JP3265731B2 - 繊維強化プラスチックスの製造方法及びその成形品 - Google Patents
繊維強化プラスチックスの製造方法及びその成形品Info
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Description
の製造方法およびそれによって得られる成形品に関し、
詳しくは型に形成された樹脂層上に、不飽和ポリエステ
ル樹脂、又はビニルエステル樹脂をマトリックス樹脂と
する特定の樹脂組成物と繊維強化材とを、ハンドレイア
ップ、スプレーアップにより繊維強化プラスチック層
(FRP層と称する)を形成して、例えば、FRP製バ
スタブ、FRP製据置型洗い場付き浴槽、FRP製防水
パン、人工大理石浴槽、浄化槽、ボート等の繊維強化プ
ラスチックを製造する方法および得られる成形品に関す
るものである。
成形又は、スプレーアップ成形は成形型にゲルコートを
塗布硬化させ、繊維強化材及び不飽和ポリエステル樹脂
又はビニルエステル樹脂からなる組成物を積層、含浸脱
泡を行い、硬化させて成形品を得るものである。
ートと、繊維強化材及び不飽和ポリエステル樹脂又はビ
ニルエステル樹脂より成る繊維強化プラスチックス層が
完全密着している事が必須であり、もし、界面に脱泡不
良や硬化不良箇所が存在するとゲルコート層のクラッ
ク、ピンホール、リフティング等の製品性能及び外観に
係わる重大な欠陥を生ずることになる。
ックス層の界面品質は人間の手作業による入念な脱泡工
程に頼らざるを得ないのが現状である。また、成形後に
確認できた、新たなクラック等の不良箇所は成形後、部
分補修が行われる。
スチックス層の界面品質の良好な製品を得ようとすると
多大な時間と労力を要し、効率化、自動化が行えないの
が現状である。
レーアップ成形による積層、増厚工程とは、前者は、繊
維長が約2インチのチョップドストランドマットに、後
者は、約1インチのチョップドストランドに脱泡ローラ
ーを用いて熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させる一般公
知のFRP製造方法である。
来、ハンドレイアップ、スプレーアップ成形により行わ
れていたゲルコート層と繊維強化プラスチックス(FR
P)層との界面の人間の手作業による入念な脱泡工程を
省略し、成形サイクルアップを図ることの可能な製造方
法にあるものである。
課題を特定の樹脂組成物で克服し本発明を完成するに至
った。
リエステル樹脂またはビニルエステル樹脂からなる単独
では形状を維持できない硬化もしくはゲル化した樹脂層
の上に、球形の中空充填材およびチキソ付与剤を含有す
る不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステ
ル樹脂からなる樹脂組成物と繊維強化材とを吹き付け
て、硬化せしめること、前記組成物の粘度が、10〜5
0ポイズ(JIS K-6901)であること、および前記組成物
の揺変性が、4〜9(JIS K-6901 4.5)であることを特
徴とする繊維強化プラスチックの製造方法に関し、さら
に、この繊維強化プラスチック層上に、繊維強化材と不
飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂組成物
とを吹き付け含浸脱泡した後、硬化することを特徴とす
る繊維強化プラスチックスの製造方法に関し、球形の中
空充填材が好ましくは直径10〜300ミクロン、比重
0.02〜0.8のものであり、その含有量が組成物中
に5〜60体積%であるもの、さらにこれにより得られ
た成形品を提供するものである。
化もしくは硬化後、この上に特定の樹脂組成物と繊維強
化材とを吹き付けるだけで、ゲルコート樹脂層に気泡が
存在しないFRP層が形成でき、さらに、このFRP層
がゲル化もしくは硬化後、繊維強化材と不飽和ポリエス
テル樹脂又はビニルエステル樹脂組成物とを吹き付け、
含浸脱泡、硬化させることにより、通常のハンドレイア
ップ、スプレーアップ成形と同等性能の繊維強化プラス
チックス成形品が省力的かつ迅速に得られるというもの
である。
維強化プラスチックス層界面の手作業による入念な脱泡
工程を省略し、成形サイクルアップを可能にする。更
に、本発明の製造方法について詳しく述べる。
ップ成形方法により用いられているものであり、例え
ば、バスタブ、据置型洗い場付き浴槽、防水パン、人工
