JP3657059B2 - パーオキサイド組成物及びそれを用いる硬化成形法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂の成形材料に有用なパーオキサイド組成物で、これを含有するシートモールディングコンパウンド(以下SMCと略す)やバルクモールディングコンパウンド(以下BMCと略す)等を成形する際に、これらの成形材料がモールド中に行き渡るために必要な流動時間(以下プレートゲルタイムと略す)を有し、かつ、その後の最終的な硬化に至るまでの時間(以下立ち上がり時間と略す)が短いパーオキサイド組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
SMC、BMC等の成形材料とは、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂に硬化剤を加え、更に必要に応じて増粘剤、硬化剤、充填剤、低収縮剤、離型剤、禁止剤、ビニル型単量体を混合した後、シート状又はペレット状若しくはバルク状にしたものである。
【0003】
これらの成形材料は、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の各種プレス成形により、自動車部品、電気部品、住設機器、住設資材、浄化槽等に成形され、工業的に広く用いられている。
【0004】
前記成形材料に使用される硬化剤は、プレス成形時における成形材料のモールド中での流動時間や硬化終了時間、又、成形品の光沢度、平滑性、着色性などの表面外観特性、更にシェルフライフ等の成形材料の品質や生産性に大きな影響を与え、その選択は重要である。
【0005】
前記した成形材料は、一般に120℃ないし160℃の温度で成形されているため、このような温度で分解する各種のパーオキサイド及びアゾ化合物が硬化剤として利用できるが、前記要求特性に対するトータルバランスが比較的良好なターシャリーブチルパーオキシベンゾエート(以下TBPBと略す)やターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(以下BPICと略す)が広く利用されている。
【0006】
熱硬化性樹脂を使用して得られるFRP成形品は、初期投資費用が少なく、デザインが自由であることから、最近、鋼板プレス成形に代わる自動車部品、電気部品、住設機器等の中量生産手段として見直され、需要が増大している。これに伴い、成形サイクルの短縮化による生産性向上を目的とした高速プレスの開発や自動SMCチャージ機等のプレス成形前後の工程の機械化、自動化が進んできたため、TBPBやBPICよりも10時間半減期温度が低い硬化剤を使用する方法が用いられている。しかしながら、10時間半減期温度がTBPBやBPICよりも低い硬化剤を使用すると、プレートゲルタイムを短くしてしまい、モールド内に成形材料が行き渡らない内に硬化が起こる、いわゆるプレゲルという現象が生じ、FRP製品の光沢、つや等の表面外観が悪くなり、場合によってはそのFRP製品自身が不良品となり、成形メーカーにとって大きな損害を与える恐れがある。
ここでいう10時間半減期温度とは、有機過酸化物を0.2モル/l濃度としたベンゼン溶液中で熱分解した時、有機過酸化物の半減期が10時間になる温度をいう。
【0007】
通常、熱硬化性樹脂を使用したFRP成形材料には、プレートゲルタイムを作業に適する時間保持するためパラベンゾキノン等の禁止剤が添加されており、その添加量によりプレートゲルタイムを調整するが、10時間半減期温度がTBPBやBPICよりも低い硬化剤を使用すると多量の禁止剤の添加が必要であり、その結果FRP成形材料の貯蔵中の黄変や、FRP製品自身の変色、又、硬化の立ち上がり時間が長くなってしまう等の悪影響を与える結果となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
成形サイクルの短縮を達成するために硬化剤に要求される性能は、現在一般的に成形材料に使用されているTBPBやBPICよりも立ち上がり時間を短かく出来ること、必要なプレートゲルタイムを得るために添加される禁止剤を少なく出来ること等である。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記要望に応ずるため鋭意研究を重ねた結果、ターシャリーアミルパーオキシベンゾエート(以下、TAPBと略す)と10時間半減期温度が40℃から95℃の低温活性パーオキサイドとの特定な割合のパーオキサイド組成物が前記課題を解決出来ることを発見し、本発明を達成するに至った。
【0010】
即ち、本発明は、
