JP2832639B2 - 合成樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

合成樹脂成形品の製造方法

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克己 小浜
良一 湯上
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賢一 上田
裕治 稲垣
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は合成樹脂成形品の製造方法、特に、不飽和ポ
リエステル樹脂および重合用モノマを含む熱硬化性合成
樹脂液を有する成形用シートを成形型の成形面に流体圧
により圧着して賦形し、次いで前記合成樹脂液を硬化さ
せる合成樹脂成形品の製造方法の改良に関する。
ここで、合成樹脂液とは、常温下では高粘性を有する
が、成形用シートの予熱または圧着段階で変形または流
動するような性質を持つ合成樹脂を意味し、常温下で液
状である、ということではない。
(2) 従来の技術 従来、この種製造方法としては、特開昭59−201822号
公報に開示された方法が公知である。
この従来法においては、合成樹脂液の硬化反応に伴う
発熱に起因した重合用モノマの沸騰を避けるために、賦
形後の成形用シートの温度を常温または60℃温度の低温
に設定している。このように重合用モノマの沸騰を避け
る理由は、合成樹脂成形品がポーラスになるのを防止す
るためである。
(3) 発明が解決しようとする課題 しかしながら前記従来法によると、合成樹脂液の硬化
のために長時間(例えば30分間)を要し、合成樹脂成形
品の生産性が悪い、という問題がある。
本発明は前記に鑑み、合成樹脂液の硬化時間を、重合
用モノマの沸騰を避けつつ短縮して合成樹脂成形品の生
産性を向上させることができるように前記製造方法を提
供することを目的とする。
B.発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 本発明は、不飽和ポリエステル樹脂および重合用モノ
マを含む熱硬化性合成樹脂液を有する成形用シートを成
形型の成形面に流体圧により圧着して賦形し、次いで前
記合成樹脂液を硬化させる合成樹脂成形品の製造方法に
おいて、前記熱硬化性合成樹脂液の硬化過程で、前記成
形用シートを加熱すると共に前記熱硬化性合成樹脂液の
硬化反応に伴う発熱による前記成形用シートの最高温度
を前記重合用モノマの大気圧下における沸点よりも高く
なるように設定し、これと同時に、前記重合用モノマの
沸点を前記最高温度よりも高くして該モノマの沸騰を回
避するために前記成形用シートに前記最高温度における
前記重合用モノマの蒸気圧よりも高い流体圧を作用させ
ることを特徴とする。
(2) 作用 前記のように成形用シートの最高温度を設定するとい
うことは、賦形後における合成樹脂液の硬化反応が大幅
に促進されるということであり、したがって合成樹脂液
の硬化時間が著しく短縮される。
この合成樹脂液の硬化過程では、成形用シートに前記
のように流体圧を作用させるので、重合用モノマの沸点
が、合成樹脂液の硬化反応に伴う発熱による最高温度よ
りも見掛上高くなり、これにより重合用モノマの沸騰が
回避される。
(3) 実施例 第1図は繊維強化合成樹脂成形品1を示し、その成形
品1は箱形をなす本体2と、その本体2の開口部外周縁
全体に設けられたフランジ部3とを有する。成形品1は
積層体であって、内側の繊維強化層4と、外側の表面層
5とより構成される。
第2図は成形品1を得るために用いられる成形用シー
ト6を示し、その成形用シート6は、上部可撓性フィル
ム71と下部可撓性フィルム72との間に、上部可撓性フィ
ルム71側に位置する未硬化基材層8と、下部可撓性フィ
ルム72側に位置する合成樹脂液層9とを重ね合せて設け
たものである。
上、下部可撓性フィルム71,72は、ビニロン、ポリビ
ニルアルコール、ナイロン等の可撓性熱可塑性合成樹脂
より構成され、それらは未硬化基材層8および合成樹脂
液層9の支持体として機能し、成形後は成形品1より剥