大理石浴槽、浄化槽、ボート、壁材、床材等の繊維強化
プラスチック成形品を成形する為のものである。その材
質は、金属、木,FRP、コンクリート等いずれのもの
でもよいが、好ましくはFRP製型である。
脂又はビニルエステル樹脂からなるゲル化もしくは硬化
層で、ゲルコート層とも呼ばれるものである。この樹脂
層は、ハンドレイアップ、スプレーアップ、注型、レジ
ンインジェクション、プレス成形等により得られるFR
P製バスタブ、FRP製据置型洗い場付き浴槽、FRP
製防水パン、ボート、人工大理石浴槽、浄化槽、壁材等
の表面層の様に単独では形状を維持できない硬化もしく
はゲル化した樹脂層を意味する。
ルエステル樹脂は、特に限定するものではなく、一般公
知のものを使用する事ができる。好ましくは、α,β-不
飽和単量体を60〜30重量%含有するものであり、使
用し得るα,β-不飽和単量体はスチレン、α-メチルス
チレン、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、β-ヒドロキシエチルメタクリレート等が挙げられ
る。
脂は、不飽和二塩基酸、またはその無水物、および飽和
二塩基酸またはその無水物、およびグリコールまたは炭
素数2〜3のアルキレンオキサイドを脱水縮重合反応し
たものをスチレン、α-メチルスチレン、メチルメタク
リレート、エチルメタクリレート、β-ヒドロキシエチ
ルメタクリレート等のα,β-不飽和単量体に溶解したも
のである。
は、既存のビスフェノール系、ノボラック系のエポキシ
樹脂の末端にメタクリル酸、アクリル酸等を反応させ、
上記、不飽和ポリエステル樹脂と同様、スチレン、α-
メチルスチレン、メチルメタクリレート、エチルメタク
リレート、β-ヒドロキシエチルメタクリレート等のα,
β-不飽和単量体に溶解したものである。
不飽和ポリエステル樹脂および/または、ビニルエステ
ル樹脂には、好ましくは、α,β-不飽和単量体を60〜
30重量%含有するものである。ここで用いられるα,
β-不飽和単量体としては、上記と同じもので差し支え
ない。
空充填材としては、特に限定するものではなく、一般公
知のものを使用することができ、材質はガラス、シリ
カ、セラミック等の無機質のもの、塩化ビニリデン、ア
クリル、アクリル-アクリロニトリル共重合物等の有機
質のもの、更には表面処理がしてあるもの等特に限定し
ない。その粒子径は、スプレーアップ機を通過できる大
きさであれば良く、好ましくは15〜300ミクロン、
より好ましくは15〜200ミクロンであり、その真比
重は0.02〜0.8程度であり、その値は無機質、有
機質で大幅に異なる。又、耐圧強度は混合、成形中の破
損を防止する意味で高い方がよい。その強度は、好まし
くは5〜1000kg/cm2、特に好ましくは100kg/cm2
以上である。
スバブル(住友スリーエム社製)、MIRALITE,
MICRLITE,Dualite(PIERCE&S
TEVENS 社製)、GlassMicroball
oon(EMERSPON&CUMING社製)、Q−
CEL,Microcel(旭硝子社製)、エクスパン
セル、Microcel(日本フィライト社製),MF
L−80CA(松本油脂(株)社製)等の物が使用でき
る。
0〜60体積%(樹脂組成物中)であり、好ましくは
7.0〜50体積%(樹脂組成物中)である。
剤とは、その形状が星状、針状、ウィスカー状、隣片状
等特に限定するものではなく、液状熱硬化性樹脂に揺変
性を与える形状のものであれば良い。例えばシリカ粉
末、タルク粉末、ガラスフレーク、金属ウィスカー、セ
ラミックウィスカー、硫酸カルシュウムウィスカー、ア
スベスト、スメクタイト等が挙げられる。必要に応じて
前記、2種以上を併用しても良い。
ズ(徳山曹達(株)社製)、アエロジルシリーズ(日本
アエロジル社製)BENATHIXシリーズ(ウィルバ
ーエリス社製)、FRANNKLIN FIBER(U
SG社製)、タルクSW,SS,SWE,(日本タルク
社製)、タルカンパウダーPK、ロータルクーT(林化
成社製)、アルボレックスYS(四国化成工業社製)等
がある。
できる大きさであれば良く、特に限定するものではな
く、チキソ付与剤の揺変性の付与能力により決定され
る。その添加量は、好ましくは1〜20重量部(樹脂組
成物100重量部に)である。
なく、一般公知のものを使用することができ、例えばメ
チルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサンパー
オキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、アセト
酢酸エステルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイ
ド等の過酸化物触媒が挙げられ、これらの2種以上を併
用しても良い。その添加量は、組成物100重量部に、
好ましくは0.5〜5重量部である。
キレート等があり、例えばナフテン酸コバルト、オクチ
ル酸コバルト、アセチルアセトンコバルト等又は、ある
いはアミン類例えば、ジメチルアニリン、ジエチルアニ
リン等が挙げられ、これらの2種以上を併用しても良
い。その添加量は、組成物100重量部に、好ましくは
0.01〜5重量部である。
物に添加してもよい。
繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊
維、ナイロン繊維、カーボン繊維、金属繊維等あるいは
それらの組合せである。好ましいのはガラス繊維、カー
ボン繊維である。また、繊維の形態は、紐状、ロービン
グ状が好ましい。紐状、ロービング状のものをあらかじ
め長さ3〜25mmにカットして、チョップドストラン
ドにして使用することも可能である。好ましい繊維長と
しては、3〜50mmで、特に好ましくは3〜25mmであ
る。繊維強化材は、通常スプレーアップ成形の場合、組
成物と共にスプレーされ基体に付着させる。しかし、ス
プレーのノズルは、各々別口である。
和ポリエステル樹脂およびビニルエステル樹脂の組成物
において、5〜30重量%であり、より好ましくは5〜
25重量%、特に好ましくは8〜20重量%である。
び/またはビニルエステル樹脂の組成物には、必要によ
り顔料、他の充填材、消泡剤、低収縮化剤等を配合して
も良い。顔料、消泡剤、他の充填材、および低収縮化剤
としては、一般市販の不飽和ポリエステル樹脂用のもの
であれば良い。
用いられ、例えば炭酸カルシウム、シリカ、ガラス、ア
ルミナ、クレイ、水酸化アルミニウム、硫酸バリュウ
ム、硫酸カルシュウム、硅石等の粉末が挙げられ、その
粒子径はスプレイアップ機を通過できる大きさであれば
良い。又、これらの2種以上を併用しても良い。
材およびチキソ付与剤を含有した不飽和ポリエステル樹
脂又はビニルエステル樹脂の組成物は、粘度10〜50
poise、揺変性4.0〜9.0、好ましくは4.0〜7.
0(JIS−K−69014、5)であり、ゲル化時間
は2〜30分(JIS−K−6901 4、8)である
ことが好ましい。この範囲をはずれると、本発明の効果
が十分得られない。
は、即ち、繊維強化材と球形の中空充填材およびチキソ
付与剤を含有する不飽和ポリエステル樹脂および/また
はビニルエステル樹脂からなる樹脂組成物からなる層を
有する成形品は、その上にさらに、繊維強化材と不飽和
ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂組成物とを
吹き付け、含浸脱泡した後、硬化することによりバック
層を形成した繊維強化プラスチックス成形品とするのが
好ましい。この場合、前記の不飽和ポリエステル樹脂ま
たはビニルエステル樹脂、硬化触媒、硬化促進剤が同様
に使用される。必要により、前記の他の充填材、顔料、
消泡剤、低収縮剤等が添加使用される。
品としては、不飽和ポリエステル、又はビニルエステル
樹脂製のFRP製バスタブ、FRP製据置型洗い場付き
浴槽、FRP製防水パン、ボート、人工大理石浴槽、浄
化槽、壁材、床材、自動車部品等挙げられるが、これら
に特に限定するものではない。
方法は、一般市販のスプレーガン、およびチョッパーを
用いて本発明の球形中空充填材およびチキソ付与剤を含
有した不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂
の組成物と繊維強化材とを好ましくは不飽和ポリエステ
ル樹脂またはビニルエステル樹脂の樹脂層に吹き付け、
ローラー等による含浸脱泡作業を行うこと無く硬化させ
るものである。
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。
形) (離型処理) 1800×1500mmの据置型洗い場付き浴槽型の型面
清掃後、離型剤フリーコートFRPを塗布し、50℃で
