JP7173734B2 - 成形材料及びその成形品 - Google Patents
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Description
ここで、自動車外板においては、その表面に高品質な塗装を施すことができることが重要である。近年炭素繊維を強化繊維として使用したSMCも紹介されており、SMCからなる成形品においても、表面が樹脂で均一に覆われて繊維が露出せず、極めて平滑な状態(一般に、「クラスA」と呼ばれる状態)であれば、高品質な塗装を施すことができる。また、ガラス繊維を用いた自動車外板に用いられるSMCでは軽量化の要求が高まり、長年による多くの研究により、低密度クラスAが実現されている。
例えば、特許文献1には、不飽和ポリエステル樹脂組成物をガラスファイバーに含浸させてなる成形材料であって、不飽和ポリエステル樹脂は特定の成分を特定の割合で含み、成形材料に対するガラスファイバーの質量が特定の範囲である成形材料が開示されている。特許文献2には、特定の成分を特定の割合で含む不飽和ポリエステル樹脂と特定の割合の幅広炭素繊維束を必須成分として含む炭素繊維強化シート状成形材料が開示されている。
特許文献3には、炭素繊維トウとガラス繊維ストランドと樹脂組成物からなるシートモールディングコンパウンドであって、シートモールディングコンパウンドに含まれる全ての繊維の体積の合計、炭素繊維トウの総体積とガラス繊維ストランドの総体積の比、炭素繊維トウ及びガラス繊維ストランドの長さ、目付け、1本の炭素繊維トウと1本のガラス繊維ストランドの単位体積比が特定の範囲であるシートモールディングコンパウンドが開示されている。
特許文献4には、水酸基価が100~300のビニルエステル樹脂(A)と、増粘剤(B)と、炭素繊維(C)と、ガラス繊維(D)とを含有す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が開示されている。
上記熱硬化性樹脂組成物は、更に、中空フィラー(e)を含むものであることが好ましい。
上記熱硬化性樹脂組成物は、JIS K6901(2008年)により測定する25℃における粘度が1500~12000mPa・sであることが好ましい。
上記成形材料は、得られる成形品の密度が、1.2~1.6g/cm3であることが好ましい。
上記成形材料は、炭素繊維の質量含有率が、強化繊維100質量%に対して10~90質量%であることが好ましい。
本発明の成形材料は、熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)及び熱可塑性ポリマー(c)を含む熱硬化性樹脂組成物と炭素繊維及びガラス繊維を含む強化繊維とを含有する。必要に応じ、更に他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよく、各含有成分はそれぞれ1種又は2種以上を使用することができる。以下では、熱硬化性ポリマー(a)を「(a)成分」とも称す。他の成分も同様である。
炭素繊維の体積含有率は、成形材料の体積100%に対して8~22%であることが好ましい。
また、ガラス繊維100質量%に対する炭素繊維の質量含有率は、15~300質量%であることが好ましい。より好ましくは20~250質量%であり、更に好ましくは25~200質量%であり、特に好ましくは30~150質量%である。
また、ガラス繊維の体積含有率は、成形材料の体積100%に対して5~27%であることが好ましく、より好ましくは8~20%である。
ビニル単量体(b)の含有割合としてより好ましくは35~55質量%であり、更に好ましくは40~50質量%である。
上記成形材料が無機充填材(d)を含む場合、(d)成分の配合量は、(a)~(c)成分の総量100質量%に対して、10~120質量%であることが好ましい。上記配合量が10質量%以上であれば成形品の外観性や表面平滑性が更により向上することとなる。上記配合量が120質量%以下であれば、樹脂組成物の粘度が高くなりすぎることを抑制し、樹脂組成物を強化繊維により充分に含浸させることができ、フクレが発生することも充分に抑制することができる。更に、成形品の密度を好適な範囲とすることができる。(d)成分の配合量としてより好ましくは15~100質量%であり、更に好ましくは20~80質量%であり、一層好ましくは22~75質量%であり、特に好ましくは25~75質量%であり、最も好ましくは30~70質量%である。
上記成形材料が中空フィラー(e)を含む場合、(e)成分の配合量は、(a)~(c)成分の総量100質量%に対して、5~50質量%であることが好ましい。
上記割合が5質量%以上であれば、得られる成形品をより低密度化(軽量化)するとともに、その強度をより高めることができる。また、上記割合が50質量%以下であれば、分散相の容積の増大を抑制し、流動性の低下をより充分に抑制することができる。(e)成分の配合量としてより好ましくは8~40質量%であり、更に好ましくは10~35質量%であり、特に好ましくは15~30質量%である。
