JP3283261B2

JP3283261B2 - ポリエステル裏当てされたアクリル樹脂複合物成形構造体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3283261B2
Application number: JP52016593A
Authority: JP
Inventors: クスザジ，カール，ティー; バルント，ロナルド，ディー; ウイリス，ジェフリー，イー
Original assignee: アメリカンスタンダードインコーポレイテッド
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: BR9207129A; DE69223066D1; WO1993023236A1; DE69223066T2; ES2110524T3; EP0647177B1; CA2118499C; KR100246937B1; JPH07506546A; AU2692092A; KR950701570A; ATE159889T1; CA2118499A1; EP0647177A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明の背景 1. 本発明の分野本発明はポリエステル裏当てアクリル複合物成形構造
体に関する。

より詳細には本発明は軽量で衝撃や使用者の体重及び熱
ショックにさらされた場合に損傷及び剥離に対して耐久
性のある浴槽、流し、シャワー受け、洗面台等の衛生備
品のような軽量耐久性製品の製造用のアクリル製シェル
への成形処理中に用いられるポリエステル重合裏当て材
料を有する複合物構造体に関する。

2. 関連する技術の背景浴槽、渦流浴槽、及び他の複合製品のような浴室及び
台所備品の進歩により従来の磁器製鋳型鉄及びエナメル
引き備品はより軽く、より弾力的な複合物構造体に徐々
に置き換えられてきた。一方で磁器製鋳型鉄及びエナメ
ル引き備品は非常に固い質感及び高い耐荷重性能を有す
るという利点があるが、これらの備品の１つの欠点は衝
撃損傷を被りやすく、非常に重いことであり、それによ
り例えば流し、浴槽、渦流浴槽等のような大きな備品を
移動及び据えつけるのに非常な困難がある。

これらの磁器製鋳型鉄備品の産業による置き換えは最
初成功しなかった。初期の複合物構造体は衝撃、熱ショ
ック、又は通常の入浴者の体重にさらされた時に変形、
亀裂、欠け、又は剥離を起こすプラスチックの中空な感
触を有していた。加えてこれらの複合物構造体は備品の
製造、運送、据え付け中に構造体の外側からの衝撃を受
けた場合にしばしば剥離、亀裂、ひび割れ、又は欠けを
生ずる。

これらの問題の成功した解決法はジェノビーズ（Geno
vese）等によるアメリカ特許明細書第４、664、982号、
及びクサジュ（Kuszaj）等によるアメリカ特許明細書第
５、049、443号で開示されており、この両方の開示は以
下に参考として引用する。両者は鉄又はステンレススチ
ールエナメル引き複合物備品を開示し、これらは初期の
磁器製鋳型鉄備品の外観及び感触を有する。該構造体は
軽量で高い構造強度及び衝撃又は熱ショックによる剥
離、欠け、へこみ耐性を有する。該複合物構造体はそれ
の片面又は両面上にエナメル引きされた鉄又はステンレ
ススチールから形成される。優れた物理的及び機械的特
性はシェルの仕上げられていない側へのプラスチック層
の化学的結合の結果としてこれらのシェルに付与され
る。好ましいプラスチック層は反応射出成形（RIM）又
は強化反応射出成形（“PRIM"）処理によりシェルを含
む成形型内に導入されたイソシアネート修飾熱硬化性不
飽和ポリエステル又はポリエーテルフォーム（foam）で
ある。プラスチックフォームはシランの作用、エナメル
の金属基又はSiOH基と積層を形成する強化フォームプラ
スチックとの間に化学的結合を生じる結合剤でシェルに
化学的に結合される。これらの複合物構造体はエナメル
鋼又はステンレス鋼シェルへの強化フォーム重合層の化
学的結合の結果として優れた物理的、機械的特性を有す
る。これらの開示は、アクリル層が重合又はプラスチッ
ク成形構造体に結合される複合物構造体の製造に関係し
ない。

２つのヨーロッパ特許第370、918号及び第399、707号
は成形複合物構造体を開示する。しかしながらヨーロッ
パ特許第370、918号は衛生備品を目的とし、それは内側
及び外側シェル間にポリエステル凝結材料が注入される
２つのシェルを必要とする。２つのシェルは最終産物に
強度及び完全性を供するために必要とされる。ヨーロッ
パ特許第399、707号は少なくとも１つの熱塑性ポリマー
と、第一の層に適合する内側充填剤で強化された樹脂か
らなる少なくとも１つの層とからなり、該樹脂は熱塑性
層上に直接重合される複合物シートを開示する。該複合
物シートは自己支持型ではなく建物上のパネル又は覆い
として用いられる。これらの開示は自己支持型単一シェ
ル成形品とは関係しない。

他の従来技術の構造は高衝撃強度、耐層割れ構造を提
供するよう架橋イソシアネート修飾熱硬化性不飽和ポリ
エステル、又はポリエーテル樹脂層として記載されたフ
ォームプラスチック基層に直接に結合された重合表面層
を含む。これらの構造及び製造のそれらの処理はグリー
フ他による米国特許第4844944号及び第4844955号に開示
され、その開示はここに参考として引用する。メタクリ
ル酸メチル及びオハイオ州、ウエストアレキサンドリ
ア、ウィテイカー社により製造された、ポリウレタンフ
ェノール及びエポキシ樹脂を含む65％の溶媒と35％の固
形の混合を含む市場で入手可能な接着チキソン（Thixo
n）416はプラスチックが硬化される間重合表面層をフォ
ームプラスチックのイソシアネート基に架橋及び化学的
に結合するようプライマーとして用いられた。イソシア
ネートはRIM又はRRIM成形中プラスチック層の非常に速
い硬化を行なうようフォームプラスチック内に設けられ
た。

