JP5416797B2

JP5416797B2 - Ｓｍｃ及びその製造方法

Info

Publication number: JP5416797B2
Application number: JP2012050295A
Authority: JP
Inventors: 秀実揖斐; 和彦篠木; 大助村井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: JP2012107259A

Description

本発明は、ＦＲＰの成形に使用されるＳＭＣ及びその製造方法に関するものである。

浴室、洗面室、システムキッチン等の建材箇所に使用されるＦＲＰは、殆どがＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）などのガラス繊維強化樹脂成形材料を金型内で熱圧成形することによって製造されている。

このＳＭＣは、ガラス繊維を含むペースト状のＦＲＰ用樹脂組成物を一対のフィルム間に挟み込んでシート状にすることによって作製されるものであり、ＳＭＣを成形して得られるＦＲＰの性能は、ＳＭＣの構成材料の一つであるガラス繊維によって大きく左右される。

ここで、ＳＭＣに使用されるガラス繊維にはウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものがある（特許文献１等参照）。そして、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維のいずれか一方を用いてＳＭＣが作製されている。

特表２００２−５０６４１４号公報

後述するように、ウェットアウトタイプのガラス繊維を用いて作製したＳＭＣからは、比較的強度の高いＦＲＰを得ることができるが、ＦＲＰの表面の平滑性が劣る。またウェットスルータイプのガラス繊維を用いて作製したＳＭＣからは、表面平滑性に優れたＦＲＰを得ることができるが、ＦＲＰの強度が劣る。このように、強度と外観がトレードオフになり、強度と外観のいずれもが優れたＦＲＰを得ることができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強度と外観の両方に優れたＦＲＰを得ることができるＳＭＣ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係るＳＭＣは、樹脂組成物４とガラス繊維とを含有して形成されるＳＭＣであって、前記ガラス繊維として、１０〜５０ｍｍのウェットアウトタイプのもの及び１０〜５０ｍｍのウェットスルータイプのものが偏在することなく、均一に混在していると共に、前記ＳＭＣの厚みが１〜８ｍｍであることを特徴とするものである。

この発明のＳＭＣによれば、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３を均一に混在させた状態で樹脂組成物４中に混合するようにするため、ウェットアウトタイプのガラス繊維２による優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維３による優れた外観を併せもったＦＲＰを得ることができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３の比率が質量比で９０：１０〜１０：９０であること
を特徴とするものである。

この発明によれば、ウェットアウトタイプのガラス繊維２による強度特性と、ウェットスルータイプのガラス繊維３による外観特性のバランスが良好なＦＲＰを得ることができるものである。

本発明の請求項３に係るＳＭＣの製造方法は、樹脂組成物４とガラス繊維とを含有して形成されるＳＭＣを製造するにあたって、前記ガラス繊維として、１０〜５０ｍｍのウェットアウトタイプのものと１０〜５０ｍｍのウェットスルータイプのものを両者の比率が質量比で９０：１０〜１０：９０となるように均一に混合させた状態で前記樹脂組成物４に混合し、厚み１〜８ｍｍとなるようにシート化することを特徴とするものである。

この発明によれば、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維２，３を混在させて樹脂組成物４に混合するにあたって、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維２，３を均一な所定比率で分散させるため、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３を含有するＳＭＣを得ることができるものである。

本発明によれば、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用するので、ウェットアウトタイプのガラス繊維２による優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維３による優れた外観を併せもったＦＲＰを得ることができるものである。

本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

ＳＭＣはＦＲＰ用の樹脂組成物と強化繊維とを主たる構成材料とするものであり、樹脂組成物は樹脂成分、充填剤、低収縮剤、内部離型剤、増粘剤、硬化剤、着色剤等を配合し、攪拌混合してペースト状コンパウンドとして調製されるものである。