また、上記成形材料は、成形材料を成形して得られた成形品の、JIS K7110(1999年)により測定するIzod衝撃値(エッジワイズ)が70~100(kJ/m2)であることが好ましい。
これにより、成形品として期待される外観をより充分に実現することができる。上記表面粗さは2.7μm以下であることがより好ましく、2.5μm以下であることが更に好ましい。
成形品の強度を向上させる観点から、長い強化繊維(例えば、5mm以上)を配合したSMC、TMCが好ましい。
本発明の成形材料がシート状成形材料であることもまた、好ましい形態の1つである。
1)強化繊維
上記強化繊維はガラス繊維と炭素繊維とを含むものである。
上記強化繊維の長さは、特に制限されないが、1.5mm以上であることが好ましい。上記熱硬化性樹脂組成物を用いて成形材料を調製する場合には、強化繊維が長くても平滑性を確保することができるため、強度を向上させる観点から、繊維長としてより好ましくは5~40mmであり、更に好ましくは11~30mmである。
強化繊維の長さが、上記好ましい範囲であれば、得られる成形品は、強度(具体的には、曲げ強度)により優れることとなる。
その他の繊維としては、金属繊維、セラミック繊維等の無機繊維や有機繊維が挙げられる。有機繊維としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、フッ素樹脂系繊維、フェノール系繊維等の合成繊維、麻、ケナフ等の天然繊維等が挙げられる。
熱硬化性ポリマー(a)は、不飽和ポリエステル及び/又はビニルエステルを含むものであることが好ましい。
不飽和ポリエステルは、α,β-オレフィン系不飽和ジカルボン酸又はその無水物とグリコールとの付加反応又は脱水縮合反応によって合成されるものである。
上記不飽和ポリエステルの合成は、特に制限されないが、加熱下で、副生する水を除去しながら反応を行うことが好ましい。
また付加反応又は脱水縮合反応では、飽和ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸若しくはその無水物又はカルボン酸と反応するジシクロペンタジエン等を併用してもよい。ジシクロペンタジエンを併用することは、耐水性、透明性、着色性の点で好ましい。
上記アルカンジオールとしては、例えばエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール等が挙げられる。
上記オキサアルカンジオールとしては、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等が挙げられる。
上記グリコールと併用されるモノオール又はトリオールとしては、例えばオクチルアルコール、オレイルアルコール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
またエステル酸価が5~50mgKOH/gのものが好ましい。
成形材料の製造に当たっては、不飽和ポリエステルを以下に例を示す重合性不飽和単量体(ビニル単量体)に溶解させた不飽和ポリエステル樹脂として使用することが好ましい。上記成形材料の製造において、1種類又は2種類以上の不飽和ポリエステル樹脂を配合することができる。
上記エポキシ化合物としては、エポキシ基を有する限り特に制限されないが、例えば、ビスフェノール型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物等の芳香族エポキシ化合物;脂肪族型エポキシ化合物;単環式エポキシ化合物、多環式エポキシ化合物等の脂環式エポキシ化合物、アミン型エポキシ化合物等が挙げられる。中でも、機械的強度、耐蝕性、耐熱性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物が好ましい。より好ましくはビスフェノール型エポキシ化合物である。
脂肪族型エポキシ化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、プロピレングリコールポリグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。これらの中でもグリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。
脂環式エポキシ化合物としては、水素添加ビスフェノールA型エポキシ化合物、アリサイクリックジエポキシアセタール、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビニルヘキセンジオキシド等が挙げられる。
また、ビスフェノールA等のフェノール化合物や、アジピン酸、セバチン酸、ダイマー酸、液状ニトリルゴム等の二塩基酸により変性したエポキシ化合物を使用することもできる。
中でも、耐熱性、耐薬品性の観点から炭素数が6以下のものが好ましく、より好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸である。
