JP6715666B2 - シートモールディングコンパウンド、その製造方法及び成形品 - Google Patents
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Description
一方、不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂は、常温での粘度が比較的低くて取扱い性に優れ、硬化も速いことから生産性に優れているものの、エポキシ樹脂に比べて炭素繊維との接着性に劣るために、炭素繊維のもつ特性を十分に発揮させることができない。
しかしながら、ビニルエステル樹脂は架橋密度が小さく、成形品のガラス転移温度が低いために、耐熱性が低い。自動車部品などでは軽量化のため、成形品の厚みを極力小さくすることが求められ、耐熱性が低いと高温成形時及び脱型時に成形品が変形したり、クラックが発生するなどの恐れがある。
[1]ビニルエステル樹脂組成物と、二官能以上の(メタ)アクリレートと、ポリイソシアネートと、炭素繊維と、硬化剤とを含むシートモールディングコンパウンドであって、該二官能以上の(メタ)アクリレートが、該ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して、1〜14質量部含まれることを特徴とするシートモールディングコンパウンド。
[2]前記ビニルエステル樹脂組成物に含まれるビニルエステル樹脂が、ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂及びノボラック型ビニルエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする[1]に記載のシートモールディングコンパウンド。
[3]前記二官能以上の(メタ)アクリレートが、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする[1]又は[2]に記載のシートモールディングコンパウンド。
[4]前記ポリイソシアネートが、前記ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して、3〜10質量部含まれることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のシートモールディングコンパウンド。
[5]前記炭素繊維が、前記シートモールディングコンパウンドの総量に対して、30〜70質量%含まれることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のシートモールディングコンパウンド。
[6]ビニルエステル樹脂組成物と、ポリイソシアネートと、該ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して1〜14質量部の二官能以上の(メタ)アクリレートと、硬化剤とを混合した後、炭素繊維を加えてシート化する工程を含むことを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。
[7][1]〜[5]のいずれかに記載のシートモールディングコンパウンドを硬化した成形体。
[8]航空機用部品又は自動車用部品に使用される[7]に記載の成形体。
エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、1,6ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族系グリシジルエーテル類が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、ビニルエステル樹脂としてビスフェノールA型ビニルエステル樹脂を用いると、得られる成形品の靭性が向上し、また、ビニルエステル樹脂としてノボラック型ビニルエステル樹脂を用いると、耐熱性がより向上するので好ましい。従って、ビニルエステル樹脂組成物は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びノボラック型エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
10質量部であることが最も好ましい。ポリイソシアネートの含有量が3質量部以上であると、増粘が適度に進行するのでシートモールディングコンパウンドの取扱い性が向上する。一方、ポリイソシアネートの含有量が15質量部以下であると、増粘が進行し過ぎることがなく、成形時の流動性が確保される。
炭素繊維は、0.5〜2インチ(12.7〜50.8mm)の長さにカットしたものを用いることが好ましく、0.5インチ〜1.5インチ(12.7〜38.1mm)の長さにカットしたものを用いることがより好ましく、0.5〜1インチ(12.7〜25.4mm)にカットしたものを用いることが最も好ましい。炭素繊維の長さが0.5インチ以上であれば、成形品の強度が十分となる。一方、炭素繊維の長さが2インチ以下であれば、成形時の流動性が良好となる。
なお、ここで使用した原料は、以下のものである。
昭和電工株式会社製リポキシ(登録商標)R−804相当品。ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂をスチレンで溶解させたもの。スチレン含有量40質量%。
<ビニルエステル樹脂組成物B>
昭和電工株式会社製リポキシ(登録商標)H−600相当品。ノボラック型ビニルエステル樹脂をスチレンで溶解させたもの。スチレン含有量40質量%。
<不飽和ポリエステル樹脂組成物>