ＦＲＰ用樹脂組成物の樹脂成分としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。充填剤としては炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、シリカ、ガラスビーズ、アルミナ、マイカ等を挙げることができ、これらのうち１種類をあるいは２種以上を混合して用いることができる。離型剤としてはステアリン酸亜鉛やステアリン酸などを使用することができる。

強化繊維としては、主としてガラス繊維が用いられるが、このガラス繊維と併用して炭素繊維、アラミド繊維やビニロン繊維等の有機繊維を目的に応じて使用することができる。

ここで本発明では、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用するものである。

ＳＭＣに用いられるガラス繊維はガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドである。このガラスロービングは、ノズルから引き出された数百本から数千本の
多数のガラスフィラメントに集束剤を塗布した後に集束基で集束してストランドを作製し、このストランドをトラバースにより綾掛けしながらワインダーに取り付けた紙管に巻き取って作製した複数のケーキをロービングワインダーにより解舒して、複数本引き揃えて再度巻き取ることによって得られるものである。そしてガラスロービングには集束剤の種類などによって、樹脂と混合した際にロービング内部のガラスフィラメントまで樹脂が浸透し易いウェットアウトタイプのガラスロービングと、樹脂と混合した際にロービングの表面は樹脂で覆われるがロービング内部のガラスフィラメントまでは樹脂が浸透し難いウェットスルータイプのガラスロービングとがあり、本発明で使用するウェットアウトタイプのガラス繊維は、ウェットアウトタイプのガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドであり、ウェットスルータイプのガラス繊維はウェットスルータイプのガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドである。ウェットアウトタイプのガラス繊維の切断寸法、ウェットスルータイプのガラス繊維の切断寸法は、いずれも１０〜５０ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは２０〜３０ｍｍである。

上記のようなガラス繊維とＦＲＰ用樹脂組成物を樹脂フィルムの上に供給して、樹脂組成物中にガラス繊維を分散させると共にその上に樹脂フィルムを重ね、これを加圧ロール間に通して１〜８ｍｍ程度の所定厚みのシート状にし、これを３５〜４５℃程度の熟成室に一定期間放置して、樹脂組成物を増粘させることによって、ＳＭＣを製造することができるものである。このとき、樹脂組成物に対するガラス繊維の含有率は１０〜３０質量％程度に調整するのが好ましい。

このようにして得たＳＭＣを成形してＦＲＰを製造するにあたっては、樹脂フィルムを剥した後に、ＳＭＣを金型内にセットし、プレス成形装置でプレスすることによって行なうことができる。このとき、金型の温度は、コア型（雄型）が９０〜１６０℃、より好ましくは１２０〜１５０℃であり、キャビティ型（雌型）が９０〜１６０℃、より好ましくは１００〜１４０℃である。また成形圧力は４．９〜１１．８ＭＰａ（５０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の範囲が、成形時間は３〜１５分程度の範囲が好ましい。

図１はＳＭＣ１の実施の形態の一例を示すものであり、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３を均一に混在させた状態で樹脂組成物４中に混合するようにしたものである。そしてこのＳＭＣ１を成形して得られたＦＲＰにはウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３が混在して含まれている。

ここで、上記のようにウェットアウトタイプのガラス繊維は、ロービング内部のガラスフィラメントまで樹脂が浸透し易いウェットアウトタイプのガラスロービングを切断したチョップドストランドであるので、ウェットアウトタイプのガラス繊維にはＦＲＰ用樹脂組成物が内部のガラスフィラメントまで浸透し易く、ガラス繊維と樹脂との密着性が優れている。このためガラス繊維による補強効果を高く得ることができ、比較的強度が高いＦＲＰを得ることができるが、樹脂組成物が内部に浸透するためにガラス繊維の表面を被覆する樹脂量が不足し、ＦＲＰの表面平滑性が劣り外観に問題が生じる場合がある。一方、ウェットスルータイプのガラス繊維は上記のように、ロービング内部のガラスフィラメントまでは樹脂が浸透し難く表面が樹脂で覆われ易いウェットスルータイプのガラスロービングを切断したチョップドストランドであるので、ウェットスルータイプのガラス繊維は表面がＦＲＰ樹脂組成物で覆われ、表面平滑性が良好で外観が優れたＦＲＰを得ることができるが、ガラス繊維と樹脂との密着性はやや劣るので、比較的強度が低くなる。

