JPH026616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、圧縮成形用の粘稠なフアイバ補強さ
れた熱硬化性ポリマーコンパウンド類の改良され
た加工方法に関する。より詳細には、本発明は、
成形コンパウンドの強度、等方性、表面平滑度、
および欠陥のないペイントコーテイングのための
感受性を改良するために、シート状またはバルク
状の成形コンパウンド類を処理する方法に関す
る。 充填剤強化熱硬化性ポリマーは、高強度、軽
量、寸法安定性、および耐腐食性を要求される成
形用途に使用される。それらは、通常、マツチド
ダイ・セツト内で成形される。このダイ・セツト
において熱および圧力が加えられ、ポリマー成分
は硬化または架橋し、且つ同時に望みの物品をつ
くる。これらの物品類は、屡々いくつかのスタン
プ金属部品または鋳造金属部品の集合体類を代替
している。 現在、強化プラスチツクコンパウンドをつくる
のに使用されているほとんどすべての熱硬化性ポ
リマーコンパウンドは、架橋可能なポリエステル
樹脂類を含有している。しかしながら、エポキシ
樹脂類、フエノール樹脂類、シリコーン樹脂類、
フタレート樹脂類、およびポリウレタン類のよう
なポリマー類に基づくその他の粘稠な樹脂システ
ムも、その特殊な諸性質が特定用途に適合する場
合に使用されており、本発明の実施に採用するこ
とができる。 シートモールデイングコンパウンド（SMC）
は、一般に不飽和ポリエステル樹脂、低プロフイ
ル（低収縮）（low profile）熱可塑性ボリマー
剤、不活性充填剤、センイ状強化剤、金属酸化物
熟成助剤類および加工助剤類から作られた複合成
形材料と定義される。一般に、不飽和ポリエステ
ル樹脂はポリプロピレンオキシド、無水フタール
酸および無水マレイン酸の反応生成物である。こ
れらの構成物類は、一般にスチレンモノマーとの
溶液として提供される。ポリメチルメタクリレー
ト、ポリビニルアセテートまたはポリブタジエン
−スチレンコポリマーゴムのような熱可塑性ボリ
マー類を含む低プロフイル類は表面平滑度の改良
用に添加される。不活性充填剤は一般に炭酸カル
シウム、すなわち、粉末石灰石である。センイ状
充填剤は、一般に約1.27cm−5.08cm（1/2乃至２
インチ）のロービング長さのチヨツプド・フアイ
バグラスであり、各ロービングはデンプン様結合
剤でゆるく結束された数百の独立フアイバを含有
している。 SMCは、一般にこの目的用に特別に設計され
た機械によつて作られる。SMCのシートは、ポ
リエチレンまたは他の適当な材料のスチレン不透
過性の連続的なキヤリヤーフイルム上に、樹脂−
スチレンモノマーの低粘度混合物の薄層を途布す
ることによつてつくられる。ついでグラススフア
イバ類を樹脂層の頂部におく。樹脂混合物の第２
層をこのフアイバグラス層に途布し、そうして第
２保護フイルムをその上に置く。保護キヤリヤ−
フイルムの間に得られたこの樹脂とグラスとのサ
ンドイツチは、ついで注意深くロールにかけら
れ、グラスフアイバが樹脂中へねり込められる。
この時点では構成要素の粘度が低いので、この混
合作用はきわめておだやかに行われなければなら
ない。何らかの実質的な圧縮の印加は、保護フイ
ルムの緑の間へ樹脂混合物をにじみ出させる。 SMC製造の最終工程は、できたてのこのコン
パウンドをロール状に巻き、そうして制御された
温度条件下（好ましくは室温近辺、約23℃）で数
日間それらを熟成させることである。SMCの熟
成は一般に、金属酸化物成分がポリエステル成分
の遊離有機酸基類と反応してそれを増粘させるプ
ロセスと定義される。この材料を成形時に容易に
取り扱うことができ、且つその表面があまり粘着
しない程度にまでこの材料の粘度が増加する点ま
で熟成の進行は許される。金属酸化物類および水
酸化物類は卓優した熟成剤であるが、イソシアナ
ート類がポリエステル成分とのウレタン化反応を
経由する増粘剤類として使用されることもある。 熟成したSMCを圧縮成形するために、保護フ
イルムがまずこのコンパウンドからはぎ取られ
る。一般に厚みが２乃至８mmのこの樹脂−フアイ
バ複合物は、ついで適正なサイズの片に切断さ
れ、特定のモールド用の適当な形体の“チヤージ
（装填材料）（charge）”として積み上げられる。
このチヤージは適当な圧縮成形プレス中の金属製
マツチド・ダイのモールド中へ入れられる。典型
的成形条件下、モールド温度は約150℃に維持さ
れ、約3.4乃至10.5メガパスカルの成形圧力が加
えられ、物品は約１乃至３分間その場で硬化され
る。 厳密な構造の用途のために信頼性のあるSMC
