JP7334570B2 - 成形材料及び成形品の製造方法 - Google Patents

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本発明は、成形材料及び成形品の製造方法に関する。
炭素繊維を強化繊維としてエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を強化した繊維強化樹脂複合材料は、軽量でありながら耐熱性や機械強度に優れる特徴が注目され、自動車や航空機の筐体或いは各種部材をはじめ、様々な構造体用途での利用が拡大している。この繊維強化樹脂複合材料で、エポキシ樹脂を使用した材料の成形方法としては、プリプレグと呼ばれる材料を加圧可能なオートクレーブで加熱し硬化させるオートクレーブ法が知られており、不飽和ポリエステル樹脂を使用した材料の成形方法としては、シートモールディングコンパウンド(SMC)、バルクモールディングコンパウンド(BMC)と呼ばれる中間材料を用いて、プレス成形、射出成形等の手法により、硬化、成形させる方法が知られている。特に近年では、生産性に優れる材料開発が活発に行われている。
このような成形材料としては、例えば、ビニルエステル樹脂、不飽和単量体、ポリイソシアネート、重合開始剤、及び炭素繊維を必須原料とする繊維強化成形材料が提案されている(特許文献1参照。)。しかしながら、この成形材料は、増粘工程における環境(湿度等)の相違により、タック性等の取り扱い性にばらつきが生じる問題があった。
特許第6241583号公報
本発明が解決しようとする課題は、成形材料のフィルム剥ぎ性やタック性等の取り扱い性に優れ、曲げ強さ等の各種物性に優れる成形品が得られる成形材料及びその成形品の製造方法を提供することである。
本発明者等は、ビニルエステル樹脂、不飽和単量体、ポリイソシアネート、及び重合開始剤を必須原料とする樹脂コンパウンドを、特定の方法により増粘させる工程を有する成形材料の製造方法により、取り扱い性に優れ、曲げ強さ等の各種物性に優れる成形品を得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、ビニルエステル樹脂(A)、不飽和単量体(B)、ポリイソシアネート(C)、及び重合開始剤(D)を必須原料とする樹脂コンパウンドを、蒸着フィルムで梱包し、該蒸着フィルム内で増粘させる工程を有する成形材料及び成形品の製造方法に関する。
本発明の繊維強化成形材料から得られる成形品は、取り扱い性、外観、曲げ強さ、曲げ弾性率等に優れることから、自動車部材、鉄道車両部材、航空宇宙機部材、船舶部材、住宅設備部材、スポーツ部材、軽車両部材、建築土木部材、OA機器等の筐体等に好適に用いることができる。
本発明の成形材料の製造方法は、ビニルエステル樹脂(A)、不飽和単量体(B)、ポリイソシアネート(C)、及び重合開始剤(D)を必須原料とする樹脂コンパウンドを、蒸着フィルムで梱包し、該蒸着フィルム内で増粘させる工程を有するものである。
前記ビニルエステル樹脂(A)は、エポキシ樹脂(a1)と(メタ)アクリル酸(a2)とを反応させることにより得られるが、成形時のフィルム剥離性やタック性等の取扱性と流動性とのバランスにより優れることから、前記エポキシ樹脂(a1)のエポキシ基(EP)と前記(メタ)アクリル酸(a2)のカルボキシル基(COOH)とのモル比(COOH/EP)を0.6~1.1の範囲で反応させることが好ましい。また、この観点から、前記エポキシ樹脂(a1)のエポキシ当量は180~500の範囲が好ましく、180~370の範囲がより好ましく、180~250の範囲がさらに好ましい。
なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の一方又は両方をいい、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの一方又は両方をいう。
前記エポキシ樹脂(a1)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビスクレゾールフルオレン型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、オキゾドリドン変性エポキシ樹脂、これらの樹脂の臭素化エポキシ樹脂等のフェノールのグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAのジグリシジルエーテル等の多価アルコールのグリシジルエーテル、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、1-エポシエチル-3,4-エポキシシクロヘキサン等の脂環式エポキシ樹脂、フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ジグリシジル-p-オキシ安息香酸、ダイマー酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、トリグリシジル-p一アミノフェノール、N,N-ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン、1,3-ジグリシジル-5,5-ジメチルヒダントイン、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも、成形品強度と成形材料の取り扱い性、成形材料の成形時の流動性により優れることから2官能性芳香族系エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびビスフェノールF型エポキシ樹脂がより好ましい。なお、これらのエポキシ樹脂は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、前記エポキシ樹脂(a1)としては、エポキシ当量を調整するために、ビスフェノールA等の二塩基酸により高分子量化し使用してもよい。