そして本発明のＳＭＣには、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維が混在しているので、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維の相互の長所と短所が補完しあい、強度と外観のいずれにも優れた
ＦＲＰを得ることができるものである。すなわち、ウェットアウトタイプのガラス繊維が含有されていることによる優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維が含有されていることによる優れた外観を併せもったＦＲＰを得ることができるものである。

このようにウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用するにあたって、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維の比率は質量比で９０：１０〜１０：９０の範囲が好ましく、より好ましくは６０：４０〜４０：６０の範囲である。ウェットアウトタイプのガラス繊維の比率が大き過ぎると、強度の高いＦＲＰを得ることができるが、外観に問題が生じるおそれがあり、またウェットスルータイプのガラス繊維の比率が大き過ぎると、外観に優れたＦＲＰを得ることができるが、強度に問題が生じるおそれがある。

また、上記のようにＳＭＣにウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を均一に混在させる場合、ウェットアウトタイプのストランドからなるケーキとウェットスルータイプのストランドからなるケーキを所定の比率で混合して引き揃えてガラスロービングを作製し、このウェットアウトタイプとウェットスルータイプを混合したガラスロービングを切断して得られるチョップドストランドを用いるようにするのが好ましい。このチョップドストランドには上記の所定の比率でウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維が混合されているものであり、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維を混在させて樹脂組成物に混合してＳＭＣを製造するにあたって、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維の一方が偏在するようなことなく、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維を均一な所定比率で分散させることができるものである。

図２はＳＭＣ１の他の実施の形態の一例を示すものであり、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３を混在させず、ＳＭＣ１の厚み方向の中央部１ａをウェットアウトタイプのガラス繊維２のみが混入された樹脂組成物４で形成し、ＳＭＣ１の厚み方向の両側の外層部１ｂをウェットスルータイプのガラス繊維３のみが混入された樹脂組成物４で形成するようにしたものである。このＳＭＣ１は、樹脂フィルムの上にまずウェットスルータイプのガラス繊維３と樹脂組成物４を供給して裏面側の外層部１ｂを形成し、次にこの上にウェットアウトタイプのガラス繊維２と樹脂組成物４を供給して中央部１ａを形成した後、この上にウェットスルータイプのガラス繊維３と樹脂組成物４を供給して表面側の外層部１ｂを形成し、そしてこの上に樹脂フィルムを重ね、加圧ロールに通してシート状にした後に熟成することによって、製造することができるものである。

そしてこのように作製されたＳＭＣ１を成形して得られたＦＲＰには、厚み方向の中央部にウェットアウトタイプのガラス繊維２が含まれており、両側の外層部にウェットスルータイプのガラス繊維３が含まれている。従って、厚み方向の中央部に含有されるウェットアウトタイプのガラス繊維２で高い強度を確保しつつ、外層部に含有されるウェットスルータイプのガラス繊維３で表面平滑性が高い優れた外観のＦＲＰを得ることができるものである。

この実施の形態にあっても、ウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３の比率は質量比で９０：１０〜１０：９０の範囲が好ましいものであり、ＳＭＣ１の中央部１ａの厚みと外層部１ｂの厚みの比は、このウェットアウトタイプのガラス繊維２とウェットスルータイプのガラス繊維３の比率に応じて設定されるものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
ウェットアウトタイプのガラス繊維として、日東紡株式会社製ガラスロービング「ＲＳ４８０ＰＢ−５４９」を２５ｍｍに切断したものを用い、ウェットスルータイプのガラス繊維として、日東紡株式会社製ガラスロービング「ＲＳ４８０ＰＧ−５５１」を２５ｍｍに切断したものを用いた。またＦＲＰ用樹脂組成物として不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするコンパウンドを用いた。

そしてウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を５０：５０の質量比率で混合し、このガラス繊維を樹脂組成物に２０質量％の割合で均一に混合して厚み４ｍｍの図１のようなＳＭＣを作製した。

（実施例２）
実施例１と同じウェットアウトタイプのガラス繊維、ウェットスルータイプのガラス繊維、ＦＲＰ用樹脂組成物を用いた。そして、ウェットスルータイプのガラス繊維を２０質量％の割合で混合した樹脂組成物で厚み１ｍｍの裏面側の外層部、ウェットアウトタイプのガラス繊維を２０質量％の割合で混合した樹脂組成物で厚み２ｍｍの中央部、ウェットスルータイプのガラス繊維を２０質量％の割合で混合した樹脂組成物で厚み１ｍｍの表面側の外層部を積層して、図２のようなＳＭＣを作製した。

（比較例１）
実施例１と同じウェットアウトタイプのガラス繊維、ＦＲＰ用樹脂組成物を用いた。そして、このガラス繊維を樹脂組成物に２０質量％の割合で均一に混合して厚み４ｍｍのＳＭＣを作製した。

（比較例２）
実施例１と同じウェットスルータイプのガラス繊維、ＦＲＰ用樹脂組成物を用いた。そして、このガラス繊維を樹脂組成物に２０質量％の割合で均一に混合して厚み４ｍｍのＳＭＣを作製した。

上記のように実施例１〜２及び比較例１〜２で作製したＳＭＣを用い、金型のコア型温度１３０℃、キャビティ温度１２０℃、成形圧力８ＭＰａ、成形時間１０分の条件で成形し、ＦＲＰを得た。

上記のようにして得たＦＲＰの引張り強度、曲げ強度、曲げ弾性率、平滑性、光沢率を測定した。結果を表１に示す。

ここで、引張り強度の測定はＪＩＳＫ７０５４に準拠して、曲げ強度及び曲げ弾性率の測定はＪＩＳＫ４０１７に準拠して行なった。

また平滑性は、外観を目視で観察し、劣るを「×」、やや劣るを「△」、良好を「○」、優れるを「◎」と、相対的な４段階で判定した。

また光沢率の測定は、ＪＩＳＫ５６００に準拠して行なった。

表１にみられるように、ウェットアウトタイプのガラス繊維のみを用いた比較例１では、強度は高いが平滑性に問題があり、ウェットスルータイプのガラス繊維のみを用いた比較例２では平滑性に優れるが強度に問題を有するものであった。これに対してウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用した実施例１や実施例２のものは、強度と平滑性のいずれにも優れるものであった。

１ＳＭＣ
２ウェットアウトタイプのガラス繊維
３ウェットスルータイプのガラス繊維
４樹脂組成物

Claims

樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるＳＭＣであって、前記ガラス繊維として、１０〜５０ｍｍのウェットアウトタイプのもの及び１０〜５０ｍｍのウェットスルータイプのものが偏在することなく、均一に混在していると共に、前記ＳＭＣの厚みが１〜８ｍｍであることを特徴とするＳＭＣ。
前記ウェットアウトタイプのガラス繊維と前記ウェットスルータイプのガラス繊維の比率が質量比で９０：１０〜１０：９０であることを特徴とする請求項１に記載のＳＭＣ。
樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるＳＭＣを製造するにあたって、前記ガラス繊維として、１０〜５０ｍｍのウェットアウトタイプのものと１０〜５０ｍｍのウェットスルータイプのものを両者の比率が質量比で９０：１０〜１０：９０となるように均一に混合させた状態で前記樹脂組成物に混合し、厚み１〜８ｍｍとなるようにシート化することを特徴とするＳＭＣの製造方法。