JP3036083B2 - 繊維強化シート状成形材料及びその成形方法 - Google Patents

繊維強化シート状成形材料及びその成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成形性に優れる常温で
非粘着性で40〜80℃の中温度で流動成形可能な繊維
強化シート状成形材料およびその成形法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、熱硬化性樹脂によるシート状成形
材料は、熱硬化性樹脂とガラス繊維、無機充填剤の混合
物を酸化マグネシウム等で増粘したSMC(Sheet Moul
dina Compound)あるいは繊維強化材に熱硬化性樹脂を含
浸乾燥したプリプレグがある。これらのシート状成形材
料は、100〜160℃の成形温度と30〜60kg/cm
2 の成形圧力下で成形する必要があるため、高価なオス
型、メス型で一対となる合型と高圧力を供給する高価な
プレス機が必要となる。このため多大のイニシャルコス
トがかかることと、成形品の形状変更が容易にできない
等の欠点がある。繊維強化シート状成形材料としては、
常温下で非粘着性であり、加熱下で溶融する熱硬化性樹
脂を用いたものとしては例えば特公昭55−40424
号がある。この特公昭55−40424号公報では、不
飽和ポリエステル樹脂を用いた例として、テレフタル酸
/エチレン性不飽和二塩基酸/エチレングリコール/非
対称二価アルコールを35〜60/65〜40/85〜
100/0〜15(モル%)からなる不飽和ポリエステ
ルにエチレン性不飽和単量体5〜25重量%含有してな
る不飽和ポリエステル樹脂組成物に非連続短繊維を5〜
25重量%および無機充填剤より構成される繊維強化シ
ート成形材料およびその製造方法について開示されてい
る。
【0003】しかし、この繊維強化シート成形材料は、
前述の金型とプレス機を用い、160〜180℃の成形
温度で、30〜60kg/cm2 の成形圧力で成形するもの
で、当然この繊維強化シート成形材料に用いる不飽和ポ
リエステル樹脂は、高融点のもので、80℃の溶融粘度
が、100ポイズ以上と規定され、100ポイズより小
さいとシートの製造ができなくなり又、耐ヒートショッ
ク性に好ましくない変化が生じるとしている。
【0004】又、不飽和ポリエステル成形材料の真空成
形法は、あまり知られておらず、一部常温で光硬化する
方法が知られている程度である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、不飽和ポリ
エステル樹脂組成物を用いる中温で真空成形可能なシー
ト状成形材料及びそれを用いる成形方法を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、課題を克服した繊維強化シート状成形材料お
よびその成形方法到達したものである。すなわち、本発
明は、常温下で非粘着性で、かつ、80℃おける溶融粘
度が100ポイズより小さいものである重合成単量体を
含有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を含浸したと繊
維強化材の片面もしくは両面にフィルムを有することを
特徴とする繊維強化シート状成形材料、および該成形材
料の周囲を成形型の周囲に直接固定した後、あるいは加
熱しながら成形型の周囲に枠で固定された該成形材料を
成形型の周囲に成形型の周囲に固定した後、40〜80
℃で加熱し、該成形材料で密閉された空間部を減圧によ
り、型に該成形材料を密着させて硬化させることを特徴
とする成形方法更に、繊維強化シート状成形材料の成形
型側のプラスチックフィルムを剥離した後、前記の方法
で成形することを特徴とする成形方法を提供するもので
ある。更に、本発明の成形法について詳しく述べる。
【0007】
【構成】本発明の成形法はSMC又は、プリプレグを成
形する場合の様な高価なオス型、メス型一対の金型およ
びプレス機は不必要であり、成形品の必要形状に基づく
メス型あるいはオス型があれば良い。又、その材質は、
木、プラスチック、金属、ガラス等から選ばれ、通常F
RP型を用いる。
【0008】メス型により成形する場合は、第1図から
繊維強化シート状成形材料1の周囲を所定の大きさに切