前記したエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応は、エステル化触媒を用い、60~140℃において行われることが好ましい。また、重合禁止剤等を使用することもできる。
前記不飽和単量体(B)としては、例えば、スチレン、p-メチルスチレン、p-エチルスチレン、p-プロピルスチレン、p-イソプロピルスチレン、p-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、o-メチルスチレン、o-エチルスチレン、o-プロピルスチレン、o-イソプロピルスチレン、m-メチルスチレン、m-エチルスチレン、m-プロピルスチレン、m-イソプロピルスチレン、m-ブチルスチレン、メシチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,5-ジメチルスチレン、3,5-ジメチルスチレン、4-ブテニルスチレン等のアルキルスチレン、p-クロロスチレン、m-クロロスチレン、o-クロロスチレン、p-ブロモスチレン、m-ブロモスチレン、o-ブロモスチレン、p-フルオロスチレン、m-フルオロスチレン、o-フルオロスチレン、o-メチル-p-フルオロスチレン等のハロゲン化スチレン、p-メトキシスチレン、o-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン等のアルコキシスチレン、ヒドロキシスチレン、シアノスチレン、ビニル安息香酸エステル等のスチレン系化合物;1,3-ジビニルベンゼン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジイソプロペニルベンゼン、1,4-ジイソプロペニルベンゼン等のジビニルベンゼン系化合物;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソトリデシル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、フェニルフェノキシエチルアクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェニルメタクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートアルキルエーテル等の単官能(メタ)アクリレート化合物;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレート化合物;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、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-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、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。これらは単独で用いることも、2種以上併用することもできる。
前記不飽和単量体(B)は、成形作業時の臭気を抑制できるとともに、高温単時間成形が可能となることから、引火点が100℃以上であることが好ましく、それらの中でも、より高強度の成形材料が得られることから、芳香族を有する不飽和単量体がより好ましく、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレートがさらに好ましい。
なお、本発明における引火点は、JISK2265-4:2007に規定されたクリーブランド開放法により測定した引火点とする。
前記ビニルエステル樹脂(A)と前記不飽和単量体(B)との質量比((A)/(B))は、40/60~85/15の範囲であるが、強化繊維への樹脂含浸性、取り扱い性(フィルム剥離性及びタック性)と硬化性のバランスがより向上することから、50/50~70/30の範囲が好ましい。
また、前記ビニルエステル樹脂(A)と前記不飽和単量体(B)との混合物の粘度は、
強化繊維への樹脂含浸性がより向上することから、200~8000mPa・s(25℃)の範囲が好ましい。