30分乾燥させ離型処理を行った(1-)。
日本インキ化学工業(株)社製)100部対し、顔料P
OLYTON J−107A(大日本インキ化学工業
(株)社製)10部、6%ナフテン酸コバルト0.4
部、パーメックーN(商品名、メチルエチルケトンパー
オキサイド、日本油脂社製)1.0部を配合し、成形型
に厚み0.4mm程度に塗布後、50℃で30分アフ
ターキュアさせた。(1-)
日本インキ化学工業(株)社製)90部に、ジメチルア
ニリン0.1部、スチレンモノマー10部を混合し、不
飽和ポリエステル樹脂C−1を得た。
ALITE M6017AE(PIERCE&STEV
EN社製)17体積%、チキソ付与剤としてタルクSW
(日本タルク(株)社製)15部、充填材(炭酸カルシ
ウム、NS−100、日東粉化(株)社製)60部を添
加後、攪拌して樹脂コンパウンドC−2を得た。
17.0poise,揺変性4.5,ゲル化時間3分(JIS K 6901
4,8)であった。
1.0部、16mm長ガラスロービングGR31(日本
板ガラス社製)25部を塗布された据え置型洗い場付き
浴槽(1-)にスプレーアップし、ロール含浸工程を
行わず、60℃で30分アフターキュアさせ約1mm厚
のFRP層を得た。(1-A-)
A-)上に、不飽和ポリエステル樹脂ポリライトLP
−821−N(大日本インキ化学工業(株)社製)10
0部に対し、パーメックーN 1.0部、1インチ長ガ
ラスロービングGR31(日本板ガラス社製)50部を
スプレーアップし、ロール含浸により約2mmのFRP
バック層を形成した。(1-A-)
厚の合板および金属製フレームを所定の場所に接着し、
FRPバック層と共に、60℃で30分アフターキュア
させた。(1-A-)脱型後、ゲルコート層、FRP
層、FRPバック層よりなる据置型洗い場付き浴槽(1
-A-)を得た。
ンキ化学工業(株)社製)100部に、チキソ付与剤
(シリカ粉末、レオロシールQS−20徳山曹達(株)
社製)2.5部、ジメチルアニリン0.1部、6%ナフテ
ン酸コバルト0.4部、スチレンモノマー50部を混合
し、不飽和ポリエステル樹脂C−3を得た。
(商品名:DUALITE M6017AE、PIER
CE&STEVEN社製)15体積%と、炭酸カルシウ
ム(商品名:NS−100、日東粉化(株)社製)80
部を添加後、攪拌して樹脂組成物C−4を得た。
0poise,揺変性5.1,ゲル化時間3分(JIS K 6901 4,8)
であった。
据置型洗い場付き浴槽(1-)にスプレーアップし、
ロール含浸工程を行わず、60℃で30分アフターキュ
アさせ約1mm厚の補強層を得た。(2-A-)
A-)上に、不飽和ポリエステル樹脂ポリライトLP
−821−N(大日本インキ化学工業(株)社製)10
0部に対し、パーメックーN 1.0部、1インチ長ガ
ラスロービングGR31(日本板ガラス社製)50部を
スプレーアップし、ロール含浸により約2mmのFRP
バック層を形成した。(2-A-)
厚の合板および金属製フレームを所定の場所に接着し、
FRPバック層と共に、60℃で30分アフターキュア
させた。脱型後、ゲルコート層、FRP層、FRPバッ
ク層よりなる据置型洗い場付き浴槽(2-A-)を得
た。
C−3 100部に対し球形中空充填材(商品名:DU
ALITE M6017AE、PIERCE&STEV
EN社製)8体積%を添加後、攪拌して樹脂組成物C−
5を得た。得られた樹脂組成物C−5は、粘度17.0p
oise、揺変性4.6、ゲル化時間4分(JIS K 6901 4,8)
であった。
据置型洗い場付き浴槽(1-)にスプレーアップし、
ロール含浸工程を行わず、60℃で30分アフターキュ
アさせ約1mm厚の補強層を得た。(3-A-)
A-)上に、不飽和ポリエステル樹脂ポリライトLP
−821−N(大日本インキ化学工業(株)社製)10
0部に対し、パーメックーN 1.0部、1インチ長ガ
ラスロービングGR31(日本板ガラス社製)50部を
スプレーアップし、ロール含浸により約2mmのFRP
バック層を形成した。(3-A-)
厚の合板および金属製フレームを所定の場所に接着し、
FRPバック層と共に、60℃で30分アフターキュア
させた。
バック層よりなる据置型洗い場付き浴槽(3-A-)を
得た。
不飽和ポリエステル樹脂ポリライトLP−924−N
(大日本インキ化学工業(株)社製)100部に対し、
パーメックーN 1.0部、1インチ長ガラスロービン
