JP5248202B2 - 成形品及び浴槽並びに成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形品及び浴槽並びに成形方法に係り、更に詳しくは、連続繊維により補強される成形品及び浴槽並びに成形方法に関する。

従来より、特許文献１に開示されているように、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）を圧縮することで成形される浴槽等の成形品が知られている。同文献では、連続繊維を一体に成形することで、浴槽の底側等を補強している。また、同文献では、連続繊維を一体化させる方法として、当該連続繊維に樹脂材料を含浸したプリプレグシートからなる補強マットを予め作製し、当該補強マットを浴槽裏面に貼り付けて硬化させる方法を開示している。

特開２００１−１２９８４１号公報

しかしながら、前記補強マットを圧縮して成形を行った場合、成形時に前記連続繊維が切れることがある、という不都合がある。これを詳述すると、前記補強マットと、ＢＭＣからなる成形用マットとを成形型内で重ねて同時に圧縮すると、プレス圧によって成形用マットが押し広げられるように流動する。この流動により補強マットが引っ張られて流動するため、連続繊維も引っ張り力を受けて切断され、連続繊維による十分な補強効果が得られなくなる、という不都合を招来する。かかる不都合は、平面積が比較的大きい浴槽等の成形品で生じる場合が多くなる。

ここで、本発明者は、前記不都合を解消すべく、補強マットの枚数を増やし、同一平面サイズの補強マットを二枚として圧縮成形を行ったところ、両方の補強マット共、連続繊維の切断を回避することができなかった。これは、二枚の補強マットのうち、成形用マットに直接重なる方の補強マットは、補強マットを一枚とした場合と同様の引っ張り力を受けて連続繊維が切断し、当該切断後に、他方の補強マットも同様の引っ張り力を受けることに一因があると推測される。

［発明の目的］
本発明は、前述した不都合に着目しつつ試行錯誤の結果、案出されたものであり、その目的は、圧縮成形しても連続繊維による補強作用を発揮することができる成形品及び浴槽並びに成形方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、連続繊維に樹脂材料を含浸した第１及び第２の補強用マットと、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料とを同時に圧縮して成形される成形品であって、
前記圧縮成形において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットが配置され、
前記第１の補強用マットは、成形材料より大きい平面サイズに設けられ、前記第２の補強用マットは、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに設けられる、という構成を採っている。

本発明において、前記第２の補強用マットを複数枚用いることが好ましい。

更に、本発明の浴槽は、底面部及び当該底面部の外周から起立する周面部を形成層により形成し、この形成層の裏面側を第１及び第２の補強層で補強した浴槽であって、
前記第１の補強層は、連続繊維に樹脂材料を含浸した第１の補強用マット、前記第２の補強層は、連続繊維に樹脂材料を含浸した第２の補強用マット、前記形成層は、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料によりそれぞれ形成され、
前記圧縮成形において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットが配置され、
前記第１の補強用マットは、成形材料より大きい平面サイズに設けられ、前記第２の補強用マットは、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに設けられる、という構成を採っている。

また、本発明の成形方法は、連続繊維に樹脂材料を含浸した第１及び第２の補強用マットと、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料とを同時に圧縮して成形品を成形する方法であって、
前記成形材料より大きい平面サイズに第１の補強用マットを形成するとともに、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに前記第２の補強用マットを形成した後、
成形型内において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットを配置し、
その後、成形型で成形材料と第１及び第２の補強用マットとを同時に圧縮して硬化させた後、脱型する、という方法を採っている。