マレイン酸/ジプロピレングリコール/プロピレングリコール=100モル/30モル/70モルの配合比で得られた縮合物をスチレンで溶解させたもの。スチレン含有量40質量%。
<二官能以上の(メタ)アクリレート>
トリメチロールプロパントリアクリレート。
<ポリイソシアネート>
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート。
<炭素繊維>
東レ株式会社製T700−12K相当品。1インチ長にカットしたもの。
<内部離型剤>
ステアリン酸亜鉛。
<無機充填材>
昭和電工株式会社製ハイジライト(登録商標)H−42。水酸化アルミニウム。
<重合禁止剤>
p−ベンゾキノンをメチルメタクリレートに5質量%の濃度で溶解させたもの。
<硬化剤>
t−ブチルパーオキシベンゾエート。
フィルムをシートから剥離させ易く且つフィルムを剥がした後のシート上にべたつきが無い場合を、シートの取り扱い性良好(○)と判断し、フィルムをシートから剥離させ難かったか、或いはフィルムを剥がした後のシート上にべたつきが有った場合を、シートの取り扱い性不良(×)と判断した。
シートモールディングコンパウンド製造時(炭素繊維以外の原料の混合物を塗布する工程及び含浸工程)にシート端部から樹脂もれが発生しなかった場合を、製造可(○)と判断し、樹脂もれが発生した場合を、製造不可(×)と判断した。
以下に示す条件で得られた平板より、長さ50mm、幅5mm、厚さ2mmの試験片を切り出した。
成形品形状:320mm×220mmの寸法の平板
成形品厚み:2mm
金型温度:130℃(上型)/130℃(下型)
成形圧力:10MPa
成形時間:180秒
得られた試験片を用いて、GABO社製動的粘弾性装置“EPLEXOR”により、動的粘弾性試験における損失係数(tanδ)の極大点よりガラス転移温度を求めた。試験条件は以下の通りとした。
試験モード:引張り
昇温速度:2℃/分
測定周波数:1Hz
以下に示す条件により得られた平板成形品を、平らな定盤に置き、定盤と平板成形品との隙間より変形の度合いを評価した。定盤と平板との隙間を隙間ゲージで8点測定したときの合計の値が、3mm未満である場合を○と判断し、3mm以上8mm未満である場合を△と判断し、8mm以上である場合を×と判断した。
成形品形状:320mm×220mmの寸法の平板
成形品厚み:2mm
金型温度:130℃(上型)/130℃(下型)
成形圧力:10MPa
成形時間:180秒
以下に示す条件で得られた平板より、長さ100mm、幅15mm、厚さ2mmの試験片を切り出した。
成形品形状:320mm×220mmの寸法の平板
成形品厚み:2mm
金型温度:130℃(上型)/130℃(下型)
成形圧力:10MPa
成形時間:180秒
得られた試験片を、株式会社島津製作所製“オートグラフAG−Xpuls”を用いて、JIS K 7074に準じ、以下に示す条件にて、23℃及び120℃における曲げ強さ及び曲げ弾性率を測定した。
試験速度:5mm/分
支点間距離:80mm
また、測定した曲げ強さ及び曲げ弾性率より、23℃での測定値に対する120℃での測定値の割合、すなわち、120℃強度保持率(%)及び120℃曲げ弾性率保持率(%)を求めた。
Claims (8)
- ビニルエステル樹脂組成物と、二官能以上の(メタ)アクリレートと、ポリイソシアネートと、炭素繊維と、硬化剤とを含むシートモールディングコンパウンドであって、
該二官能以上の(メタ)アクリレートが、該ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して、1〜14質量部含まれ、該ビニルエステル樹脂組成物中の二官能以上の(メタ)アクリレート以外の重合性モノマーの含有量が、30〜60質量%であることを特徴とするシートモールディングコンパウンド。 - 前記ビニルエステル樹脂組成物に含まれるビニルエステル樹脂が、ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂及びノボラック型ビニルエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1に記載のシートモールディングコンパウンド。
- 前記二官能以上の(メタ)アクリレートが、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のシートモールディングコンパウンド。
- 前記ポリイソシアネートが、前記ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して、3〜15質量部含まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド。
- 前記炭素繊維が、前記シートモールディングコンパウンドの総量に対して、30〜70質量%含まれることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンド。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、
ビニルエステル樹脂組成物と、ポリイソシアネートと、該ビニルエステル樹脂組成物100質量部に対して1〜14質量部の二官能以上の(メタ)アクリレートと、硬化剤とを混合した後、炭素繊維を加えてシート化する工程を含むことを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドを硬化した成形体。
- 航空機用部品又は自動車用部品に使用される請求項7に記載の成形体。
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