グER2310SP−10(旭ファイバーグラス社製)
50部をスプレーアップし、ロール含浸により約1mm
のFRP層を形成し、60℃で30分アフターキュアさ
せFRP層(1-B-)をえた。
-B-)上に、不飽和ポリエステル樹脂ポリライトLP
−821−N(大日本インキ化学工業(株)社製)10
0部に対し、パーメックーN1.0部、1インチ長ガラ
スロービングER2310SP−10(旭ファイバーグ
ラス社製)50部を塗布し、ロール含浸により約2mm
のFRPバック層を形成した。(1-B-)さらに(1
-B-)に補強部材として6mm厚の合板および金属製フ
レームを所定の場所に接着し、FRP層と共に、60℃
で30分アフターキュアさせた。(1-B-)
バック層よりなる据置型洗い場付き浴槽(1-B-)を
得た。
RPバック層の中間に含浸脱泡工程を全く必要としない
FRP層を設けることにより、脱泡不良が製品面に及ぼ
すクラック、リフティング等の問題を解決できることに
ある。
なかった綿密な含浸脱泡工程が省略できるため省力かつ
迅速な、繊維強化プラスチックスの成形が可能になる。
すなわち、補強層の成形工程は大幅に簡素化でき、それ
に伴う成形時間の短縮、作業人員の削減が可能となっ
た。
ゲル化時間を著しく短く設定でき、速やかに次工程に移
れる等のメリットを有する。さらに、FRP層成形はロ
ボット等による自動化も図れ、モノマー臭の漂う作業環
境下から人手を無くし、衛生面においても優れた効果が
得られる。
Claims (5)
- 【請求項1】 型に形成された不飽和ポリエステル樹脂
またはビニルエステル樹脂からなる単独では形状を維持
できない硬化もしくはゲル化した樹脂層の上に、球形の
中空充填材およびチキソ付与剤を含有する不飽和ポリエ
ステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂からなる
樹脂組成物と繊維強化材とを吹き付けて、硬化せしめる
こと、前記組成物の粘度が、10〜50ポイズ(JIS K-
6901)であること、および前記組成物の揺変性が、4〜
9(JIS K-6901 4.5)であることを特徴とする繊維強化
プラスチックの製造方法。 - 【請求項2】 球形の中空充填材が、直径10〜300
ミクロン、比重0.02〜0.8のものであることを特徴
とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 球形の中空充填材の含有量が、チキソ付
与剤を含有する不飽和ポリエステル樹脂および/または
ビニルエステル樹脂からなる樹脂組成物中に、5.0〜
60体積%であることを特徴とする請求項1記載の製造
方法。 - 【請求項4】 請求項1の製造方法で得られた繊維強化
プラスチック成形品の繊維強化材と球形の中空充填材お
よびチキソ付与剤を含有する不飽和ポリエステル樹脂お
よび/またはビニルエステル樹脂からなる樹脂組成物か
らなる硬化物層上に、さらに、繊維強化材と不飽和ポリ
エステル樹脂またはビニルエステル樹脂組成物とを吹き
付け、含浸脱泡した後、硬化することを特徴とする繊維
強化プラスチックスの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4いずれか記載の製
造方法により得られた繊維強化プラスチックス成形品。
Priority Applications (1)
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JP19000093A JP3265731B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 繊維強化プラスチックスの製造方法及びその成形品 |
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JPH0740451A JPH0740451A (ja) | 1995-02-10 |
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1993
- 1993-07-30 JP JP19000093A patent/JP3265731B2/ja not_active Expired - Fee Related
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