本発明によれば、圧縮成形により連続繊維が切れることを防止することができる。その要因として、圧縮時に、第２の補強用マットが第１の補強用マットの流動を圧縮力、いわゆるプレス圧で抑えることができ、且つ、成形材料により第２の補強用マットの流動を抑えることができるから、と推測される。この結果、連続繊維による補強効果を十分に発揮でき、安定した強度を得ることが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲中、平面サイズの比較において、「大きい平面サイズ」とは、平面積が相対的に大きく、且つ、相互に重ねたときに面内からはみ出ないように配置不可能な形状を意味する。これとは逆に、「小さい平面サイズ」とは、平面積が相対的に小さく、且つ、相互に重ねたときに面内からはみ出すことなく配置し得る形状を意味する。
また、本明細書において、特に明示しない限り、「粘度」とは、材料温度が２５℃の条件下で、ディスカップ（株式会社サンプラテック、品番１６６５、ＰＰディスカップ、１００ｍｌ）に樹脂材料を１００ｍｌ入れ、粘度計（トキメッキ株式会社、デジタル粘度計（ＤＶＵ−２型））を用いて測定した粘度とする。

図１には、実施形態に係る成形品としての浴槽の概略断面図が示されている。この図において、浴槽１０は、底面部１１と、この底面部１１の外周から起立する周面部１２とを備えている。また、浴槽１０は、裏面側すなわち底面部１１の図１中下面側に設けられた第１及び第２の補強層１３，１４と、それ以外の部分を形成する形成層１５とを備えた層構造をなす。底面部１１には、穴からなる排水口１７が設けられ、この排水口１７の内周面は、前記形成層１５からなる。底面部１１の厚みは、８ｍｍに設定されている。

前記第１の補強層１３は、底面部１１の図１中最下層とされ、本実施形態では、底面部１１下面の略全ての領域と、当該領域の外周から若干立ち上がる領域とに設けられている。第２の補強層１４は、底面部１１より小さい平面サイズに設けられる。第１及び第２の補強層１３，１４は、図２に示されているように、内部に連続繊維１３Ａ，１４Ａを含んでいる。連続繊維１３Ａ，１４Ａは、経糸と緯糸とにより織られたガラスクロス、カーボンクロス、又は、不織布となるガラスマット（コンティニュアンスマット）により構成される繊維シートからなる。連続繊維１３Ａ，１４Ａの目付けは、２５０〜１２００ｇ／ｍ^２に設定されている。第１及び第２の補強層１３，１４の厚みは、補強効果を得るべく、０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、更に好ましくは０．７ｍｍ以上に設定されている。

前記第１の補強層１３は、前記連続繊維１３Ａに樹脂材料を含浸して作製されたプリプレグシートからなる第１の補強用マット１８（図３参照）により形成される。第２の補強層１４は、連続繊維１４Ａに樹脂材料を含浸して作製されたプリプレグシートからなる第２の補強用マット１９により形成される。また、前記形成層１５は、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料２０により形成される。成形材料２０は、第１及び第２の補強用マット１８，１９で用いられる樹脂材料と同系色であることが好ましく、具体的には、前記樹脂材料との色差がΔＥ＝１０以下に設定されている。各補強用マット１８，１９及び成形材料２０を作製する際、前記樹脂材料の粘度は、４Ｐａ・ｓ以下、好ましくは２．５Ｐａ・ｓ以下、更に好ましくは１．５Ｐａ・ｓ以下に設定されている。前記粘度を４Ｐａ・ｓ以下に設定することにより、前記樹脂材料の連続繊維１３Ａ，１４Ａへの均一含浸性が優れたものとなり、外観上の体裁及び底面部１１の強度を安定して良好にすることができる。

第１の補強用マット１８は、成形材料２０より大きい平面サイズに設けられ、好ましくは、後述する下型２４内に配置可能な範囲で最大の平面サイズとし、第１の補強層１３で底面部１１の裏面側全体をカバーできるようにするとよい。第２の補強用マット１９は、第１の補強用マット１８より小さい平面サイズに設けられる。

前記樹脂材料は、後述の数式１で求められる樹脂含浸率が８０〜１６０％、好ましくは９５〜１３０％となるように設定されている。かかる範囲内に設定することで、成形中に樹脂材料の粘度が変化しても、連続繊維１３Ａ，１４Ａが切れたり、第１及び第２の補強層１３，１４に気泡や艶むらが発生することを回避することができる。樹脂含浸率が８０％より小さくなると、連続繊維１３Ａ，１４Ａ全面に樹脂材料を含浸することができなくなる。
ここで、連続繊維１３Ａ，１４Ａの目付けを５８０ｇ／ｍ^２に設定すると、樹脂材料の付け量は、樹脂含浸率８０％で０．４６４ｋｇ／ｍ^２、樹脂含浸率１６０％で０．９３ｋｇ／ｍ^２、樹脂含浸率９５％で０．５５ｋｇ／ｍ^２、樹脂含浸率１３０％で０．７５５ｋｇ／ｍ^２となる。