上記エポキシ化合物に不飽和一塩基酸を付加させる反応においては、例えば、エポキシ化合物のエポキシ基1モルに対し、不飽和一塩基酸のカルボキシル基の当量が0.8~1.5モルとなるような比率でエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とを用いることが好ましい。より好ましくは、エポキシ化合物のエポキシ基に対する不飽和一塩基酸のカルボキシル基の当量が0.9~1.1モルとなるような比率でエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とを用いることである。
上記重合禁止剤としては、エポキシ化反応による生成物や不飽和一塩基酸の重合反応を抑制することができるものであればよく、例えば、2,6-ジt-ブチル-4メチルフェノール、4-メトキシフェノール、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、tert-ブチルハイドロキノン、ベンゾキノン、カテコール、ナフテン酸銅等を用いることができる。
すなわち、本発明の成形材料は、ビニルエステルとして、エポキシ化合物及び不飽和一塩基酸の反応物と酸無水物との反応物を含むこともまた、好ましい形態の1つである。
熱硬化性ポリマーは、不飽和ポリエステル及び/又はビニルエステル以外のその他の熱硬化性ポリマーを含んでいてもよく、その他の熱硬化性ポリマーとしては、例えば、アクリル樹脂が挙げられる。
ビニル単量体(b)は、単官能ビニル単量体及び多官能ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種の単量体を含むものであることが好ましい。
上記単官能ビニル単量体としては芳香族系モノビニル単量体や、単官能(メタ)アクリルモノマー等が挙げられる。
芳香族系モノビニル単量体としては例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-エチルスチレン、ビニルトルエン、p-クロルスチレン等が挙げられる。
上記多官能ビニル単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)クリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の炭素数2~12を有するアルカンポリオールのジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の炭素数3~12を有するアルカンポリオールの、3価以上のポリ(メタ)アクリレート;ジアリルフタレート、ジアリルフタレートプレポリマー;トリアリルシアヌレート;等が挙げられる。
これらのビニル単量体の中でも、単官能ビニル単量体を用いることが好適であり、中でも、芳香族系モノビニル単量体、単官能(メタ)アクリルモノマーがより好ましい。芳香族系モノビニル単量体の中でも好ましくはスチレン、ビニルトルエンであり、より好ましくはスチレンである。
単官能(メタ)アクリルモノマーの中でも、炭素数1~20の環状又は鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレート類;ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族基を有する(メタ)アクリレート類が好ましく、より好ましくは炭素数1~15の鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレート類、芳香族基を有する(メタ)アクリレート類であり、更に好ましくはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートであり、特に好ましくはメチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートである。
熱可塑性ポリマー(c)としては、通常、不飽和ポリエステルの低収縮化剤として使用されている熱可塑性ポリマーを用いることが好ましく、例えば、ポリブタジエン又はその水素添加体、 ポリイソプレン又はその水素添加体、芳香族ビニル/共役ジエンブロック共重合体又はその水素添加体、スチレン/エチレン/プロピレンブロック共重合体等の芳香族ビニル/エチレン/プロピレンブロック共重合体、ポリスチレン、スチレン/酢酸ビニルブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート等の他、飽和ポリエステル(分子量3000~100000)やポリエーテル等が好適である。中でも、芳香族ビニル/共役ジエンブロック共重合体又はその水素添加体、芳香族ビニル/エチレン/プロピレンブロック共重合体や飽和ポリエステル、ポリ酢酸ビニルがより好ましい。
上記芳香族ビニル/共役ジエンブロック共重合体としては、例えば、スチレン、クロルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族系ビニル単量体と、例えば、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン単量体とを、通常の重合方法によりブロック共重合させて合成されたものであることが好ましく、このようなブロック共重合体として、具体的には、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体等が好適である。また、熱可塑性ポリマー(c)として、スチレン/ブタジエンブロック共重合体とスチレン/エチレン/プロピレンブロック共重合体とを用いることも本発明の好ましい形態の1つである。