離される。
未硬化基材層8は強化用繊維集合物と、その集合物に
含浸された熱硬化性合成樹脂とより構成される。強化用
繊維としては、ガラス、炭素、金属、ケブラー(商標
名、アラミド樹脂)、テトロン(商標名、ポリエステル
樹脂)等からなる各種繊維が用いられ、また合成樹脂液
としては、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするもの
が用いられる。
合成樹脂液層9は、未硬化基材層8と共に硬化して成
形品1の表面層5を形成するもので、前記同様の熱硬化
性合成樹脂液より構成される。
不飽和ポリエステル樹脂に配合される重合用モノマと
しては、下表のものが用いられる。表中、沸点は大気圧
下における沸点を示す。
前記重合用モノマにおいて、スチレン、ビニル、トル
エン、クロロスチレン、ジビニルベンゼン、ジアリルフ
タレートは主として単独使用されるが、メタクリル酸メ
チル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルは、例えば
スチレンと併用される。
なお、上、下部可撓性フィルム71,72は、不飽和ポリ
エステル樹脂の完全硬化を狙って、その樹脂と酸素との
接触を防止する機能も有する。
次に成形用シート6の製造例について説明する。
不飽和ポリエステル樹脂(日本触媒化学工業社製、
商品名エポラックN−325) 100重量部 無水ケイ酸粉末 2重量部 二酸化チタン顔料 10重量部 スチレン(重合用モノマ) 15重量部 をホモミキサに投入して混合し混合液を得た。次いで、
100重量部の混合液に、1.5重量部の酸化マグネシウムお
よび1重量部のt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキ
サノエート(硬化触媒)を添加して合成樹脂液を調製し
た。
この合成樹脂液を、ビニロンよりなる厚さ50μmの下
部可撓性フィルム72上面に厚さ約1mmに塗布し、次い
で、塗布層に40℃、3時間の増粘処理を施して合成樹脂
液層9を形成した。
スチレンを含む不飽和ポリエステル樹脂(日本触媒化
学工業社製、商品名エポラックG−105)100重量部に、
t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート1重
量部を添加して未硬化基材層用合成樹脂液を調製した。
また3枚のガラス繊維マット(日東紡社製、商品名C−
450A)を重ね合わせて強化用繊維集合物を作製した。こ
の集合物に前記合成樹脂液を含浸させたものを合成樹脂
液層9の上面に積層して、厚さ約3mm、ガラス繊維の重
量分率約35%の未硬化基材層8を形成し、次いでその層
8の上面にビニロンよりなる厚さ25μmの上部可撓性フ
ィルム71を重ね合せ、その後積層物に脱泡処理、それに
次ぐ40℃にて3時間の増粘処理を施して厚さ約4mmの成
形用シート6を得た。
第3図は成形品1の製造方法を示す。
この方法の実施に用られる成形装置10は、雌状成形型
11と、その成形型11の上方に配設されて昇降する圧空ボ
ックス12とを備えている。成形型11は上向きに開口する
凹所13と、その凹所13底面に開口する複数の吸引孔14と
を備え、それら吸引孔14を真空源15に接続される。凹所
13において、その開口部の寸法は縦400mm、横200mmであ
り、底面に対する内周面の角度は10゜、深さは150mmで
ある。成形型11の成形面Sは、凹所13の内周面および底
面より構成される。
圧空ボックス12は、その天井壁に通気孔16を有し、そ
の通気孔16は加圧空気供給源17に接続される。
成形品1の製造に当っては次の各工程を順次実施する
ものである。
(i) 第3図(a)に示すように、成形型11を90℃に
加熱し、また圧空ボックス12を上昇させ、その圧空ボッ
クス12と成形型11との間に、80℃に予熱された成形用シ
ート6を、その下部可撓性フィルム72を下側にして配置
した。成形用シート6の予熱は、そのシート6を80℃の
炉中に10分間設置して行われた。
(ii) 第3図(b)に示すように、成形用シート6の