前記樹脂材料には、必要に応じて、水酸化アルミニウム等からなる充填材が配合されている。この充填材の配合量を調整することにより、前記樹脂材料の連続繊維１３Ａ，１４Ａへの含浸性を調整できるとともに、成形時の硬化収縮率を調整することができる。充填材は、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂１００重量部に対し、１００重量部未満、好ましくは５０重量部以下、更に好ましくは１重量部以下に設定されている。これによれば、前記樹脂材料と、成形材料２０との収縮率の違いが大きくなることを回避でき、第１及び第２の補強層１３，１４や形成層１５に歪が発生して割れ易くなることを防止することができる。

前記樹脂材料には、硬化剤が配合されている。硬化剤は、その分解温度が浴槽形成層１３の後述する圧縮成形材料で使用される硬化剤の分解温度の±１０℃の条件に設定されたものを含み、これが前記樹脂材料の全硬化剤の５０％以上の割合に設定されている。

前記浴槽１０は、図３及び図４に示される成形型２１を用いて圧縮成形される。この成形型２１は、上型２３及び下型２４からなり、その内側に浴槽１０に対応する形状を備えたキャビティ空間２２を有する。上型２３は、浴槽１０の製品面側を形成する一方、下型２４は、浴槽１０の裏面側を形成する。下型２４のキャビティ空間２２側には、前記排水口１７を形成するための凹部２６が形成されている。

前記浴槽１０を圧縮成形するにあたって、第１及び第２の補強用マット１８，１９を作製する。この作製では、先ず、不飽和ポリエステル樹脂等からなる熱硬化性樹脂に、ステアリン酸亜鉛等の内部離型剤、金属化合物若しくはイソシアネート化合物からなる増粘剤の他、水及びスチレンを所定割合で配合し、必要に応じて充填材を配合して樹脂材料を作製する。
次いで、作製した樹脂材料を連続繊維１３Ａ，１４Ａに含浸しつつ、樹脂材料を脱泡する処理を行う。この処理は、作製した樹脂材料を離型フィルムに刷毛で塗り、その上に連続繊維１３Ａ，１４Ａを載せた後、更に、前記樹脂材料を連続繊維１３Ａ，１４Ａに塗布してから離型フィルムを被せてローラーで押圧する。
その後、樹脂材料を含浸した連続繊維１３Ａ，１４Ａを４０℃の熟成炉に入れて３６時間放置して増粘する処理を行い、第１及び第２の補強用マット１８，１９が作製される。増粘処理では、樹脂材料を含浸した連続繊維１３Ａ，１４Ａの少なくとも一方の面を離型フィルムにより覆った状態とすればよく、好ましくは、両方の面を離型フィルムによりそれぞれ覆った状態とする。
増粘処理の後、第１及び第２の補強用マット１８，１９を変形或いはカットして前述した平面サイズの形態をなすように形成する。そして、第１の補強用マット１８には前記凹部２６に対応する位置に穴１８Ａを設ける。

前記第１及び第２の補強用マット１８，１９の作製と前後して、成形材料２０を作製する。この作製は、以下の表１に示される割合で各材料を配合し、プラネタリーミキサーを用いて混練して押出した後、４０℃の熟成炉に入れて３６時間放置して増粘する。増粘処理の後、前述した平面サイズの形態をなすように成形材料２０を形成する。