また上記芳香族ビニル/共役ジエンブロック共重合体の数平均分子量は、10000~500000であることが好適であり、より好ましくは、30000~200000である。
また上記芳香族ビニル/エチレン/プロピレンブロック共重合体の数平均分子量は、10000~500000であることが好適であり、より好ましくは、30000~200000である。
無機充填材(d)は、本明細書中では、密度2.0(g/cm3)以上のものを意味する。無機充填材(d)としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスフリット、ガラスパウダーが挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。中でも炭酸カルシウムが好ましい。なお密度としては、一般的に、炭酸カルシウムは約2.7(g/cm3)であり、水酸化アルミニウムは約2.4(g/cm3)であり、ガラスパウダーは約2.5(g/cm3)である。
中空フィラー(e)は、本明細書中では上記無機充填材(d)とは異なるものであり、密度が1.2(g/cm3)以下のものを意味する。中空フィラー(e)は、密度が1.2(g/cm3)以下であって中空を有するものであればよく、外殻成分がガラス、シリカ、シラスなどの無機系中空フィラーであっても、樹脂を成分とした有機系中空フィラーであってもよい。好ましくは無機系中空フィラーであり、より好ましくは、中空ガラスフィラーである。中空ガラスフィラーとしては例えば、スコッチライト(登録商標)グラスバブルズ(商品名、スリーエムジャパン社製)、Q-CEL(登録商標)、Sphericel(登録商標)(商品名、ポッターズ・バロティーニ社製)等が挙げられる。これらの中でもグラスバブルズが好ましい。
また平均粒子径が50μm以下であれば、成形品表面がより平滑になる。上記平均粒子径は、30μm以下であることがより好ましい。
本発明の成形材料は、強化繊維、(a)~(e)成分に加え、必要に応じ、硬化触媒や硬化調節剤(安定剤)、内部離型剤、増粘剤、反応触媒、フィラー分散剤、顔料等の添加剤を配合することができる。なお、これら添加剤は、それぞれ1種又は2種以上を用いることができる。
2価金属の酸化物又は水酸化物の中でも、酸化物が好ましい。
2価金属としては、マグネシウム、カルシウムが好ましく、より好ましくはマグネシウムである。
増粘剤として2価金属の酸化物又は水酸化物を用いる場合、その使用量としては、(a)~(c)成分の総量100質量% に対し、0.1~5質量%が好ましい。より好ましくは0.3~3質量%である。
上記脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、水素添加キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)、水素添加4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート(H12MDI)等が挙げられる。
上記芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリエンジイソシアネート(TMXDI)等が挙げられる。
上記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等が挙げられる。
なお、これらのポリイソシアネート化合物のカルボジイミド変性体、アロファネート体、ビュレット体、トリマー体等を使用することもできる。
増粘剤としてポリイソシアネート化合物を用いる場合、その使用量としては、(a)~(c)成分の総量100質量%に対し、0.3~20質量%が好ましい。
本発明はまた、成形材料を製造する方法であって、上記製造方法は、熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)及び熱可塑性ポリマー(c)を含む成分を混合する工程と、上記混合工程により得られた樹脂組成物を強化繊維に含浸させる工程とを含み、上記強化繊維は、炭素繊維とガラス繊維とを含み、強化繊維の使用量は、成形材料100質量%に対して30~50質量%である成形材料の製造方法でもある。
各成分については上述したとおりである。
なお、上記含浸工程後に熟成工程を行うことが好適である。後述する成形材料を成形する際に、加熱圧縮成形のしやすさの観点から、増粘させるため、熟成温度は20~50℃、熟成時間は8~120時間とすることが好ましい。これにより、成形材料をシート状に成形することが容易になる。より好ましくは、熟成温度は30~45℃、熟成時間は12~60時間である。
本発明は、本発明の成形材料を成形することにより得られる成形品でもある。
本発明の成形品は、通常用いられる圧縮(プレス)成形法、射出成形法等を用いて、加熱した金型で、適切に加圧しながら硬化させることにより成形品を製造することができる。