前記ポリイソシアネート(C)は、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-体、2,4’-体、又は2,2’-体、若しくはそれらの混合物)、ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド変性体、ヌレート変性体、ビュレット変性体、ウレタンイミン変性体、ジエチレングリコールやジプロピレングリコール等の数平均分子量1,000以下のポリオールで変性したポリオール変性体等のジフェニルメタンジイソシアネート変性体、トリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート変性体、ビュレット変性体、アダクト体、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらの中でも、取り扱い性(フィルム剥離性及びタック性)に優れる成形材料が得られることから、芳香族ポリイソシアネートが好ましい。なお、これらのポリイソシアネート(C)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
前記ポリイソシアネート(C)のイソシアネート基(NCO)と前記ビニルエステル樹脂(A)の水酸基(OH)とのモル比(NCO/OH)は、取り扱い性(フィルム剥ぎ性及びタック性)と柔軟性とのバランスがより優れることから0.5~0.95の範囲が好ましく、0.55~0.85の範囲がより好ましい。
前記重合開始剤(D)としては、特に限定されないが、有機過酸化物が好ましく、例えば、ジアシルパーオキサイド化合物、パーオキシエステル化合物、ハイドロパーオキサイド化合物、ケトンパーオキサイド化合物、アルキルパーエステル化合物、パーカーボネート化合物、パーオキシケタール等が挙げられ、成形条件に応じて適宜選択できる。なお、これらの重合開始剤(D)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
また、これらの中でも、成形時間を短縮する目的で10時間半減期を得るための温度が70℃以上110℃以下の重合開始剤を使用するのが好ましい。70℃以上110℃以下であれば繊維強化成形材料の常温でのライフが長く、また加熱により短時間で硬化ができるため好ましく、硬化性と成形性のバランスがより優れる。このような重合開始剤としては、例えば、1,6-ビス(t-ブチルパーオキシカルボニロキシ)ヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-アミルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルパーオキシジエチルアセテート、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-アミルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジーtert-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、t-アミルパーオキシトリメチルヘキサノエート等が挙げられる。
前記重合開始剤(D)の含有量としては、硬化特性と保存安定性が共に優れることから、前記ビニルエステル樹脂(A)と前記不飽和単量体(B)との総量に対して、0.3~3質量%の範囲が好ましい。
前記樹脂コンパウンドは、より高強度の成形品が得られることから、強化繊維(E)を含有することが好ましい。
前記強化繊維(E)としては、炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、テトロン繊維等の有機繊維などが挙げられるが、より高強度、高弾性の成形品が得られることから、炭素繊維又はガラス繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。これらの強化繊維(E)は単独で用いることも、2種以上併用することもできる。
前記ガラス繊維としては、例えば、含アルカリガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス等を原料にして得られたものを使用することができるが、経時劣化も少なく機械的特性が安定している無アルカリガラス(Eガラス)を使用することが好ましい。
前記炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系などの各種のものが使用できるが、これらの中でも、容易に高強度の炭素繊維が得られることから、ポリアクリロニトリル系のものが好ましい。
前記強化繊維(E)としては、例えば、撚糸、紡糸、紡績加工、不織加工したものを使用することができる。また、前記強化繊維(E)の形状としては、フィラメント、ヤーン、ロービング、ストランド、チョップドストランド、フェルト、ニードルパンチ、クロス、ロービングクロス、ミルドファイバー、ナノファイバー等のものを使用することができる。
また、前記強化繊維(E)として使用される繊維束のフィラメント数は、樹脂含浸性及び成形品の機械的物性がより向上することから、1,000~60,000の範囲が好ましい。
前記強化繊維(E)としては、成形時の金型内流動性、成形品の外観及び機械的物性がより向上することから、2.5~50mmの長さにカットした強化繊維が好ましく、5~40mmにカットした強化繊維がより好ましい。
本発明の繊維強化成形材料の成分中の、前記強化繊維(E)の含有率は、得られる成形品の機械的物性がより向上することから、25~80質量%の範囲が好ましく、40~70質量%の範囲がより好ましい。
