JP3360745B2 - 繊維強化プラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

繊維強化プラスチック成形品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化プラスチック成
形品の製造方法に関し、さらに詳しくは脱泡工程を経る
ことなしに層内の気泡や空洞の発生を抑制し、しかも表
面に繊維の毛羽立ちがなく外観品質に優れ、強度にも優
れた成形品を得ることができる繊維強化プラスチック成
形品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】浄化槽、浴槽などの繊維強化プラスチッ
ク成形品の一製造法であるスプレイアップ成形法は、設
備費が安いことから広く採用されている。このスプレイ
アップ成形法は、あらかじめ製作した型の表面に、必要
に応じてゲルコート層を設け、その表面にガラス繊維等
の短繊維(繊維強化材)および不飽和ポリエステル等を
含む樹脂組成物を吹き付けて繊維補強層を形成する方法
であるが、形成された繊維補強層の層内に大小の気泡が
混入するため、繊維補強層の硬化にあたっては脱泡ロー
ルを用いて気泡を除去する脱泡作業が欠かせないものと
なっている。このようなスプレイアップ成形法において
は、繊維補強層を形成する際の繊維強化材や樹脂組成物
の飛散、樹脂組成物に含まれるスチレンモノマ等の溶剤
の発散などが生じるため、安全衛生上好ましくない環境
下での成形作業が強いられ、さらに脱泡作業の機械化が
困難で人手作業によらなければならず、成形に時間がか
かり、しかも脱泡作業には熟練を要するため、生産性、
品質確保等に問題があった。
【0003】これらの問題を解決する方法として、特開
昭63−293038号公報には、切断した繊維と樹脂
組成物の混練物である繊維強化プラスチック材料を、圧
送ポンプでホース内を圧送し、塗布ノズルで成形型の表
面に塗布することにより、脱泡作業を不要とした繊維強
化プラスチック成形品の製造法が提案されている。しか
しながら、上記方法では、12.5mm以上の長さに切断
した繊維では、繊維同士の絡みが発生してかたまりがで
きるため、繊維強化プラスチック材料を成形型の表面に
均一に塗布することが困難であり、またガラス含有量が
少ないため成形品の強度が低くなり、さらに混練した材
料の粘度が上昇して成形型に塗布する際に気泡が混入し
易いという問題があった。また上記方法でゲルコート付
き成形品を製造すると、冷熱サイクルによるふくれやゲ
ルコート表面の繊維模様の凹凸が発生し、平滑な表面と
はならず外観品質が悪くなるという問題もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題を解決し、脱泡工程を経ることなしに層内の
気泡や空洞の発生を抑制し、しかも表面に繊維の毛羽立
ちがなく外観品質に優れ、強度にも優れた成形品を得る
ことができる繊維強化プラスチック成形品の製造方法を
提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明は、成形型表面
に、スチレンモノマおよびアクリルモノマを48〜60
重量%含み、25℃における粘度が0.15〜0.2P
a・sの樹脂組成物と、該樹脂組成物に対して28〜4
0重量%の、繊維切断長さが12.5〜25mmの繊維強
化材を含む組成物を、スプレイアップ法により塗布して
硬化させる繊維強化プラスチック成形品の製造方法に関
する。
【0006】本発明の製造方法に用いられる繊維強化プ
ラスチック層には、樹脂組成物と繊維強化材が含まれ
る。樹脂組成物には、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂成分、スチレンモ
ノマおよびアクリルモノマが含まれるが、その使用割合
は、硬化物の強度および残気泡の低減の点から、スチレ
ンモノマおよびアクリルモノマは樹脂組成物全量に対し
て48〜60重量%、好ましくは50〜55重量%の範
囲とされる。アクリルモノマとしてはメタクリル酸メチ
ル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル等が用いられ、そ
の使用割合は全重合性単量体量の10重量%以下の範囲
で用いるのが好ましい。樹脂組成物は、必要に応じて溶
剤等を加えて25℃における粘度が0.15〜0.2P
a・sとされる。樹脂組成物の粘度が上記の範囲を超え
ると、繊維強化材に対する含浸が不充分となり、硬化物
に残気泡が生じ、上記の範囲未満であれば成形時の垂れ
を生じる。
【0007】繊維強化材としては、ガラス繊維、ガラス
繊維にシラン処理、クロム処理ボラン処理等を施したも
のなどが用いられる。その中でもシラン処理を施して下
記に示す方法で測定したウエットアウト時間が55〜7
0秒、腰強さが40〜55gおよび嵩高性が10〜20
mmとしたガラス繊維が好ましい。繊維強化材の切断長さ
は12.5〜25mmとされるが、本発明によってこの範