(1)TAPBを95重量%ないし50重量%と、10時間半減期温度が40℃から95℃の低温活性パーオキサイド5重量%ないし50重量%を混合してなるパーオキサイド組成物
(2)(1)記載のパーオキサイド組成物を用いることを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂の硬化成形法
に関する。
【0011】
本発明におけるTAPBは、10時間半減期温度が100℃の化合物であり、低温活性パーオキサイドは、10時間半減期温度が40℃から95℃の範囲内にあるもので、その具体例としては、表1に記載した化合物を挙げることが出来る。
【0012】
本発明のパーオキサイド組成物は、TAPBと低温活性パーオキサイドの混合比率は95:5〜50:50重量部の組成物である。低温活性パーオキサイドの使用比率をあまり増大させると、プレートゲルタイムの確保が困難となり、必要なプレートゲルタイムを維持するために多量の禁止剤を添加しなければならず、多量の禁止剤は、成形材料の貯蔵時の黄変、FRP製品の変色等の結果を与えることとなる。
【0013】
本発明のパーオキサイド組成物の使用方法としては、各成分のパーオキサイドをあらかじめ混合してから樹脂に添加しても良いし、パーオキサイドをそれぞれ別々に樹脂に添加しても良い。
【0014】
本発明のパーオキサイド組成物は、種々の熱硬化性樹脂の熱硬化に使用が可能であるが、好ましい熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂とビニルエステル樹脂が挙げられる。
【0015】
不飽和ポリエステル樹脂は、不飽和二塩基酸を必ず1成分として含み、必要により飽和二塩基酸を併用してグリコール類と加熱脱水縮合させて得られる反応物をスチレン等のビニル系単量体で希釈したものである。不飽和二塩基酸の具体例としては、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、クロロマレイン酸等が挙げられる。又、飽和二塩基酸の具体例としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、こはく酸、アジピン酸、セバチン酸等が挙げられる。更にグリコール類の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、ビスフェノールA、プロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0016】
ビニルエステル樹脂は、ポリエポキシドとα,β−不飽和一塩基酸の当量反応物をビニル系単量体で希釈したものである。ポリエポキシドの具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のエピビス型グリシジルエーテル、ノボラック型グリシジルエーテル、臭素化グリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート等の含窒素ポリエポキシド、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸等のグリシジルエステル、グリコール型グリシジルエーテル等が挙げられる。又、不飽和一塩基酸の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、ソルビン酸等が挙げられる。
【0017】
前記樹脂に添加されるビニル系単量体の具体例としては、スチレン、メチルメタクリレート、ジアリルフタレート、ビニルトルエン、α−メチルスチレニンやクロルスチレン等が挙げられる。
【0018】
本発明のパーオキサイド組成物の使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.1〜3重量部であり、好ましくは0.5〜2重量部である。0.1重量部未満ではパーオキサイド組成物としての作用が不十分であり、又3重量部以上を使用しても、硬化剤としての効果が添加量に応じて上がらないので経済性の面で不利である。
【0019】