しかしながら上記反応形成処理の欠点の一つは、これ
らの反応成形処理は高圧力下で実行され、成形が閉じら
れ、成形処理中反応重合フォームの逃げるのを防ぐよう
大きく高価な水圧を必要とする。これらの成形処理によ
り非常に速い硬化時間が得られるが、水圧成形プレスの
ような望まれる装置は高価で、高資本投資を必要とす
る。

従って改善された重合複合物成形構造体及びその製造
方法を提供することが望まれる。

本発明の概要概略では、本発明によれば好ましくは浴槽の構成で形
成される重合複合物構造体及びそれの製造方法を提供す
る。重合複合物構造体は仕上げられた側と仕上げられて
いない側を有するポリメタクリル酸メチルの熱形成可能
なアクリル重合体から好ましくは作られた重合シェル層
を含む。

重合複合物構造体はまた成形され、架橋された熱硬化
性重合裏当て層を含む。架橋された熱硬化性重合層は重
合シェルの仕上げられていない側に接合し、以下に示す
成分を少なくとも１つは含む：ポリエステル、エポキ
シ、アクリル、又はビニルエステル、単独又はそれらの
組み合わせの配合であってイソシアネート残基は含まな
い。好ましくは該架橋熱硬化性裏当て層は硬化する前に
剛性不飽和ポリエステル樹脂、可撓性不飽和ポリエステ
ル樹脂、硬化促進剤、過酸化架橋促進剤、及び樹脂対充
填剤の比が約1:2から1:30までの比率の充填剤からな
る。該充填剤は炭酸カルシウム、アルミニウム三水和
物、ガラス球、砂、セラミック、雲母、タルク、シリ
カ、及びそれらの内の１つ以上の混合物を含む。

本発明の第一及び第二の実施例ではガラス繊維、炭
素、セラミック、ホウ素、黒鉛、ウールアストナイト、
芳香族ポリアミド及び、これらの混合のような繊維の層
を含む繊維強化樹脂層はアクリルシェルの仕上げられて
いない側に付着された。望ましくはかかる層は樹脂裏当
てのチョップガラス繊維からなる。荷重支持強化構造体
はシェルの仕上げられていない側及び繊維強化樹脂層に
付着される。この荷重支持強化構造体はチップボード、
パーティクルボード、プライウッド及び木製板のような
木材を含み得、或いは重合複合物又は無機荷重支持構造
体を含んでよい。望ましくは荷重支持構造体は浴槽の床
部分の下に位置するチップボードから作られる長方形木
製構造体である。加えて複数の強化木製板は浴槽のシェ
ルの床部分の下に位置する。

本発明の第一及び第二の実施例のシェルの仕上げられ
ていない側はシランベースのプライマー及びメタクリル
酸メチル及び溶剤配合から作られるシランベースの結合
剤により繊維強化層に結合されることが望ましい。メタ
クリル酸メチル及び溶剤混合は望ましくは塩化メチレ
ン、スチレン及び水を含み、一方シランベースのプライ
マー組成は適切にトルエン、ブタノール、２−ブトキシ
エチアノル及びエチルアルコールの溶剤で溶解された３
〔２−（ビニルベンジルアミノ）エチルアミノ〕プロピ
ルトリメトキシシランを含む。架橋熱硬化性重合層は重
合シェル仕上げられてない側に結合され、繊維強化樹脂
層及び荷重支持強化構造体を囲む。

本発明の第三の及び最も好ましい実施例では重合シェ
ルの仕上げられてない側は架橋熱硬化性重合裏当て層に
直接結合する。これはポリメタクリル酸メチル重合シェ
ルを有する熱硬化性重合裏当て層内にあるスチレンの架
橋により達成される。これはシランベースの結合剤及び
本発明の第一及び第二の実施例に含まれ、親出願に記載
されている繊維強化樹脂層の両方に対する必要をなくす
る。加えて本発明の最も好ましい実施例は、浴槽のシェ
ルのデッキ部分の下に位置する複数の強化木製板又は浴
槽のシェルの床部分の下に位置するブラインドボルト及
び脚部である荷重支持強化構造体を含まない。

望ましくは浴槽の形に形成される重合複合物構造体は
本発明の方法で製造される。本発明の第一の実施例では
浴槽の形状のように適宜の形に重合シェル、望ましくは
ポリメタクリル酸メチルの熱成形可能アクリルシェルが
形成される。重合シェルの仕上げられていない側は上記
シランベースの結合剤で望ましくは下塗りされる。下塗
りされた又は下塗りされない重合シェルは適切なスプレ
ーアップ及びロールダウン又は他の適切な技術により強
化繊維の樹脂混合でその仕上げられていない側上に強化
される。強化シェルが十分に硬化した後、シェルはシェ
ルの荷重支持部分、例えば浴槽の床の下に位置されるチ
ップボードのような荷重支持強化構造体を被覆する仕上
げられていない側を有する成形型に配置される。木材ボ
ードのような他の強化構造体はシェルの床の下に位置さ
れてよい。上記の如く非飽和熱硬化性重合裏当て材、架
橋促進剤の未硬化混合はシェルの仕上げられていない側
を被覆し、繊維強化材及び荷重支持強化構造体をカバー
するよう裏当て材を強化するよう十分な圧力で成形型に
射出される。成形熱硬化性重合裏当て材は熱硬化性材の
硬化及び架橋及びシェルの仕上げられていない側へ繊維
強化層構造体の結合を可能にするに適切な温度で、十分
な時間硬化される。十分な硬化の後、複合物構造体はバ
リ取りの為成形型から除去される。