成形材料を成形する方法として、好ましくはプレス成形法である。
上記プレス成形法は、油圧プレスを取り付けた雄・雌一対の金型で、材料を加熱・加圧して成形する圧縮成形法である。プレス成型法により製造される成形品は、金型からの脱型は突き上げピン及び/又はエアー弁により迅速に脱型される。
加熱温度が75℃未満であると硬化速度が低下しすぎて実用的でない場合があり、180℃を超えると、成形品の外観が著しく低下したりすることがある。また、上記の温度範囲内で、上金型と下金型に温度差をつけて加熱してもよい。
型締め速度、真空条件等は、従来公知の条件を採用することができる。
加熱成形時に加圧する場合は、成形品にかかる圧力は、好ましくは0.3~20MPaであり、より好ましくは2~15MPaである。
製造例1
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器、及び攪拌機を備えたフラスコを反応器とした。この反応器に、無水マレイン酸980g、プロピレングリコール761モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180~210℃の温度範囲で8時間反応させ、不飽和ポリエステル(A)を得た。この不飽和ポリエステル(A)の酸価は27.0mgKOH/gであった。
製造例2
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器、及び攪拌機を備えたフラスコを反応器とした。この反応器に、ビニルエステル化触媒としてトリエチルアミン3.0g、2,6-ジt-ブチル-4メチルフェノール(BHT)2.5gの存在化、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポミック(登録商標)R140、三井化学(株)製、エポキシ当量187)997g、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポミックR301、三井化学(株)製、エポキシ当量480)5120g、メタクリル酸1377gを120℃で酸価が10以下になるまで反応させ、ビニルエステル(B)を得た。
ビニルエステル(B)3747gに無水マレイン酸392gを添加し、100~120℃で反応させ、ビニルエステル(C)を得た。
実施例1~11及び比較例1~6
熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)、熱可塑性ポリマー(c)、無機充填材(d)、中空フィラー(e)、内部離型剤、安定剤、硬化触媒(有機過酸化物)等を表1に記載する配合量で充分に均一に混合し、熱硬化性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物(ペースト)に増粘剤(ポリイソシアネート又は酸化マグネシウム)を加えて3分撹拌後、直ちにSMC含浸機(月島機械社製)に供給し、25mmチョップのガラス繊維と炭素繊維を添加して充分に含浸させた。その後、48時間熟成させて、繊維強化シート状成形材料を得た。
また、表1に記載の各成分の詳細は、以下のとおりである。
熱硬化性ポリマー(a):製造例1~3で得られた、不飽和ポリエステル(A)、ビニルエステル(B)、ビニルエステル(C)
熱硬化性ポリマー(a)は、予め使用するビニル単量体に溶解し使用した。
熱可塑性ポリマー(c):商品名「Kraton(登録商標)G1701」、スチレン-エチレン/プロピレン-(スチレン)ブロック共重合体、Kraton社製
無機充填材(d):炭酸カルシウム、商品名「NS#200」、日東粉化工業社製
中空フィラー(e):ガラス中空体、商品名「グラスバブルズ iM16K」、スリーエムジャパン社製(真密度:0.46g/cm3)、「グラスバブルズ S60HS」スリーエムジャパン社製(真密度0.60g/cm3)
硬化触媒:有機過酸化物、商品名「パーブチル(登録商標)Z」、日本油脂社製
増粘剤:酸化マグネシウム、MgO#40、協和化学工業社製
増粘剤:ポリイソシアネート(MDI)、商品名「コスモネート(登録商標)PH」、三井化学SKCポリウレタン社製
炭素繊維:商品名「T700SC 12K」東レ社製
ガラス繊維:「SMC用ガラスマルチエンドロービング P204 4800TEX」オーエンスコーニング社製
4、物性評価方法
1)熱硬化性樹脂組成物の粘度(含浸時の樹脂組成物の粘度)
表1に示す熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)、熱可塑性ポリマー(c)、無機充填材(d)、中空フィラー(e)、内部離型剤、硬化触媒及び硬化調整剤を含む樹脂組成物(ペースト)について、25℃での粘度をJIS K6901(2008年)に準拠し測定した。結果を表1に示した。
上記実施例、比較例で得られた成形材料について、300mm角平板金型を用いて、金型温度を製品面:145℃、裏面:130℃とし、面圧10MPaで加熱圧縮成形し、板厚3mmの平板を得た。
この平板について、目視にて、平板表面状態を確認し、フクレやかすれが認められたものを×とし、これらが認められないものを〇とした。結果を表2に示した。