本発明に言うSMCやBMC等の成形材料は、熱硬化性樹脂100重量部と硬化剤0.2〜5重量部に、必要に応じて増粘剤(例えば酸化マグネシウム、微粉シリカ、水酸化カルシウム等を0.5ないし3重量部)、充填剤(例えば炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、クレー、タルク等を100ないし300重量部)、低収縮剤(例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を10ないし30重量部)、離型剤(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ワックス等を1ないし10重量部)、禁止剤(例えばパラベンゾキノン、ハイドロキノン等を50ないし300ppm)、ビニル型単量体(例えばスチレン、メチルメタクリレート、ジアリルフタレート、ビニルトルエン等を1ないし20重量部)又、ガラス繊維(例えばチョップドストランド、コンティニュアスマット等を15ないし30重量部)等の添加剤を配合した樹脂組成物を、押出成形等によってシート状又はバルク状に成形することによって得られる。これらの成形方法及び前記の添加剤は、熱硬化性樹脂組成物の製造に一般的に用いられるものである。
【0020】
本発明のパーオキサイド組成物を含有したSMC、BMC等の成形材料使用時の成形温度は、100℃以上、望ましくは120℃以上170℃以下である。成形温度が100℃未満では、TAPBが十分に作用せず、又禁止剤が硬化速度に著しい影響を与え、本発明の目的を達することが出来ない。又、成形温度が170℃を越えると、型内で成形材料が流動する以前に硬化を生じ、好ましくない。
【0021】
【0022】
【実施例】
以下に実施例、比較例によって本発明を更に詳しく説明するが、これらは例示であり、本発明を限定するものではない。実施例において「部」は、「重量部」を意味する。
【0023】
実施例1〜6、比較例1、2
500ccのポリコップに市販のSMC用不飽和ポリエステル樹脂(大日本インキ化学工業(株)製ポリライトPS−281)80部、ポリスチレン系低収縮剤(武田薬品工業(株)製ポリマール9965)20部、炭酸カルシウム(日東粉化工業(株)製NS#100)150部、ステアリン酸亜鉛(片山化学工業(株)製試薬一級)5部及び酸化マグネシウム(片山化学工業(株)製試薬一級)1部を入れ、本発明のパーオキサイド組成物(おのおののパーオキサイドは化薬アクゾ(株)製)を表2に表示した量をそれぞれ加え、ガラス棒で充分に均一となるように一定時間混合し、コンパウンドを作成した。比較例についても、パーオキサイド以外は実施例と同様組成物とし、表2記載のそれぞれのパーオキサイドを添加し実施例同様コンパウンドを作製した。これをポリエチレンテレフタレートフィルムで密封し、45℃で24時間増粘させた。このコンパウンドについて、オリエンテック社製JSRキュラストメーターUIII .D型(ダイス樹脂型、振巾角度±1/4)にて、それぞれのコンパウンドの硬化過程のトルク値を測定した。測定を開始してからトルクが発現するまでの時間(T0)を測定し、プレートゲルタイムとした。又、トルクが最大になったトルク値の90%にあたるトルク値を90%maxFとし、90%maxFに達するまでの時間(T90)を測定した。以上の結果より、T90−T0を計算し立ち上がり時間とした。
【0024】
キュラストメーターで得られた結果を表2に示す。T0はプレートゲルタイムを表し、作業に必要な成形材料の流動時間を確保するために、少なくとも30秒以上のT0が必要である。又、成形サイクルを短くするためには、T90を出来るだけ速くし、T90−T0を短くする必要がある。
【0025】
この表に記載の禁止剤は、重合禁止剤を意味し、具体的にはパラベンゾキノンである。
【0026】
表2の結果から、本発明のパーオキサイド組成物を用いれば、比較例1、2に示した既述の一般的に使用されているTBPB単独使用の場合に比較すると、T0として成形材料の流動に必要な30秒以上の時間を確保し、更にT90−T0を短く出来、立ち上がり時間を速くし、成形サイクルを短く出来ることが分かる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によるパーオキサイド組成物は、成形材料のプレス等による成形時にモールド中での充分な流動時間、すなわち、プレートゲルタイムを確保し、更にその後の最終的な硬化に至るまでの時間、すなわち、立ち上がり時間を短くすることが出来る。
Claims (2)
- ターシャリーアミルパーオキシベンゾエートを95重量%ないし50重量%と、10時間半減期温度が40℃から95℃の低温活性パーオキサイド5重量%ないし50重量%を混合してなる不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂の硬化用パーオキサイド組成物。
- 請求項1記載のパーオキサイド組成物を用いることを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂の硬化成形法。
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