本製造方法の第二の実施例において、望ましくは下塗
りされた（又は下塗りされない）重合シェルはガラス繊
維又は他の繊維マットのような繊維強化を覆う仕上げら
れていない側を有する成形型空洞内に配置される。好ま
しくは追加的ガラス繊維マットは、望ましくはチップボ
ードのような荷重支持強化構造体と浴槽の床の間に位置
される。熱硬化性重合材は成形内に噴出され、シェルの
仕上げられていない側を被覆し、繊維マット及び荷重支
持ボードを埋め込み、これらの強化及び荷重支持材をシ
ェルの仕上げられていない側に結合する。ガラス繊維マ
ットのような繊維強化材が熱成形処理又はガラス繊維及
び樹脂の適切な形のスクリーン上へスプレーアップする
ことで作られる予め成形された繊維構造体として挿入さ
れてよい。

図面の簡単な説明本発明を完全に理解するために以下の図を参照するべ
きである。

図１は本発明のポリエステル裏当てされたアクリル複
合物浴槽の第一の実施例を示す部分的断面図である。

図２は本発明の第一及び第二の実施例の成形、処理を
実行するのに用いられる低圧力樹脂トランスファー成形
装置を示す系統フローチャートである。

図３は本発明による望ましい成形容器の平面図であ
る。

図４本発明の成形容器、シェル支持、成形閉止手段を
示す開放位置で示された本発明による成形型の斜視図で
ある。

図5Aは本発明のアクリルシェルの仕上げられていない
側を示す図である。

図5Bはガラス繊維スプレーアップ強化を適用した後の
本発明の第一及び第二の実施例のアクリルシェルの仕上
げられていない側を示す図である。

図６は適所にブラインドボルトを有して示された成形
処理中生成された過剰ポリエステル裏当てをバリ取りす
る水平に向いた円形鋸でバリ取り台上に位置する本発明
の新たに成形型から取り出されたポリエステル裏当てア
クリル複合物浴槽を示す。

図7A,7B,7Cは適所のブラインドボルト無しで示された
本発明のバリ取りされたポリエステル裏当てアクリル複
合物浴槽の直交図である。

図８は本発明のポリエステル裏当てアクリル複合物浴
槽の第三の及び好ましい実施例の部分断面図である。

図９は本発明の好ましい実施例の成形、処理を実行す
るのに用いられる低圧力樹脂トランスファー成形装置を
示す系統フローチャートである。

好適実施例の詳細な説明図１に本発明の第一及び第二の実施例により構成及び
配置されたポリエステル裏当て複合物成形を示す。望ま
しくは複合物成形構造体は浴槽10の形状で成形される。
浴槽10は重合シェル、望ましくは熱成形可能シェル、最
も望ましくは利用者に通常晒される磨き仕上げられた側
20を有するアクリルシェル12を含む。アクリルシェル12
は又イソシアネート残基を含まない成形熱硬化性重合裏
当てに結合される仕上げられていない側21を含む。望ま
しくは重合裏当ては混合ポリエステル裏当て材14であ
る。

付加的に、ガラス繊維、黒鉛繊維、炭素繊維、ホウ素
繊維、セラミック繊維、ウールアストナイト繊維、芳香
族ポリアミド繊維又は同様な強化材（図示せず）が望ま
しくは成形の以前にスプレーアップで付着される。或い
は繊維強化材は成形処理中ポリエステル裏当て材14でア
クリルシェル12に成形される。望ましくはチップボー
ド、パーティクルボード又は厚板からなる床強化手段16
は浴槽10の床の下のアクリルシェル12の下のポリエステ
ル裏当て14に成形される。望ましくは、木製ボードのよ
うな床支持手段18はポリエステル裏当て14内のアクリル
シェル12の床領域の下に成形される。本発明の特別に望
ましい第一及び第二の実施例において、ブラインドボー
ド22は、成形処理が完了した後、一部の成形ポリエステ
ル裏当て材14を介して床強化手段16中に位置される。脚
部24は浴槽、利用者及び入浴中の水の荷重を支持するブ
ラインドボルト22に取付けられる。

本発明の成形処理を実行するのに適した望ましい低圧
力樹脂トランスファー成形（LPRTM）装置25の系統フロ
ーチャートを図２に示す。成形装置25はオハイオ州、シ
ンシナティデイミキシング社で製造された110ガロン
容量ノータ（NAUTA）混合器のような混合器26を含む。
未硬化の混合ポリエステル、及び充填裏当て材はオハイ
オ州、トレド、デビルビス社で製造されるモデル番号QM
5744,圧力ポット29に適切に嵌入する圧力ポットライナ2
8に混合器26から送られる。架橋促進剤を加えた後、圧
力ポット29は閉じられ、圧縮空気30は圧力ポット29内に
注入される。一度圧力ポット29が十分に満たされると、
スロットル弁32が開かれ、圧縮空気が硬化してないポリ
エステル及び充填剤混合をポリマー供給ホース34を介し
て成形型36に押しやるのを可能にする。望ましくはポリ
マー供給ホース34は成形処理に従って処理され置き換え
られる１インチ（１″）直径を有する可撓性PVCホース
であり、成形処理に続いて置換えられる。図２及び３で
成形型36はアクリルシェル12を受容する空洞を有し、ア
クリルシェル12の仕上げられていない側21と成形容器38
の内面44の間に成形空間を残して鋳造アルミニウムから
作られる図３に示す成形容器38を望ましくは含む。

