも、いずれの周波数においても低い値である。また、音圧レベルが６ｄＢ程度の差がある周波数領域も多く、本発明の成形品は、聴感上音の大きさが大幅に低減されている。

また、上記音圧レベルから算出されるラウドネス（単位はｓｏｎｅであり、音の大きさの指標。値が大きいほど大きく聞こえることを示す。）、シャープネス（単位はａｃｕｍであり、音の甲高さの指標。値が大きいほど高い周波数成分を含み甲高く聞こえることを示す。）についても、本発明の成型品は、ガラス繊維を強化繊維とする成形品よりも値が小さく、同じ打撃を与えた際に発する放射音がより小さく、かつ甲高い音ではないという結果であった。

打撃加振に対する音響性能の測定状況を示す概略断面図である。打撃加振に対する音響性能の測定に用いる試料を示す概略平面図である。

Claims

熱硬化性樹脂組成物が短繊維からなるシートに含浸してなるシートモールディングコンパウンドであり、
短繊維が主として木綿繊維であり、
シートが、構成繊維である短繊維同士が三次元的に交絡一体化してなる不織布であり、
シートモールディングコンパウンド中におけるシートの質量比が５〜２５質量％であることを特徴とするシートモールディングコンパウンド。
請求項１記載のシートモールディングコンパウンドを単層の状態あるいは複数枚重ねて複層の状態とし、加圧加熱により所定形状に成型してなること特徴とする成形品。