断しその周囲をメス型2の周囲に固定用枠3、クランプ
4等を用いて固定する。次に、40〜80℃の範囲から
選ばれた温度で全体を加熱し、該成形材料1とメス型2
で密閉された空間部5を真空ポンプで減圧し、該成形材
料1で該型に密着させて硬化させる。
【0009】第2図から、オス型を用いて成形する場
合、該成形材料1を所定の大きさに切断し、その周囲を
所定の大きさの枠3に固定する。これを予備加熱しオス
型に対して枠3を押しつけ、オス型2周囲に枠で固定さ
れた該成形材料1をクランプ4等で固定する。更に、4
0〜80℃の範囲から選ばれた温度で加熱し、該成形材
料1と成形型2で密閉された空間部5を真空ポンプで、
バルブ6から減圧し該成形材料1を型に密着させて硬
させ成形するものである。又、ゲルコート付き成形品あ
るいは、予備成形された成形物にオーバーレイする場
合、該成形材料の成形型側のプラスチックフィルムを剥
離除去し、前記成形法と同様の方法で成形するものであ
る。
【0010】硬化については、特に限定するものでな
く、硬化システムに応じ対応して良い。例えば過酸化物
硬化システムで高温分解触媒を用いた場合は、その硬化
可能温度まで上げても良く、又、光硬化システムを用い
てもよい。
【0011】本発明で用いられる常温下で非粘着性で、
かつ、80℃における溶融粘度が100ポイズより小さ
いものである重合単量体を含有する不飽和ポリエステ
ル樹脂組成物は、例えばエチレングリコール、1,4ブ
タンジオール、1,6ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール等の対称性グリコールの中から選ばれた一種
と選ばれなかった中の一種のモル比が1:0.5〜1:
0.05であり、対称性二塩基酸がフマル酸から得られ
る不飽和ポリエステルと重合単量体例えばスチレンモ
ノマー、ジアリルフタレート、ビニルトルエン、クロル
スチレン、ジビニルベンゼン、ヒブチルスチレン、(メ
タ)アクリル酸メチル、トリアリルシケヌレート、ネオ
ペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチ
ルプロパントリ(メタ)アクリレート等から選ばれる少
なくとも一種を含有してなる不飽和ポリエステル樹脂で
ある。
【0012】本発明で用いられる不飽和ポリエステル樹
脂が、常温で粘着性であると、成形時に切断部より樹脂
が流れ出したり、フィルム剥離ができなかったりする。
又、80℃における溶融粘度が100ポイズ以上である
と繊維強化シート状成形材料の生産時に硬化してしまっ
たり、繊維強化材への含浸、脱泡が不良になり該成形材
料の良品率が著しく低下する。更に成形時に高温度が必
要になり、エネルギー費、危険性が増大すると共に高温
度に耐えうる成形型等が必要になる。
【0013】本発明で用いられる繊維強化材としては、
例えばガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、有機
繊維等が挙げられ特に限定するものではない。成形型へ
の賦形性を重視する場合の繊維強化材の形態は、チョッ
プストランドあるいはスパンボンドが望ましい。
【0014】又、フィルムとしては、合成樹脂フィルム
であれば特に限定されるものでなく、その材質としては
例えばポリビニルアルコール、セロハン、ポリエステル
等が挙げられる。
【0015】硬化方法についても特に限定するものがな
く、一般公知の有機過酸化物、アゾ化合物による硬化あ
るいはベンゾインアルキルエーテル類、ベンゾインチオ
エーテル類、フェノン類等による光硬化剤による硬化等
が挙げられる。
【0016】又、電子線あるいは高周波による硬化であ
っても良い。又、本発明の繊維強化シート状成材料に必
要に応じ充填剤、顔料、低収縮化剤、滑剤等を配合して
も良い。
【0017】
【実施例】以下に合成例、実施例、比較例をもって、本
発明を詳細に説明するが、「部」、「%」は重量基準で
あるものとする。合成例1(不飽和ポリエステル樹脂
(UP−1)の合成)攪拌機、還流冷却塔、窒素ガス導
入管、温度計を備えた反応容器に1,6ヘキサンジオー
ル1182g、エチレングリコール62g、フマール酸
1276gを仕込み210℃まで昇温し、210℃で反
応を進め酸価20で温度を下げスチレンをノマー119