また、本発明の繊維強化成形材料中の前記炭素繊維(E)は、繊維方向がランダムな状態で樹脂に含浸している。
前記樹脂コンパウンドの成分としては、前記ビニルエステル樹脂(A)、前記不飽和単量体(B)、前記ポリイソシアネート(C)、前記重合開始剤(D)、前記強化繊維(E)以外のものを使用してもよく、例えば、前記ビニルエステル樹脂(A)以外の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、重合禁止剤、硬化促進剤、充填剤、低収縮剤、離型剤、増粘剤、減粘剤、顔料、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、抗菌剤、紫外線安定剤、補強材、光硬化剤等を含有することができる。
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、ビニルウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂等が挙げられる。また、これらの熱硬化性樹脂は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイソプレン樹脂およびこれらを共重合等により変性させたものが挙げられる。また、これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
前記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、p-t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、トルハイドロキノン、p-ベンゾキノン、ナフトキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、ナフテン酸銅、塩化銅、ニトロキシラジカル等が挙げられる。これらの重合禁止剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記硬化促進剤としては、例えば、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、オクテン酸バナジル、ナフテン酸銅、ナフテン酸バリウム等の金属石鹸類、バナジルアセチルアセテート、コバルトアセチルアセテート、鉄アセチルアセトネート等の金属キレート化合物が挙げられる。またアミン類として、N,N-ジメチルアミノ-p-ベンズアルデヒド、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N-エチル-m-トルイジン、トリエタノールアミン、m-トルイジン、ジエチレントリアミン、ピリジン、フェニルモルホリン、ピペリジン、ジエタノールアニリン等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記充填剤としては、無機化合物、有機化合物があり、成形品の強度、弾性率、衝撃強度、疲労耐久性等の物性を調整するために使用できる。
前記無機化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、マイカ、タルク、カオリン、クレー、セライト、アスベスト、バーライト、バライタ、シリカ、ケイ砂、ドロマイト石灰石、石こう、アルミニウム微粉、中空バルーン、アルミナ、ガラス粉、水酸化アルミニウム、寒水石、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモン、酸化チタン、二酸化モリブデン、鉄粉等が挙げられる。
前記有機化合物としては、セルロース、キチン等の天然多糖類粉末や、合成樹脂粉末等があり、合成樹脂粉末としては、硬質樹脂、軟質ゴム、エラストマーまたは重合体(共重合体)などから構成される有機物の粉体やコアシェル型などの多層構造を有する粒子を使用できる。具体的には、ブタジエンゴムおよび/またはアクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム等からなる粒子、ポリイミド樹脂粉末、フッ素樹脂粉末、フェノール樹脂粉末などが挙げられる。これらの充填剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。好ましくは、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、カルナバワックス等が挙げられる。これらの離型剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記増粘剤としては、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム等の金属酸化物や金属水酸化物など、アクリル樹脂系微粒子などが挙げられ、本発明の繊維強化成形材料の取り扱い性によって適宜選択できる。これらの増粘剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