囲の繊維強化材の使用が可能とされる。また繊維強化材
の使用量は、上記樹脂組成物に対して垂れおよび含浸不
良を防ぐために28〜40重量%、好ましくは30〜3
5重量%である。
【0008】上記したウエットアウト時間、腰硬さおよ
び嵩高性の測定方法を以下に示す。 (1):ウエットアウト時間(秒):繊維強化材を透明
板の上にセロテープで約20cmの長さ(0.92g/2
0cm)に固定する。次に1.0重量%の硬化剤(MEK
PO)を含むポリセット660P−2(不飽和ポリエス
テル樹脂、日立化成工業社製商品名)約30gを上記ロ
ービング上に塗布し、上から透明フィルムを載せる。そ
の後、透明フィルム上に定規をあてて樹脂を均一に伸ば
し、ガラス繊維のフィラメント間に樹脂が完全に行きわ
たるまでの時間を測定する。 (2):腰強さ(g):図4に示すように所定の直径2
0mmのチタン製ガイド6中にガラス繊維5を引き抜き、
フック7を上方に移動させてガラス繊維5がガイド6を
通過する際の強さをオートグラフ(島津製作所製)で測
定する。 (3):嵩高性(mm):所定の長さに切断したガラス繊
維60gを200mm角の枠に手で均一に散らし、必要に
応じて一定の板をあて、そのときの高さを測定する。
【0009】繊維強化プラスチック成形品は、成形型表
面に、上記した樹脂組成物と繊維強化材を含む組成物を
公知のスプレイアップ法によりビーナス社製スプレイア
ップ機型式HIS80−1116、東式スプレイアップ
機型式HLL15000等を用いて塗布し、室温で硬化
させ、その後、上記成形型を取り除くことにより製造さ
れる。成形型の除去を容易にするために成形型表面に離
型剤を塗布してもよい。またガラス繊維の追従性が悪い
場合は、ローラで軽く押さえてもよく、またスプレイ面
の平滑をよくするために樹脂組成物を単独でスプレイす
るトップコートを行ってもよい。このような本発明の製
造法によれば、ガラス繊維の切断長さが12.5mm以上
であっても気泡を混入させることなく、かつ表面に繊維
の毛羽を生じさせることなく均一に繊維強化プラスチッ
ク層を形成することができるため、従来のように脱泡作
業を行う必要がなくなる。またガラス繊維を樹脂組成物
に対して25〜40重量%の範囲で含有するため、従来
と同程度に優れた強度を有する成形品を得ることができ
る。
【0010】本発明においては、繊維強化プラスチック
成形品の水漏れ発生を防止するため、成形型表面にコー
ティング層を形成した後、繊維強化プラスチック層を形
成することが好ましい。コーティング層は、不飽和ポリ
エステルまたはポリビニルエステルとこの樹脂に対して
5〜20重量%の粒径範囲が10〜200μmである軽
量フィラーとを含むコーティング材を成形型表面に塗布
し、硬化させることにより得られる。軽量フィラーとし
ては、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルー
ン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アルミナ
バルーン等が用いられる。その粒径範囲は、コーティン
グ材の粘度および相分離の防止の点から、10〜200
μm、好ましくは10〜120μmの範囲とされる。軽
量フィラーの形状は真球体が好ましい。また不飽和ポリ
エステル樹脂またはビニルエステル樹脂の25℃におけ
るゲル化時間は垂れ防止の点から3〜5分が好ましく、
コーティング層の厚さは、通常、0.5〜1.0mmの範
囲とされる。
【0011】また本発明においては、繊維強化プラスチ
ック成形品の冷熱サイクルによるクラックやふくれの発
生を防止するため、成形型表面にゲルコート層を形成し
た後、上記のコーティング層および繊維強化プラスチッ
ク層を形成することが好ましい。ゲルコート層は公知の
材料を用いて公知の方法で形成され、通常、顔料入りの
不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂が用
いられる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1〜4および比較例1 図1に示す浴槽の成形型1の表面に、表1に示す配合お
よび粘度の樹脂組成物とガラス繊維(富士ファイバーグ
ラス社製商品名、2310TEX−0673S)からな
る繊維強化プラスチック層をスプレイアップ法により東
式スプレイアップ機HLL15000を用いて塗布し、
室温で硬化した後、脱型して繊維強化プラスチック成形
品を得た。得られた成形品の繊維による毛羽立ちの有無
を目視により観察し、また成形品の平面部を切り出して
JIS K 7055に準じて強度を測定し、その結果
を表1に示した。なお、樹脂組成物の粘度はJIS K
6901に準じて測定した。
【0013】
【表1】 表1から、本発明の製造方法によれば、脱泡工程を経る
ことなしに繊維の毛羽立ちのない強度に優れた成形品が
得られることが示される。
【0014】実施例5〜6および比較例2 図1に示す成形型1の表面に、表2に示す配合(重量