6g、ハイドロキノンを全仕込量に対して0.01部、
ターシャリブチルカテコールを全仕込量に対して0.0
05部仕込みUP−1を得た。
【0018】UP−1の揮発分は34%で酸価13であ
り、常温で固状、非粘着性であった。これを高下式フロ
ーテスターで80℃の溶融粘度を測定した結果は、80
ポイズであった。合成例2(不飽和ポリエステル樹脂
(UP−2)の合成攪拌機、環流冷却塔、窒素ガス導入
管、温度計を備えた反応容器にプロピレングリコール7
61g、無水フタル酸740g、無水マレイン酸、49
0gを仕込み210℃まで昇温し、210℃で反応を進
め酸価30で温度を下げ、スチレンモノマーを933
g、ハイドロキノンを全仕込量に対して0.01部、タ
ーシャリブチルカテコールを全仕込量に対して0.00
5部仕込みUP−2を得た。
【0019】UP−2の揮発分は34%で、酸価20、
液状物の為、高下式フローテスターでの粘度は不可能だ
った。そこで25℃での粘度を測定したところ11ポイ
ズ(液状物)であった。合成例3(不飽和ポリエステル
樹脂(UP−3)の合成攪拌後、環流冷却塔、窒素ガス
導入管、温度計を備えた反応容器にエチレングリコール
559g、プロピレングリコール76g、テレフタル酸
830gを仕込み220℃まで昇温し220℃で反応を
進め、酸価10になった時点でフマール酸580gを仕
込み210℃まで昇温し210℃で反応を進め酸価15
で温度を下げスチレンモノマー961g、ハイドロキノ
ンを全仕込量に対して0.01部、ターシャリブチルカ
テコールを全仕込量に対して0.005部仕込みUP−
3を得た。UP−3の揮発分は34%で酸価10であり
常温で固状、非粘着性であった。これを高下式フローテ
スターで80℃の溶融粘度を測定した結果は1000ポ
イズであった。 実施例−1 UP−1を80℃に昇温し溶融し光硬化剤スルガキュア
ー651(チバ・ガイギー社製)を1.0重量%を配合
し、30ミクロンの厚さのポリビニルアルコールフィム
ルの上に塗布し2インチのチョップストランドを散布し
た後、更に本配合物が塗布された30ミクロンの厚さの
ポリビニルアルコールフィルムを本配合物がチョップス
トランド側にくるように覆いかぶせローラー等で含浸脱
泡した後常温まで冷却し繊維強化シート状成形材料A−
1を得た。A−1は厚みが3.0mmでありチョップスト
ランドの含有率は約30重量%であった。 実施例−2 UP−1を80℃に昇温し溶融攪拌し40℃まで温度を
下げ過酸化物触媒ベンゾイルパーオキサイドペースト
(50%ジブチルフタレート)を2.0重量%配合し再
び60℃で昇温した以外は実施例−1と同様の方法で繊
維強化シート状成形材料A−2を得た。
【0020】A−2は厚みが3.0mmでありチョップス
トランドの含有率は約30重量%であった。 比較例−1 UP−2を常温で光硬化剤イルガキュア−651(チバ
・ガイギー社製)を1.0重量部配合した以外は、実施
例−1と同様の方法で繊維強化シート状成形材料B−1
を得た。
【0021】B−1は、厚みが3.0mmでありチョップ
ストランドの含有率は約30%であった。 比較例−2 UP−2を常温で過酸化物触媒ベンゾイルパーオキサイ
ドペースト(50%ジブチルフタレート)を2.0重量
%配合した以外は実施例−1と同様の方法で繊維強化シ
ート状成形物B−2を得た。
【0022】B−2は厚みが3.0mmであり、チョップ
ストランドの含有率は約30重量%であった。 比較例−3 UP−3を昇温し配合及び塗布、含浸、脱泡を可能にす
る粘度とするには100℃にする必要があり100℃で
光硬化剤イルガキュアー651(チバ・ガイギー社製)
を1.0重量%を配合した以外は実施例−1と同様の方
法で繊維強化シート状成形材料B−3を得た。 比較例−4 UP−3を100℃に昇温し溶融攪拌し配合可能下限温
度90℃まで下げ過酸化物触媒ベンゾイルパーオキサイ
ド(50%ジブチルフタレート)2.0重量%配合した
ところ硬してしまい繊維強化シート状成形材料B−4は
得られなかった。繊維強化シート状成形材料に使用した
不飽和ポリエステル樹脂の特性を表−1に示す。又繊維
強化シート状成形材料の特性を表−2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】実施例−3 繊維強化シート状成形材料A−1を図2に示す装置を用