本発明の製造方法から得られる成形材料としては、生産性に優れる観点及びデザイン多様性を有する成形性の観点から、シートモールディングコンパウンド(以下、「SMC」と略記する。)又はバルクモールディングコンパウンド(以下、「BMC」と略記する。)であることが好ましい。
前記SMCの製造方法としては、通常のミキサー、インターミキサー、プラネタリーミキサー、ロール、ニーダー、押し出し機などの混合機を用いて、前記ビニルエステル樹脂(A)、前記不飽和単量体(B)、前記ポリイソシアネート(C)、前記重合開始剤(D)等の各成分を混合・分散し、得られた樹脂組成物を上下に設置されたキャリアフィルムに均一な厚さになるように塗布し、前記強化繊維(E)を前記上下に設置されたキャリアフィルム上の樹脂組成物で挟み込み、次いで、全体を含浸ロールの間に通して、圧力を加えて前記強化繊維(E)に樹脂組成物を含浸させた後、ロール状に巻き取る又はつづら折りに畳む方法等が挙げられる。さらに、この後に、増粘工程として、10~60℃の温度で、2~48時間熟成させることにより、SMCが得られる。
前記増粘工程は、成形材料の取り扱い性(フィルム剥離性及びタック性)が、湿度条件等によらず、安定的に優れたものとなるため、樹脂コンパウンドを蒸着フィルムで梱包し、該蒸着フィルム内で行うこと重要である。
前記蒸着フィルムは、取り扱い性(フィルム剥離性及びタック性)が、より安定的に優れたものとなることから、水蒸気透過度が2.0g/m/day(温度40℃、湿度90%RH)以下であるものが好ましく、1.5g/m/day(温度40℃、湿度90%RH)以下であるものがより好ましい。
また、前記蒸着フィルムは、ガスバリア性と防湿性、遮光性、保香性などに優れ、ラミネート特性も良く、折り曲げなどによるピンホールが発生しづらいことから、アルミ蒸着フィルムであることが好ましい。
蒸着フィルムにより本態様のSMCが梱包される梱包形態は、特に限定されないが、例えば、本態様のSMCが枚葉であれば、蒸着フィルムの梱包内に枚葉のSMCが真空封入された梱包形態、蒸着フィルムの梱包内に枚葉のSMCが封入され、梱包内がドライエアや乾燥窒素で充填された梱包形態等とすることができる。また、本態様のSMCがロール状に巻回されたSMCであれば、蒸着フィルムで上記SMCロールが覆われており、内部が真空脱気された梱包形態や上記内部がドライエアや乾燥窒素で充填された梱包形態等とすることができる。梱包内には、公知の乾燥剤が入っていてもよい。
前記BMCの製造方法としては、前記SMCの製造方法と同様に、通常のミキサー、インターミキサー、プラネタリーミキサー、ロール、ニーダー、押し出し機などの混合機を用いて、前記ビニルエステル樹脂(A)、前記不飽和単量体(B)、前記ポリイソシアネート(C)、前記重合開始剤(D)等の各成分を混合・分散し、得られた樹脂組成物に前記強化繊維(E)を混合・分散させる方法等が挙げられる。さらに、この後に、上記したSMCと同様に、増粘工程として、蒸着フィルム梱包材内で10~60℃の温度で、2~48時間熟成させることにより、BMCが得られる。
本発明の成形品は、前記成形材料より得られるが、生産性に優れる点とデザイン多様性に優れる観点からその成形方法としては、SMC又はBMCの加熱圧縮成形が好ましい。
前記加熱圧縮成形としては、例えば、SMC、BMC等の成形材料を所定量計量し、予め110~180℃に加熱した金型に投入し、圧縮成形機にて型締めを行い、成形材料を賦型させ、0.1~30MPaの成形圧力を保持することによって、成形材料を硬化させ、その後成形品を取り出し成形品を得る製造方法が用いられる。具体的な成形条件としては、金型内で金型温度120~160℃にて、成形品の厚さ1mm当たり1~5分間、1~15MPaの成形圧力を保持する成形条件が好ましく、生産性がより向上することから、金型温度140~160℃にて、成形品の厚さ1mm当たり1~3分間、1~15MPaの成形圧力を保持する成形条件がより好ましい。
本発明の製造方法により得られる成形材料を用いた成形品は、外観、曲げ強さ、曲げ弾性率等に優れることから、自動車部材、鉄道車両部材、航空宇宙機部材、船舶部材、住宅設備部材、スポーツ部材、軽車両部材、建築土木部材、OA機器等の筐体等に好適に用いることができる。
以下に本発明を具体的な実施例を挙げてより詳細に説明する。なお、水酸基価は、樹脂試料1gをJIS K-0070の規定の方法に基づきアセチル化剤を用いて、規定温度及び時間で反応させた時に生成した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数(mgKOH/g)を測定した。
(合成例1:ビニルエステル樹脂(A-1)の合成)
温度計、窒素導入管、撹拌機を設けた2Lフラスコに、エポキシ樹脂(DIC株式会社製「エピクロン860」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量 220) 725質量部、メタクリル酸 284質量部、及びt-ブチルハイドロキノン 0.28質量部を仕込み、窒素と空気とを1対1で混合したガス流通下で、90℃まで昇温した。ここに2-メチルイミダゾール 0.60質量部を入れ、110℃に昇温して10時間反応させると、酸価が6以下になったので、反応を終了した。60℃付近まで冷却した後、反応容器より取り出し、水酸基価 215mgKOH/gのビニルエステル樹脂(A-1)を得た。