前記第１及び第２の補強用マット１８，１９、成形材料２０を成形型２１に投入する前に、上型２３のキャビティ空間２２側を１４５℃、下型２４のキャビティ空間２２側を１３０℃に加熱する。また、上型２３及び下型２４のキャビティ空間２２側に離型剤を塗布する。
次に、下型２４内に、下から第１の補強用マット１８、第２の補強用マット１９、成形材料２０の順に重ね、成形材料２０と、第１の補強用マット１８との間に第２の補強用マット１９が配置されるように設置する。このとき、第１の補強用マット１８は、穴１８Ａを凹部２６に合わせるようにして、位置決めを行い、第２の補強用マット１９及び成形材料２０の各面内中央位置が、第１の補強用マット１８の面内中央位置に一致するように設置する。
その後、上型２３及び下型２４を締めて各補強用マット１８，１９及び成形材料２０を同時に圧縮する。４８０秒間型締めを行ってから脱型することにより、第１及び第２の補強層１３，１４が一体化された浴槽１０を得る。

従って、このような実施形態によれば、成形時に、各補強用マット１８，１９及び成形材料２０が重ねられた状態でプレス圧を受け、成形材料２０が押し広げられるように流動して浴槽１０が成形される。このとき、第２の補強用マット１９から受けるプレス圧で第１の補強用マット１８の流動を抑え、成形材料２０から受けるプレス圧で第２の補強用マット１９の流動が抑えられるので、連続繊維１３Ａ，１４Ａが成形中に切断することを防止でき、当該切断に起因する強度低下を回避することが可能となる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施形態に対し、形状、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、本発明は、浴槽に限定されず、ボウル、シンク、防水パン等の有底容器状をなす成形品や、キッチンカウンター、浴室のカウンター等の略水平方向に延びる形状を備えた成形品としてもよい。但し、連続繊維１３Ａ，１４Ａを切断する力は、平面サイズが大きくなる程増大する傾向があるため、前記実施形態のような浴槽等で特に有利となる。
また、前記第２の補強用マット１９を複数枚設け、前記第２の補強層１４を複数層としてもよい。更には、前記第１の補強用マット１８を複数枚として第１の補強層１３を複数層設ける構成としてもよい。

実施形態に係る浴槽の概略縦断面図。 図１のＡ部拡大図。 前記浴槽の成形型の概略縦断面図。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

１０・・・浴槽、１１・・・底面部、１２・・・周面部、１３・・・第１の補強層、１３Ａ・・・連続繊維、１４・・・第２の補強層、１４Ａ・・・連続繊維、１５・・・形成層、１８・・・第１の補強用マット、１９・・・第２の補強用マット、２０・・・成形材料、２１・・・成形型

Claims (4)

1. 連続繊維に樹脂材料を含浸した第１及び第２の補強用マットと、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料とを同時に圧縮して成形される成形品であって、
   前記圧縮成形において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットが配置され、
   前記第１の補強用マットは、成形材料より大きい平面サイズに設けられ、前記第２の補強用マットは、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに設けられることを特徴とする成形品。
2. 前記第２の補強用マットを複数枚用いたことを特徴とする請求項１記載の成形品。
3. 底面部及び当該底面部の外周から起立する周面部を形成層により形成し、この形成層の裏面側を第１及び第２の補強層で補強した浴槽であって、
   前記第１の補強層は、連続繊維に樹脂材料を含浸した第１の補強用マット、前記第２の補強層は、連続繊維に樹脂材料を含浸した第２の補強用マット、前記形成層は、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料によりそれぞれ形成され、
   前記圧縮成形において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットが配置され、
   前記第１の補強用マットは、成形材料より大きい平面サイズに設けられ、前記第２の補強用マットは、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに設けられることを特徴とする浴槽。
4. 連続繊維に樹脂材料を含浸した第１及び第２の補強用マットと、連続繊維を含まないＢＭＣからなる成形材料とを同時に圧縮して成形品を成形する方法であって、
   前記成形材料より大きい平面サイズに第１の補強用マットを形成するとともに、前記成形材料及び第１の補強用マットより小さい平面サイズに前記第２の補強用マットを形成した後、
   成形型内において、成形材料と、第１の補強用マットとの間に第２の補強用マットを配置し、
   その後、成形型で成形材料と第１及び第２の補強用マットとを同時に圧縮して硬化させた後、脱型することを特徴とする成形方法。

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