図３に示す如く、成形容器38は鋳造アルミニウムのよ
うな良い熱放散材から望ましくは作られ、ポリエステル
裏当て14の形を形成する比較的に滑らかな内面44を有す
る。望ましくは成形容器38又成形型36を所望の温度に維
持する水ジャケット45又は他の温度調節手段を含む（図
４参照）。未硬化ポリエステル裏当て及び充填剤混合は
浴槽床を成形する成形容器38の一部の略幾何学的中央に
位置する成形孔46へのポリマー供給ホース34から、成形
容器に導びかれる。図３に示す如く、成形容器38の内面
44は浴槽床強化16を保持するよう適切な寸法の長方形窪
み48,望ましくはチップボード又は或いはパーティクル
ボード、プライウッド、木製厚板、ファイバーボード又
は複合物、プラスチック、ガラス繊維又は他の適切な荷
重支持構造体強化材の長方形部分を含む。成形容器は図
１に示される木材強化１インチ×１インチボードを望ま
しくは含むデッキ支持部18を保持するポジショナー又は
溝（図示せず）を適切に含んでよい。

本発明で用いられる低圧力成形処理により、成形型シ
ールは必要でなく、事実アクリルシェル12の仕上げられ
ていない側21と成形容器38の内面40との間に形成された
空洞に未硬化ポリエステル樹脂及び充填剤が混入するの
を実質的に妨げる。成形型シールがないので、ポリエス
テル裏当て材14のいくらかの溢れ及び、成形及び硬化処
理による硬化裏当て材の成形容器38の一部への付着があ
る。従って、水圧リフターは通常用いられない。むしろ
ポリエステル裏当て材14が十分に硬化した後、成形され
た浴槽は成形容器38から離されるか切り取られ、手によ
り除去される。

図４を更に参照するに、成形型36は又成形処理中薄い
アクリルシェル12の形を維持し、アクリルシェルを成形
容器38内で正しい方位に保つシェル支持部及び成形型閉
止手段40を含む。シェル支持部及び成形型閉止手段40は
また形成容器38内で適切な向きでアクリルシェル12を支
持する。成形型36は適切な手段によりにより閉止され続
けられるが、本発明に用いられる低成形及び硬化圧力は
RIM及びRRIM成形で典型的に必要とされる高価な水圧成
形プレスの使用の必要性をなくする。各500ポンド定格
の４つのＣ形クランプ42は成形及び硬化処理中成形型36
を閉じ続けるために完全に満足である。

図４でより詳細に示される開放位置で示される成形型
36は成形容器38及びチェーンホイスト50のような成形型
開放及び持上手段により成形容器上に適切に保持された
シェル支持及び成形型閉止手段40を示す。当業者に周知
の如く、旋回又はレバー付装置、電気−機械的又は水圧
成形クランプのような他の成形型開放及び閉止手段はチ
ェーンホイスト50及びクランプ42の代りに、本発明の成
形処理を実行するのに適切に用いられうる。

図４を参照するに、シェル支持及び成形型閉止手段40
はウレタン膜54で被覆される鋳造アルミニウムコア52か
ら典型的に作られる。シェル支持及び成形型閉止手段40
は磨かれた仕上げを引っかいたり損傷することなく形状
に整合し、アクリルシェル12の仕上げられた側20を支持
する。テフロンストリップ56,又は他の非研磨材はシェ
ル12の床部分が仕上げられた側22を損傷することなく成
形処理中シェル12のデッキ部分を成形容器38に対して接
触及び付勢するウレタンスキン52の周囲に含まれる。本
発明の使用で用いられてよい他の適切な成形装置の詳細
説明はここで参考に引用する1991年９月24日に許可され
た米国特許出願第07/467384号に記載されている。

本発明の処理に応じて、アクリルシェル12は高度に磨
かれた仕上げられた側及び仕上げられていない側を有す
るポリメタクリル酸メチルから望ましくは作られたセル
鋳造アクリルシートから形成される。シェルは望ましく
は略3.2ミリメートルの厚さを有する。アクリルシート
は米国特許第4844955号及び第4844944号に記載の如き他
の材料から作られてよく、その記載を参考として引用す
る。アクリルシートは公知の真空熱成形装置を用いて図
5Aに示すアクリルシェル12の望ましい形に熱成形され
る。

本発明の第一及び第二の実施例では、熱成形されたア
クリルシェル12は結合プライマー組成でその仕上げられ
ていない側21上に望ましくは処理される。１つの適切な
プライマー組成はペンシルバニア州、エリーのロード社
で製造されたシランベースのプライマーAP−134を含
む。それは75％トルエン、５％ブタノール、５％ユーブ
トキシエタノール及び５％エチルアルコールの溶剤に10
％濃度でのシラン化合物を含む。このシラン化合物の濃
度が略１％から略20％まで、望ましくは略５％から略15
％までの範囲にあるが、適切なシラン化合物は望ましく
は10％濃度での３〔２（ビニールベンジルアミノ）エチ
ルアミノ〕プロピルトリメトキシシランである。シラン
プライマーAP−134は重量％で１％水、9.8％スチレン、
29.4％塩化メチレン及び58.8％メタクリル酸メチルで１
％濃度にて最も望ましくは混合される。これらの成分の
濃度は略0.1％乃至10％、望ましくは略0.5％乃至略２％
のAP−134のようなシランプライマー；水では略0.1％乃
至略10％、望ましくは略0.5％乃至略2.0％；略0.1％乃
至略98％、望ましくは略５％乃至略15％のスチレン；略
2.5％乃至略98％、望ましくは略25％乃至略35％の塩化
メチレン；略98％乃至略５％まで、望ましくは略70％乃
至略40％のメタクリル酸メチルの範囲にある。

このプライマー溶剤はポリエステル強化裏当てとアク
リルシェルの仕上げられていない側21の間の架橋を促進
し、結合を改善し、それによりより速い離型時間を供す
る。結合プライマー溶剤として有用な他の組成はグリー
ク他による上記引用の米国特許第4844955号及び第48449
44号に記載されている。しかし、離型時間が増加する
か、十分な結合がスプレーアップ強化段階中に生じる場
合、結合プライマーは必要ではない。