(実施例1:成形材料(1)の製造及び評価)
合成例1で得たビニルエステル樹脂(A-1)55質量部をフェノキシエチルメタクリレート45質量部に溶解させた樹脂溶液100質量部に、ポリイソシアネート(BASF社製「ルプラネートMI」、芳香族ポリイソシアネート;以下、「ポリイソシアネート(C-1)」と略記する。)22.0質量部、及び重合開始剤(化薬アクゾ株式会社製「カヤカルボンAIC-75」、有機過酸化物;以下、「重合開始剤(D-1)」と略記する。)1.2質量部、及び重合禁止剤(パラベンゾキノン;以下、重合禁止剤(1)と略記する。)0.035質量部を混合し、樹脂組成物(X-1)を得た。この樹脂組成物(X-1)におけるモル比(NCO/OH)は0.83であった。
上記で得られた樹脂組成物(X-1)を、ポリエチレン及びポリプロピレンのラミネートフィルム上に塗布量が平均0.5kg/mとなるよう塗布し、この上に、炭素繊維ロービング(東レ株式会社製「T700SC-12000-50C」)を25mmにカットした炭素繊維(以下、炭素繊維(E-1)と略記する。)を繊維方向性が無く厚みが均一で炭素繊維含有率が50質量%になるよう空中から均一落下させ、上記と同様に樹脂組成物(X-1)を0.5kg/mとなるよう塗布したフィルムで挟み込み炭素繊維に樹脂を含浸させ、シート状の樹脂コンパウンド(1)を得た。このシート状の樹脂コンパウンド(1)(1m×1m)を、アルミ蒸着フィルム(中井工業株式会社製「メタライトM-N-1」、水蒸気透過度:1.1g/m/day(温度40℃、湿度90%RH))で梱包、密閉し、温度40℃、相対湿度40%の恒温機中に20時間放置し、シート状の成形材料(1)を得た。このシート状の成形材料(1)の目付け量は、2kg/mであり、厚さは2mmであった。
[取り扱い性(フィルム剥ぎ性)の評価]
上記で得られた成形材料(1)をポリエチレン及びポリプロピレンのラミネートフィルムフィルムから剥がす際の取り扱い性を下記の基準に従って評価した。
○:フィルムに樹脂の付着がなし
△:フィルムに樹脂の付着が少しあり
×:フィルムに樹脂の付着があり
[取り扱い性(タック性)の評価]
上記で得られた成形材料(1)を室温でフィルムから剥がした後のタック性を下記の基準に従って評価した。
○:指に成形材料の付着がなし
△:指に成形材料の付着が少しあり
×:指に成形材料の付着があり
[成形品の作製]
上記で得られたシート状の繊維強化成形材料(1)をフィルムから剥離し、26.5cm×26.5cmにカットしたものを3枚重ね、30×30cmの平板金型の中央部にセットし、プレス金型温度150℃、プレス時間5分間、プレス圧力12MPaで成形し、厚さ3mmの平板状の成形品(1)を得た。
[曲げ強さ・曲げ弾性率の評価]
上記で得られた成形品(1)のうち、左半分(15cm×30cm)から水平方向及び垂直方向にサンプルを5本ずつ切り出し、JIS K7074に準拠し、3点曲げ試験を行い、曲げ強さ、曲げ弾性率を測定した。
(比較例1:成形材料(R1)の作製及び評価)
シート状の樹脂コンパウンド(1)をアルミ蒸着フィルムで梱包しなかった以外は、実施例1と同様にして、シート状の成形材料(R1)を得た。このシート状の成形材料(R1)の目付け量は、2kg/mであり、厚さは2mmであった。
さらに、シート状の成形材料(1)を、シート状の成形材料(R1)に変更した以外は、実施例1と同様に操作し、厚さ3mmの平板上の成形品(R1)を作製し、各評価を行った。
上記で得られた成形材料(1)及び(R1)の評価結果を表1に示す。
Figure 0007334570000001
実施例1の本発明の成形材料は、取り扱い性に優れ、得られる成形品は曲げ強さ及び曲げ弾性率に優れることが確認された。
一方、比較例1は、増粘工程において、蒸着フィルム梱包材を使用しなかった例であるが、取り扱い性が劣ることが確認された。

Claims (6)

  1. ビニルエステル樹脂(A)、不飽和単量体(B)、ポリイソシアネート(C)、及び重合開始剤(D)を必須原料とする樹脂コンパウンドを、蒸着フィルムで梱包し、該蒸着フィルム内で増粘させる工程を有し、
    前記蒸着フィルムが、水蒸気透過度が2.0g/m /day(温度40℃、湿度90%RH)以下であるアルミ蒸着フィルムである成形材料の製造方法。
  2. 前記ポリイソシアネート(C)のイソシアネート基(NCO)と前記ビニルエステル樹脂(A)の水酸基(OH)とのモル比(NCO/OH)が0.25~0.85の範囲である請求項1記載の成形材料の製造方法。
  3. 前記ポリイソシアネート(C)が、芳香族系ポリイソシアネートである請求項1又は2記載の成形材料の製造方法。
  4. 前記ビニルエステル樹脂(A)と前記不飽和単量体(B)との質量比((A)/(B))が40/60~85/15の範囲である請求項1~3いずれか1項記載の成形材料の製造方法。
  5. 前記不飽和単量体(B)が、フェノキシエチルメタクリレート及び/又はベンジルメタクリレートである請求項1~4いずれか1項記載の成形材料の製造方法。
  6. 請求項1~5いずれか1項記載の製造方法で得られた成形材料を用いた成形品の製造方法。
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