い、図2の様に固定用枠3にクランプ4を用い成形型1
に固定した後、60℃に加熱し空間部5の空気を真空ポ
ンプにて500〜700mmHgの減圧で徐々に減圧し、該
成形材料A−1に成形型2に密着させてバルブ6を閉
める。次に紫外線ランプで5分間照射し、硬化させ成形
品を得た。 実施例−4 繊維強化シート状成形材料A−2を用い、実施例−3と
同様の方法で型添いさせ、バルブ6を閉め80℃まで昇
温し、10分間保持し硬化させ成形品を得た。 実施例−5 繊維強化シート状成形材料A−1を用い成形型2にあら
かじめゲルコートを塗布硬化させ、該成形材料A−1の
型側面のフィルムを除去した以外は実施例−3と同様の
方法で成形、硬化させゲルコート付成形品を得た。 実施例−6 繊維強化シート状成形材料A−1と図1−(1)に示す
装置を用い、該成形材料A−1を成形材料固定用枠2に
成形材料固定用クランプ3を用いて固定し、60℃に加
熱するとともに成形材料固定用枠3に固定された該成形
材料A−1を成形型2に押しつけ図7−(2)の様に型
固定用クランプ3での該成形材料A−1を固定する。次
に真空ポンプにて500〜700mmHgの減圧で徐々に減
圧し成形型2に密着させてバルブ6を閉める。次に紫外
線ランプで5分間照射し硬化させ成形品を得た。 比較例−5 繊維強化シート状成形材料B−1を用いた以外は実施例
−5と同様の方法で成形したが成形材料B−1はフィル
ム剥離性が及び粘着性が悪いため型に固定できず成形品
を得ることができなかった。 比較例−6 繊維強化シート状成形材料B−3と加熱温度を80℃に
した以外は実施例−3と同様の方法で成形したが成形材
料B−3の溶融粘度が高いため型添いできず成形品を得
ることができなかった。実施例3〜6、比較例5,6の
成形についての結果を表−3に示す。
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】本発明による利点は、繊維強化シート状
成形材料が常温で非粘着性のためシートの切断および型
への固定が容易にかつ清潔に実施できるので成形作業性
に優れる。更に、プラスチックフィルムの剥離、除去が
可能となり、ゲルコート付き成形あるいは、予備成形さ
れた成形物にオーバーレイすることが可能である。
【0027】又、装置面では、成形型が非常に安価のた
め型の形状変更が容易にでき、小量、多品種および大型
の成形が容易にできる。更に他の装置、加熱炉、真空ポ
ンプ、必要に応じ光照射装置等も比較的安価で装置に対
するイニシャルコストを低くおさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図は、凸型での真空成形法を示すものであ
る。
【図2】第2図は、凹型での真空成形法を示すものであ
る。
【符号の説明】
1 繊維強化シート状成形材料 2 成形型 3 固定用枠 4 固定用クランプ 5 空間部 6 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/24 CFE CA(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常温下で非粘着性で、かつ80℃におけ
    る溶融粘度が100ポイズより小さいものである重合性
    単量体を含有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を含浸
    した繊維強化材の片面もしくは両面にフィルムを有する
    ことを特徴とする繊維強化シート状成形材料。
  2. 【請求項2】 請求項1の繊維強化シート状成形材料の
    周囲を成形型の周囲に直接固定した後あるいは、加熱し
    ながら枠で固定された繊維強化シート状成形材料を成形
    型の周囲に固定した後、40〜80℃で加熱し、該成形
    材料で密閉された空間部を減圧により、該成形材料を型
    に密着させて硬化させることを特徴とする成形方法。
  3. 【請求項3】 請求項1の繊維強化シート状成形材料の
    成形型側のプラスチックフィルム剥離除去した後、成形
    することを特徴とする請求項2の成形方法。
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