熱成形された、望ましくは下塗りされたアクリルシェ
ル12はチョップされたガラス繊維、セラミック繊維、ホ
ウ素繊維、黒鉛又は炭素繊維、ウールアストナイト繊
維、又は芳香族ポリアミド繊維を含む繊維材料の樹脂混
合で強化される。望ましくは補強材料はスプレーされ、
伸ばされた略10％乃至略40％、望ましくは略15％乃至略
35％及び最も望ましくは略30重量％のチョップされたガ
ラス繊維；略60％乃至略90％、望ましくは略85％乃至略
75％、及び最も望ましくは略70重量％のポリエステル樹
脂の混合を含む。スプレーされたガラス繊維はガラス繊
維強化プラスチック（FRP）又はガラス強化プラスチッ
ク（GRP）と典型的に呼ばれる。

ポリエステル樹脂は望ましくは剛性不飽和ポリエステ
ル樹脂とレイコールド社による31−439と呼ばれるスチ
レン単量体の混合を含む。ポリエステル樹脂はまたレイ
コールド社による97−088と呼ばれる可撓性不飽和樹脂
及びスチレン単量体も含んでもよい。ポリエステル樹脂
は重量％で略0.01％乃至略１％、望ましくは略0.05％乃
至略0.5％、最も望ましくは略0.2％のコバルトナフテ
ン；及び略0.1％乃至略５％、望ましくは略0.5％乃至略
３％、最も望ましくは略１％のメチルエーテルケトン過
酸化物を含む、硬化又は架橋促進剤で結合される。樹脂
及びチョップされたガラス繊維混合はワシントン、ケン
トのビーナス−ガスマー社により製造されたビーナスモ
デルHI SSCW 2100のような適切なスプレー装置で典型
的に用いられる。略１時間の硬化の後、図5Bに示される
強化アクリルシェル58は浴槽の床とデッキ領域の各下に
位置する補強重量支持構造体16及び18を有する成形容器
38内に位置する。

本発明の第二の実施例において、上記記載の如く望ま
しくは下塗りされたアクリルシェル12は上記記載の如く
マット又は織繊維強化材で強化される。それは望ましく
は472.5g/m²（１平方フィート当たり１と1/2オンス）の
ガラス繊維マットである。樹脂強化材は成形容器内、望
ましくは荷重支持床支持ボード16の下に位置し、他の繊
維強化マットは強化ボード16の上で、シェル12の床の下
に位置する。繊維強化材のガラス繊維又は同様なマット
は成形段階中アクリルシェル12に付着される。更なる他
の例では、繊維強化材が成形段階以前に予め成形され、
成形容器38内に強化ボード16及びアクリルシェル12を位
置する前に成形容器38内に単一ユニットとして位置され
る。ガラス繊維強化材の予成形は当業者に周知である熱
成形技術を用いて整形される熱成形可能ガラス繊維及び
プラスチック化合物又は同様な繊維化合物を用いて得ら
れてもよい。或いは、予成形は公知の技術によりチョッ
プされたガラス繊維又は他の繊維の樹脂混合を整形メッ
シュ又はスクリーンにスプレーアップしてなされる。

アクリルシェルが成形容器内に適切に配置された後、
成形型36はウレタンコート面54及びシェル支持のテフロ
ンストリップ56及びアクリルシェル12の仕上げられた側
21と適切に接触する成形型閉止手段40に置くことで閉止
される。成形型はシェル支持部及び成形型閉止手段を成
形容器38に固定するよう４つの特別丈夫なＣ形クランプ
42で十分な通気を与えるよう適切にクランプされる。成
形型が固定され、適当に通気された後、成形型の温度は
成形容器38内の水ジャケット45を用いて311゜K乃至322
゜K（100乃至120華氏温度）の間に安定化される。

本発明の第一及び第二の実施例に適している低圧力樹
脂トランスファー成形（LRRTM）処理を以下に説明す
る。しかしながら、他の低圧力射出、重力鋳造又は変位
成形処理を本発明の使用の為適切に用いてもよい。望ま
しい樹脂、充填剤及び触媒構成を以下に説明する。

典型的に略45kg（100ポンド）の材料は混合器26で混
合され、百分率の重量に基づく。最も望ましいポリエス
テル樹脂及び充填剤は以下に示す重量百分率を含む構成
である：リッチホールド31−439の名称で市販の35.20％
の固体不飽和ポリエステル樹脂とスチレンモノマーと、
ライヒルド97−088の名称で市販の11.90％の可撓性不飽
和ポリエステル樹脂とスチレンモノマーと、2.48％のス
チレンモノマーと；ビクロン15−15の名称で市販の49.6
％の炭酸カルシウム（充填剤）と、0.6％のジメチルパ
ラトルイデン、（DMPT）（活性化物質／促進剤）とカド
ックス40E（40％のベンジル過酸化物溶液）の名称で市
販の0.76％のベンゾイル過酸化物。材料のこの望ましい
組合せの適切な範囲は略０乃至略98％，望ましくは略25
乃至略45％のライヒノルド31−439と、略98乃至略０
％，望ましくは略20乃至略５％のライヒノルド97−088
と、略０乃至略40％，望ましくは略１乃至略10％のスチ
レンと、略０乃至略75％，望ましくは略40乃至略60％の
ビクロン15−15と、略0.05乃至略５％，望ましくは略0.
2乃至略１％のDMPTと、略0.05乃至略５％、望ましくは
略0.2乃至略２％のカドックス40Eを含む。