外周部を成形型11のシート載置面18上に載せ、また圧空
ボックス12を下降させて、そのボックス12と成形型11と
の間に成形用シート6の外周部を挟着した。次いで、圧
空ボックス12に加圧空気を供給してその空気圧により成
形用シート6を押圧すると共に凹所13内の空気を各吸引
孔14を介して排出した。この場合、空気圧は約4kg/cm2
に設定された。
(iii) 第3図(c)に示すように、圧空ボックス12
側からの押圧および凹所13内の減圧により成形用シート
6が下方に向って略断面V字形に撓み、その下端部が凹
所13の底面に圧着される。
(iv) 第3図(d)に示すように、引続き成形用シー
ト6には前記押圧作用および減圧作用が働くので、その
成形用シート6が成形面Sに圧着され、成形が行われ
た。
引続き、前記押圧作用および減圧作用下で、賦形され
た成形用シート6全体を硬化させて成形品1を得た。
(v) 成形品1を離型し、その繊維強化層4から上部
可撓性フィルム71を、また表面層5から下部可撓性フィ
ルム72をそれぞれ剥離した。
第4図は、賦形後の成形用シート6の温度変化を示
す。実線aは合成樹脂液層9に、また点線bは未硬化基
材層8にそれぞれ該当する。
第4図において、成形型11の温度を90℃に設定するこ
とによって、80℃に予熱された成形用シート6は約1分
間で成形型温度に達し、約6分経過後には合成樹脂液の
硬化反応に伴う発熱に起因して最高温度に達する。この
場合、実線aで示す合成樹脂液層9の最高温度は約190
℃であり、また点線bで示す未硬化基材層8の最高温度
は約208℃である。ここで、未硬化基材層8の最高温度
の方が合成樹脂液層9のそれよりも高いので、前者の約
208℃を成形用シート6の最高温度とする。
第5図はスチレンの蒸気圧曲線を示す。同図より、ス
チレンの大気圧(760mm Hg)下における沸点は145℃で
あり、したがって成形用シート6の最高温度約208℃は
スチレンの前記沸点145℃よりも高くなっている。
一方、この成形用シート6の最高温度約208℃におけ
るスチレンの蒸気圧は約3×103mm Hgであり、これをkg
/cm2に換算すると、3.9kg/cm2(ただし、1mm Hg=13×1
0-4kg/cm2とする)となる。
本実施例においては、成形用シート6に約4kg/cm2
空気圧を作用させているので、スチレンの沸点は見掛上
約212℃となり、成形用シート6の最高温度約208℃より
も高くなっている。
これによりスチレンの沸騰が回避され、高密度な合成
樹脂成形品1が得られる。
また成形用シート6の最高温度を約208℃に設定する
ということは、賦形後における合成樹脂液の硬化反応が
大幅に促進されるということであり、したがって合成樹
脂液の硬化時間が著しく短縮される。本実施例において
は、賦形後合成樹脂液が完全に硬化するまでの時間は約
11分間であった。
なお、前記実施例においては、初めから空気圧を高く
設定したが、賦形時には空気圧を低く、硬化過程でそれ
よりも高くすると、といった方法も採用される。
第6図は成形品1の他の製造工程を示す。この場合、
同図(a)に示すように圧空ボックス12の開口部にシリ
コーンダイヤフラム20が設けられ、同図(b)に示すよ
うにシリコーンダイヤフラム20を介して成形用シート6
の圧着が行われる。
このようにシリコーンダイヤフラム20を用いると、成
形用シート6の圧着に当り空気圧に代えて、オイル圧等
の液圧を用いることができ、これにより加圧力を増して
成形精度、成形スピード等を向上させることが可能であ
る。
なお、本発明は、強化用繊維集合物を備えずに合成樹
脂液層と可撓性フィルムとからなる成形用シート、合成
樹脂液層を備えずに未硬化基材層と可撓性フィルムとか
らなる成形用シートおよび未硬化基材層のみからなる成
形用シートにも適用される。この未硬化基材層のみから
なる成形用シートを用いる場合、流体圧としては窒素ガ
ス等の不活性ガス圧を用いて不飽和ポリエステル樹脂の
酸化を防止するのがよい。また成形型11としては雄状の
ものも使用可能である。
C.発明の効果 本発明によれば、熱硬化性合成樹脂液の硬化過程で、