上記1)と同様にして得た平板について、JIS K6911(1995年)に準拠して成形品密度を測定した。
結果を表2に示した。
上記1)と同様にして得た平板を用いて、JIS K7110(1999年)に準拠してIzod衝撃試験を実施し、Izod衝撃値(エッジワイズ)を測定した。結果を表2に示した。
上記1)と同様にして得た平板を用いて、JIS K7074(1988年)に準拠して曲げ試験を実施し、曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。結果を表2に示した。
上記実施例、比較例で得られた成形材料について、105~210mm角で切出し、300mm角平板金型を用いて、金型温度を製品面:145℃、裏面:130℃とし、面圧10MPaで加熱圧縮成形した成形板(300×300mmの正方形、厚さ2mm)を横から30mmのところから100mmの正方形に4枚切出した。このようにして得た成形板の左から50mm、奥から50mmを起点とした150×150mmの部分について、ISO25178に準拠し、キーエンス社ワンショット3D形状測定器 VR-3000を使用して、表面粗さとして算術平均高さ(Sa)を測定した。上記成形板4枚のSaを平均したものを表面平滑性(平面度)の測定値とした。結果を表2に示した。測定値が小さいほど表面平滑性に優れる。
上記により測定した曲げ弾性率に基づき、下記式により比剛性を求めた。結果を表2に示した。
厚さ0.8mmの鋼板を基準にして、鋼板の比剛性(7.6)と成形品の比剛性に基づき、下記式により鋼板に対する軽量化率を求めた。結果を表2に示した。
軽量化率(%)=(1-7.6/(成形品の比剛性))×100
鋼板の剛性と等しくなるための成形品の厚さを下記式により求めた。結果を表2に示した。
鋼板等剛性厚さ(mm)=7.8(鋼板密度)×0.8(鋼板厚さ(mm))×(軽量化率(%)/100)/成形品密度(g/cm3)
Claims (13)
- 熱硬化性樹脂組成物と強化繊維とを含むシート状成形材料であって、
該熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)及び熱可塑性ポリマー(c)を含有し、熱硬化性ポリマー(a)、ビニル単量体(b)及び熱可塑性ポリマー(c)の含有割合が、(a)~(c)成分100質量%に対して、それぞれ、15~60質量%、30~60質量%、5~20質量%であり、
該強化繊維は、炭素繊維とガラス繊維とを含み、長さが1.5~40mmであり、
成形材料中に含まれる強化繊維の質量含有率は、成形材料100質量%に対して30~45.3質量%であることを特徴とするシート状成形材料。 - 前記熱硬化性樹脂組成物は、更に、無機充填材(d)を含むことを特徴とする請求項1に記載のシート状成形材料。
- 前記熱硬化性樹脂組成物は、更に、中空フィラー(e)を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のシート状成形材料。
- 前記熱硬化性ポリマー(a)は、不飽和ポリエステル及び/又はビニルエステルであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記熱硬化性樹脂組成物は、JIS K6901(2008年)により測定する25℃における粘度が1500~12000mPa・sであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、強化繊維の体積含有率が、成形材料の体積100%に対して20~35%であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、得られる成形品の密度が、1.2~1.6g/cm3であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、炭素繊維の質量含有率が、成形材料100質量%に対して10~28質量%であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、炭素繊維の質量含有率が、強化繊維100質量%に対して10~90質量%であることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、該成形材料を成形して得られた成形品の、JIS K7074(1988年)により測定する上記成形品の曲げ弾性率が12~20GPaであり、JIS K7110(1999年)により測定するIzod衝撃値(エッジワイズ)が70~100(kJ/m2)であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 前記成形材料は、該成形材料を成形して得られた成形品の、ISO25178に準拠して測定される表面粗さ(算術平均粗さ)が、3μm以下であることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のシート状成形材料。
- 請求項1~12のいずれかに記載のシート状成形材料を成形することにより得られる成形品。
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