用いられる充填剤のタイプ又は充填剤粒子寸法に応じ
て、樹脂対充填剤の比の範囲は充填剤がないことから始
まり、1:30のように高くてよい。望ましくは樹脂対充填
剤の比は略2:1乃至略1:3である。アルミニウム三水和
物、ガラス球、砂、セラミック、雲母、滑石、シリカ、
他の適切な充填剤を含む他の充填剤をカルシウム炭酸塩
に加えるか、又はその代わりに加えてよい。種々の他の
充填剤はここに引用するグラエフ他による米国特許第48
44955号及び第4844944号で説明されている。あわ立て剤
が成形された化合物の重さを減少するのに用いられうる
が、望ましいポリエステル樹脂混合はあわ立てられな
い。

追加的に、他のポリエステル混合は、これらの樹脂及
び触媒生成が本発明の成形品の低圧成形を可能とするの
に十分長い硬化時間を有する限りは、本発明の範囲から
逸脱することなく追加充填剤、あわ立ち剤及び他の触媒
と共に用いられうる。樹脂系のイソシアネートの使用
は、高価なRRIM又はRIM高圧成形装置の使用を必要とす
るRIM又はRRIMのようなかかる化合物が高圧及び高速成
形処理が必要になるような程度まで硬化処理を早めるの
で、望ましくはない。

他の適切な熱硬化性重合材料はエポキシ、アクリル及
びビニールエステル及びイソシアネート残基を含まない
その配合を含みうる。本発明に適切である追加的有効な
樹脂組成はグラエフ他による前記の米国特許第4844944
号と第4844955号にも説明されている。

本発明の第一及び第二の実施例に対して望ましいポリ
エステル樹脂を準備するのに、剛性不飽和ポリエステル
及び可撓性不飽和ポリエステル樹脂は混合器26で混合さ
れスチレンモノマーが次に加えられる。DMPTも加えら
れ、充分に混合され、カルシウム炭酸塩のような充填材
は典型的に略45乃至１と1/2時間混合される。45kg（100
ポンド）の材料は並んだ圧力ポット29に入れられる。
略.337kg（3/4ポンド）の過酸化ベンゾイル（カドック
ス40E）架橋促進剤が加えられ、略１分混合される。圧
力ポット29は閉じられ、略.348kg/cm²（5psi）まで圧縮
空気源により圧力をかけられる。スロットル弁32は開け
られ、圧力ポット29への空気圧力は略.697kg/cm²（10ps
i）まで増やされる。空気圧力は連続的に略1.395kg/cm²
（20psi）乃至略1.744kg/cm²（25psi）の圧力まで１分
間に略.348kg/cm²（5psi）ずつ増やされ、圧力は成形型
が充填されるまで略５乃至８分間維持される。成形型が
充填され、ある樹脂混合が溢れた後、スロットル弁は閉
められ、クランプは成形型をシールするよう締められ
る。成形された物は次に硬化される。成形型が上記混合
に対して充填された後の硬化時間は略２乃至略22分、望
ましくは略２乃至略６分であるが、成形型にて更に長い
時間維持されてもよい。シランベースのプライマーが用
いられない場合、硬化は夜通し硬化される時略45分乃至
略８又はそれ以上の時間まで及んでよい。更に長い硬化
時間はより強い結合がポリエステル樹脂とアクリルシェ
ルの仕上げられていない側21の間に成形されるのを可能
にする。硬化が完了した後、成形型36は開けられ、シェ
ル支持成形型閉止手段は取外される。成形容器38の外部
に付着する硬化したポリエステル樹脂の溢れは切断さ
れ、成形された浴槽10は成形容器38から手で取外され
る。

図６を参照するに、新たに離型された浴槽10はバリ取
り台60と水平に取付けられた円形ノコギリ62のような適
切な装置を用いて過剰なポリエステル硬化して裏当て材
14のバリ取りがされる。本発明の第一及び第二の実施例
の仕上げられポリエステル裏当てされた複合物浴槽10は
図7A乃至7Cに示される。図１及び図６に示されるブライ
ンドボルト22及び脚部24は浴槽の底面に成形ポリエステ
ル裏当て14を通ってデッキ支持板18に挿入される。

本発明の第一及び第二の実施例では、アクリルシェル
には略3.2ミリメートルの厚さを有し、一方繊維強化は
シェルの仕上げられていない側21から測られて典型的に
略1.0乃至2.0ミリメートルであることが望ましい。典型
的に成形された浴槽の全体の厚さは側壁領域で略８乃至
10ミリメートル、床領域で20−25ミリメートルである。
デッキ領域の全体の厚さは略５乃至略35ミリメートル、
望ましくは略８乃至略30ミリメートルの範囲にある。壁
でのポリエステル成形材の厚さは典型的に略4.4乃至略
７ミリメートルである。望ましい浴槽床支持荷重支持強
化構造体は典型的にチップボード、パーティクルボー
ド、プライウッド、又は望ましくは略11.11mm（7/16イ
ンチ）の厚さを有する木製板からなるが、床の成形品及
びその下にある裏当ての望ましい厚さに依存して略6.35
mm（1/4インチ）乃至略12.7mm（1/2インチ）の厚さの範
囲にある。望ましいデッキ支持部は典型的に図１に示す
如く24.55x24.5mm（１インチ×１インチ）の木製板であ
る。

図８を参照するに本発明の第三及び最も好ましい実施
例により構成及び配置されたポリエステル裏当て複合物
成形を示す。望ましくは複合物成形構造体は本発明の第
一及び第二の実施例で記載された浴槽10と類似の浴槽70
の形状で成形される。浴槽70は重合シェル、望ましくは
熱成形可能シェル、最も望ましくは利用者に通常晒され
る磨き上げられた側72を有するアクリルシェル71を含
む。アクリルシェル71は又イソシアネート残基を含まな
い成形熱硬化性重合裏当てに結合される仕上げられてい
ない側73を含む。望ましくは重合裏当ては混合裏当て材
74である。