成形用シートを加熱すると共に熱硬化性合成樹脂液の硬
化反応に伴う発熱による成形用シートの最高温度を重合
用モノマの大気圧下における沸点よりも高くなるように
設定するので、賦形後における合成樹脂液の硬化反応を
大幅に促進することができ、従って合成樹脂液の硬化時
間が著しく短縮されて生産性の向上が図られる。
また上記硬化過程では、重合用モノマの沸点を成形用
シートの前記最高温度よりも高くして該モノマの沸騰を
回避するために、成形用シートに対し前記最高温度にお
ける前記重合用モノマの蒸気圧よりも高い流体圧を作用
させるようにしたので、前述の如く硬化促進のために成
形用シートを十分に加熱しても、重合用モノマの沸点
が、合成樹脂液の硬化反応に伴う発熱による最高温度よ
りも見掛上高くなって、重合用モノマの沸騰を確実に回
避することができる。以上の結果、重合用モノマの沸騰
を回避しつつ熱硬化性合成樹脂液の硬化時間を短縮して
高品質な合成樹脂成形品を能率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は合成樹脂成形品の断面図、第2図は成形用シー
トの拡大断面図、第3図(a)〜(d)は合成樹脂成形
品の製造工程説明図、第4図は賦形後の経過時間と賦形
後の成形用シートの温度との関係を示すグラフ、第5図
はスチレンの温度と蒸気圧との関係を示すグラフ、第6
図(a),(b)は合成樹脂成形品の他の製造工程説明
図である。 S……成形面、1……合成樹脂成形品、6……成形用シ
ート、71,72……上、下部可撓性フィルム、8……未硬
化基材層、9……合成樹脂液層、11……成形型、15……
真空源、17……加圧空気供給源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29K 105:08 B29L 9:00 (72)発明者 阿部 倶久 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 上田 賢一 大阪府吹田市西御旅町5番8号 日本触 媒化学工業株式会社樹脂研究所内 (72)発明者 稲垣 裕治 大阪府吹田市西御旅町5番8号 日本触 媒化学工業株式会社樹脂研究所内 (72)発明者 跡部 大祐 大阪府吹田市西御旅町5番8号 日本触 媒化学工業株式会社樹脂研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−208222(JP,A) 特開 昭63−222817(JP,A) 特開 昭63−212515(JP,A) 特開 昭60−255420(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 51/00 - 51/46 B29C 43/00 - 43/58 B29C 67/12 - 67/18 B29K 67:00 B29K 105:06 - 105:14 B29L 9:00 B29L 22:00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不飽和ポリエステル樹脂および重合用モノ
    マを含む熱硬化性合成樹脂液を有する成形用シート
    (6)を成形型(11)の成形面(S)に流体圧により圧
    着して賦形し、次いで前記合成樹脂液を硬化させる合成
    樹脂成形品の製造方法において、 前記熱硬化性合成樹脂液の硬化過程で、前記成形用シー
    ト(6)を加熱すると共に前記熱硬化性合成樹脂液の硬
    化反応に伴う発熱による前記成形用シート(6)の最高
    温度を前記重合用モノマの大気圧下における沸点よりも
    高くなるように設定し、これと同時に、前記重合用モノ
    マの沸点を前記最高温度よりも高くして該モノマの沸騰
    を回避するために前記成形用シート(6)に前記最高温
    度における前記重合用モノマの蒸気圧よりも高い流体圧
    を作用させることを特徴とする、合成樹脂成形品の製造
    方法。
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