%)のコーティング材を東式スプレイアップ機HLL1
5000を用いて塗布し、室温で硬化させて0.6mmの
コーティング層を形成し、このコーティング層表面に実
施例1と同様の繊維強化プラスチック層をそれぞれ形成
して繊維強化プラスチック成形品を得た。これらの成形
品の部分断面図を図2に示した。得られた成形品に水道
水を入れ、翌日に成形品の水漏れの有無を目視で確認
し、結果を実施例5及び6として表2に示した。なお、
比較例2では、比較例1で得られた成型品に水道水を入
れ、翌日に成型品の水漏れの有無を黙視で確認したとこ
ろ、水漏れが有であった。
【0015】
【表2】 表2から、成形型表面にコーティング層を形成した後、
繊維強化プラスチック層を形成することにより、水漏れ
のない成形品が得られることが示される。
【0016】実施例7および比較例3 図1に示す成形型1の表面に、ポリセット682PH
(日立化成工業社製不飽和ポリエステル樹脂)を塗布
し、硬化させて0.3mmのゲルコート層を形成させた
後、実施例5および比較例2と同様の方法によりコーテ
ィング層および繊維強化プラスチック層を形成してそれ
ぞれの繊維強化プラスチック成形品を得た。これらの成
形品の部分断面図を図3に示した。得られた成形品のゲ
ルコート層表面の繊維模様の凹凸を、脱型3日後に目視
で観察した。また成形品の冷熱サイクルによるクラック
およびふくれの有無を、95〜100℃の煮沸を8時
間、外気温冷却16時間を1サイクルとして12サイク
ル行い、目視にて観察した。これらの結果を表3に示し
【0017】
【表3】 表3から、成形型表面にゲルコート層を形成した後、コ
ーティング層および繊維強化プラスチック層を形成する
ことにより、成形品表面に凹凸のない、耐冷熱サイクル
に優れた成形品が得られることが示される。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、スプレイアップ成形法
において脱泡工程を経ることなしに気泡の混入を防ぎ、
繊維の毛羽立ちのない、強度に優れた成形品が得られる
ため、人手不足の解消、製造コストの大幅な削減、生産
性および品質の向上を図ることができる。また成形型表
面にコーティング層を形成することにより、さらに水漏
れのない成形品が得られ、成形型表面にゲルコート層お
よびコーティング層を形成することにより、さらに耐冷
熱サイクルに優れた成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例および比較例で用いた成形型の断面図で
ある。
【図2】実施例5、6で得られた成形品の部分断面図で
ある。
【図3】実施例7で得られた成形品の部分断面図であ
る。
【図4】ガラス繊維の腰強さの測定法の説明図である。
【符号の説明】
1…成形型、2…繊維強化プラスチック層、3…コーテ
ィング層、4…ゲルコート層、5…ガラス繊維、6…ガ
イド、7…フック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−95832(JP,A) 特開 平1−272441(JP,A) 特開 平2−227219(JP,A) 特開 昭58−199120(JP,A) 特開 昭62−152821(JP,A) 特開 昭55−50010(JP,A) 特公 昭54−8702(JP,B1) 特公 昭47−3006(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 70/00 - 70/88

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形型表面に、スチレンモノマおよびア
    クリルモノマを48〜60重量%含み、25℃における
    粘度が0.15〜0.2Pa・sの樹脂組成物と、該樹
    脂組成物に対して28〜40重量%の、繊維切断長さが
    12.5〜25mmの繊維強化材を含む組成物を、スプレ
    イアップ法により塗布して硬化させることを特徴とする
    繊維強化プラスチック成形品の製造方法。
  2. 【請求項2】 成形型表面に、不飽和ポリエステル樹脂
    またはビニルエステル樹脂と、この樹脂に対して5〜2
    0重量%の粒径範囲が10〜200μmである軽量フィ
    ラーとを含むコーティング材を塗布し、硬化させてコー
    ティング層を形成した後、コーティング層の上に請求項
    1記載の組成物をスプレイアップ法により塗布して硬化
    させる繊維強化プラスチック成形品の製造方法。
  3. 【請求項3】 成形型表面に、ゲルコート層を塗布して
    硬化させた後、ゲルコート層の上に請求項2記載のコー
    ティング層を形成し、コーティング層の上に請求項1記
    載の組成物をスプレイアップ法により塗布して硬化させ
    る繊維強化プラスチック成形品の製造方法。
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