第一及び第二の実施例と対照的に本発明の最も好まし
い実施例を製造するために用いられる方法及び装置はア
クリルシェル70に対して成形された繊維強化樹脂層を必
要とせずまたは用いない。むしろアクリルシェル70の仕
上げられていない側は図5Aで示したような表面を有し、
図5Bで示したようなガラス繊維スプレーアップの適用を
含まない。加えて最も好ましい実施例は繊維強化手段1
6、デッキ支持手段18、ブラインドボルト22、又は脚部2
4を含まない。更にまた本発明の最も好ましい実施例は
プラスチックをシェルに化学的に結合するのに従来用い
られてきたシラン結合剤を必要としない。

図９は本発明の最も好ましい実施例の成形処理に用い
るのに適した望ましい液体射出成形装置80の系統フロー
チャート図である。成形装置80は充填剤とどのような望
ましい流体力学的薬剤とである最初のポリエステル樹脂
の配合を含むドラム91又はその同等物を含む。混合物は
分割され、ポリマー供給ホース92、93を介してアミン注
入ユニット82及び過酸化物注入ユニット86にそれぞれ等
分に供給される。

アミン注入ユニット82及び過酸化物注入ユニット86は
２つの混合物の適切な割合でスタティック混合器89に供
給する注入ユニットポンプを含む。注入ユニット82、86
は注入ユニットポンプを駆動するために圧縮空気を液圧
に変換する液圧比例器（hydraulic proportioner）を
また含む。

ポリマー供給ホース92からの混合物はアミン注入ユニ
ット82内の促進剤と配合される。同様にポリマー供給ホ
ース93からの混合物は過酸化物注入ユニット86内の触媒
と一緒にされる。両方の混合物はポリマー供給ホース8
3、87を介してブーム組み立て体81に送られる。ブーム
組み立て体81はポリマー供給ホース83、87に対する混合
ヘッド及び支持具を含む。ブーム組み立て体81は製造中
に付加的にスタティック混合器89が１つの形成器から次
の形成器へと動かされるようにする。

混合物はなお別々であるが、それからホース84、88を
介してブーム組み立て体81からスタティック混合器89へ
送られ、ここでアミン及び過酸化樹脂は初めて相互に接
触し、混合する。化学反応が始まるようにスタティック
混合器89はアミン注入ユニット82及び過酸化物注入ユニ
ット86からの混合物の通過及び均一な混合を供する。

配合された混合物はポリマー供給ホース94を介してス
タティック混合器から成形型98に排出される。図９に更
に示すように成形型98は成形容器99が成形閉止手段96及
びクランプ97の下に位置するように逆さにされる。斯く
してポリマー樹脂混合物は重力により成形型98内に注入
されうる。混合物は成形型98に到達する時に完全に混合
されている。成形型98は満たされ、化学反応の開始から
２と1/2乃至３分の間に液状の樹脂はゲルを形成する。
約９分以内に材料は成形型から複合物構造体を除去する
のに充分に硬化される。斯くして本発明の第三の実施例
によれば１周期が約15分で終了しうる。

成形型が充分硬化したのち、成形型の雄側からの圧縮
空気の噴射が成形された構造体を含む雌成形型部材を分
離するために用いられる。雌成形型部材上の排出器メカ
ニズムは雄及び雌成形型部材を分離するのに用いられ
る。動作の通常モードは溶剤の噴流が混合物がゲル化す
る前にスタティック混合器89から過剰な材料を除去する
のに必要となるまで続く。

本発明の第三及び最も好ましい実施例による複合物成
形構造体の製造で用いられる方法は従来技術に対するの
と同様に第一及び第二の実施例に対して幾つかに利点を
提供する。第一にアミン注入ユニット82及び過酸化物注
入ユニット86からの混合物はスタティック混合器89に入
るまで別々に保たれる。これはシステムを液体に維持
し、汚染を防止する。加えて反応時間はイソシアネート
を用いずに増加される。従って製造効率は高価なRRIM又
はRIMを用いる必要なしに向上する。

第二に本発明の第三の実施例により用いられる方法は
アクリルシェル70に結合された繊維強化層の使用の必要
をなくする。これは遊離基を作るためにアミン注入ユニ
ット82及び過酸化物注入ユニット86を用いた為である。
該遊離基はポリエステル上の遊離サイトに反応し、それ
により成形処理中のスチレンの架橋を可能にする。繊維
強化材料の不使用はより良く仕上げられた外観を有する
製品を提供する。加えて第三の実施例により製造された
成形複合物構造体はいかなる木製の挿入物も必要としな
い。

第三に化学結合の生成によりプラスチックとシェルを
化学的に結合するのに以前から用いられてきたシラン結
合剤はもはや不要である。従ってシランプライマーの使
用により以前にあった多くの欠点は除去される。そのよ
うな欠点の１つは製造条件によりシランプライマーが溶
剤又はキャリアの乾燥が速すぎるために効果を無くし、
それにより結合以前にシラノールに完全に加水分解する
結果となる。その結果結合は効果が無くなる。

第四に形成容器38及びシェル支持具及び成形閉止手段
40は本発明の第一及び第二の実施例で記載したような鋳
造アルミニウムから典型的に形成される。しかしながら
本発明の第三の実施例はポリエステル、含浸ガラス、及
びそれらの間に挟まれた端面がざらざらした（end gra
ined）バルサの層から形成された雄及び雌成形型部材の
ような軽量だが固いポリエステル複合物成形構造体の使
用を可能にする。従って本発明の第三の実施例による複
合物成形構造体の製造方法は道具による難しい工作での
多額の投資の必要を減少する。加えて複合物成形構造体
は軽量である。従って本発明の第三の実施例によるアク
リル複合物成形構造体の製造方法の道具による難しい工
作及び成形処理の使用により製造効率が向上する一方で
製造コストを削減する。

故に上記目的の中で上記内容から明白になされるもの
は効率的に達成され、或る変化が上記方法を実施する中
及び上記内容中で生じる故に上記内容に含まれ、付属の
図に示される全ての事項は説明であって制限の意味で解
釈してはならない。

本発明の請求の範囲はここに記載された発明の包括的
及び特定の特徴の全て及び言葉の問題としてはその間に
ある言われるべきことである本発明の範囲の全てを網羅
するようまた理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バルント，ロナルド，ディーアメリカ合衆国ペンシルヴェニア州 18085，タタミ，メイン・ストリート, 622 (72)発明者ウイリス，ジェフリー，イーアメリカ合衆国ニュージャージー州 08648，ローレンスヴィル，テイラー・コート，8121 (56)参考文献特開平１−259946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 A47K 3/02 B29C 70/68 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】仕上げられた側（72）及び仕上げられてい
ない側（73）を有する単一の重合シェル層（71）と；その形に適合するよう同時に成形され、該重合シェル層
（71）の仕上げられていない側（72）全体に本質的に直
接結合する単一の架橋された熱硬化性重合裏当て層（7
4）と；からなり、該熱硬化性重合裏当て層（74）はポリエステ
ル、エポキシ、アクリル、ビニルエステル、及びそれら
の配合からなる群から選択される少なくとも１つの成分
を含み、該架橋された熱硬化性重合裏当て層（74）は充
分な構造強度を有し付加的な強化層の必要がなく、該架
橋熱硬化性重合裏当て層はイソシアネート残基を含まな
い自己支持型重合複合物衛生備品。
【請求項２】該架橋熱硬化性重合裏当て層（74）は結合
剤を用いずに該重合シェル層（71）に直接結合される請
求項１記載の重合複合物構造体。
【請求項３】該重合シェル層（71）はポリメタクリル酸
メチルのアクリル重合体である請求項１記載の重合複合
物構造体。
【請求項４】該架橋熱硬化性裏当て層（74）は硬化する
前に剛性不飽和ポリエステル樹脂、可撓性不飽和ポリエ
ステル樹脂、硬化促進剤、過酸化架橋促進剤、及び樹脂
対充填剤の比が約1:2から1:30までの比率の充填剤から
なる請求項１記載の重合複合物構造体。
【請求項５】該充填剤は炭酸カルシウム、アルミニウム
三水和物、ガラス球、砂、セラミック、雲母、タルク、
シリカ、及びそれらの混合物からなる群から選択される
請求項４記載の重合複合物構造体。
【請求項６】浴槽（70）の構成を有する請求項１記載の
重合複合物構造体。
【請求項７】仕上げられた側（72）及び仕上げられてい
ない側（73）を有する重合シェル層（71）を適切な形状
に形成し；成形型（98）内で該重合シェル（71）を配置し；第一の混合物を形成するためにポリエステル重合と充填
剤と流体力学的薬剤とを配合し、該混合物を第一及び第
二の等しい部分に分割し、該第一の部分に促進剤を、該
第二の部分に触媒を配合し、不飽和熱硬化性重合裏当て
材料と架橋促進剤との硬化していない配合された第二の
混合物を形成するよう該第一の部分と該第二の部分を相
互に混合し；該シェル（71）の仕上げられていない側（73）を該裏当
て材料で直接塗装するよう該成形型（98）内に該不飽和
熱硬化性重合裏当て材料及び架橋促進剤の硬化していな
い配合された第二の混合物を導入し；熱硬化性重合材料の硬化及び架橋化をさせるよう適切な
温度及び充分な時間で該成形された、イソシアネートを
用いない熱硬化性重合裏当て材料を硬化させ、損傷なし
に該複合物構造体の離型を可能にするために重合シェル
の該仕上げられていない側に直接結合することからなる
重合複合物構造体を製造する方法。
【請求項８】該架橋熱硬化性重合裏当て材料は剛性不飽
和ポリエステル樹脂、可撓性不飽和ポリエステル樹脂、
硬化促進剤、過酸化架橋促進剤、及び樹脂対充填剤の比
が約1:2から1:30までの比率の充填剤の混合物を含む請
求項７記載の重合複合物構造体を製造する方法。
【請求項９】該充填剤は炭酸カルシウム、アルミニウム
三水和物、ガラス球、砂、セラミック、雲母、タルク、
シリカ、及びそれらの混合物からなる群から選択される
請求項８記載の重合複合物構造体を製造する方法。
【請求項１０】該熱硬化性重合樹脂材料は該裏当て材料
の密度を減少するよう更に発泡剤を含む請求項８記載の
重合複合物構造体を製造する方法。
【請求項１１】該架橋熱硬化性重合裏当て材料はポリエ
ステル、エポキシ、アクリル、ビニルエステル、及びそ
れらの配合からなる群から選択された少なくとも１つの
成分を含む請求項７記載の重合複合物構造体を製造する
方法。
【請求項１２】該熱硬化性重合材料の該架橋及び該重合
シェル（71）の該仕上げられていない側（73）への直接
結合は結合剤を含まない請求項７記載の重合複合物構造
体を製造する方法。
【請求項１３】該複合物構造体は浴槽（70）の構成を有
する請求項７記載の重合複合物構造体を製造する方法。