の部品を作るにはこれまで問題があつた。たとえ
ば、大きな成形SMCパネルについて行われた引
張り強さの測定値が、場所によつて広汎に、且つ
予測不能に変りうることである。さらにまた、成
形されたSMC部品物の引張り強さには異方性の
傾向があり、測定された強さはモールド中の材料
の流れの方向の方が高い。その結果、成形SMC
部品類は一定の且つ等方性の強度特性が要求され
る用途には使用できない。 圧縮成形SMCにともなうもう一つの重大問題
は、成形された部品の表面またはその近辺におい
て、小空孔または細孔状の顕微鏡的表面欠陥が普
遍的であることである。これは高品質塗装表面が
要求される場合には許され得ない。ペイントが部
品に塗布され、高められた温度にて硬化する場
合、細穴からの脱ガスによつてペイント塗布表面
に発泡、あわ立ちやクレータ（craters）が発生
する。高光沢ペイント類が塗布される場合のもう
一つの普遍的な問題は、映像識別度の低いことで
ある。映像識別度（distincthess of image）
（DOI）は、光沢ペイント塗布表面から反射され
る映像の解像度の尺度である。低いDOIは、一般
に基体またはペイント自体の顕微鏡的不規則性に
よつてひき起こされる。成形されたSMCは一般
に所望のDOIよりも小さい値を示す。SMC部品
についてのもう一つの共通的な問題は、表面の波
むらであり、これは高光沢コーテイング類の外観
を著しく落とす。 ポリマーの化学的性質、充填剤の充填およびフ
アイバ補強剤の変更によりSMCの諸物性および
表面諸特性を改良する多くの企みがこれまで行わ
れてきた。よりよい表面作りは低プロフイル熱可
塑性樹脂の高比率組み入れによつて達成できる。
しかしながら、これは比較的高価であり、また組
成物類の強度に逆効果を与える。グラフアイトの
ような比較的高価で柔軟な繊維状充填物類は切断
フアイバグラスに置換できるが、これらは引張り
特性と表面の外観にわずかな改良をもたらすだけ
である。SMC組成物類の化学的性質全体を変更
できるが、しかし、かかる変更は新材料が特定用
途に適合することを保証するための高価な研究お
よび試験を必要とする。その上、SMC組成物の
化学的性質または充填剤含有率の変更は、大抵の
場合、表面諸特性または引張り諸物性のどちらか
に、ほんの数パーセントの改良しかもたらさな
い。 したがつて、本発明の目的は、それから成形さ
れる物品の諸物性を実質的に改良するために、慣
用のフアイバグラス充填の熟成されたシートモー
ルデイングコンパウンドを処理する方法を提供す
ることおよび平滑で細孔のない表面を提供するこ
とである。本発明のより一般的な目的は、それか
ら成形される物品の諸物性を実質的に改良するた
めに、幾何学的（geometric）補強充填剤を含有
する粘稠な熱硬化性、ポリマー成形組成物を処理
する方法を提供することである。 本発明の特別な目的は、これらのコンパウンド
類から成形された部品の引張り特性を部品の平面
の全方向において改良することである。他の目的
は、これらのコンパウンド類から成形された部品
の表面諸特性を、圧縮成形時に、慣用のフイラー
を調合された熱硬化性プラスチクスよりも実質的
に平滑であり、且つ光沢ペイント仕上げをよりよ
く受け入れるように改良することである。より特
定の目的は幾何学的補強充填剤を含有する熱硬化
性プラスチクスを圧縮する（compacting）手段
を提供することであり、これによつて充填剤がポ
リマー樹脂中により良く分散される。さらに明確
な目的は、グラスフアイバ束を個々のフイラメン
トへ実質的にばらばらにし、そうしてこれらフイ
ラメント類をSMCの樹脂成分でぬらすようにフ
アイバグラスを充填した熟成シートモールデイン
グコンパウンドのスラブ（slab）の厚みを低減す
ることである。本発明の他の特定目的は、それか
ら圧縮成形された部品の表面諸特性に悪効果を与
えないように幾何学的な充填剤類を粘稠な成形組
成物中へ分散させることである。 本発明の他の目的は、その引張り諸物性を測定
可能な程に且つ著しく改良するために、成形用の
慣用シートモーデイングコンパウンドを処理する
手段を提供することおよび所望により実質的に等
方な諸物性をもつ成形コンパウンドを提供するこ
とである。本発明の他の目的は、主題の処理を完
遂するための手段を提供することである。本発明
の他の特定目的は、引張り強さおよび表面諸特性
の改良を達成するのに充分な量までその厚みを漸
減的に低減させるために、シートモールデイング
コンパウンドまたはバルクモールデイングコンパ
ウンドをロール圧縮する方法を提供することであ
る。 本発明の他の目的は、コーテイングに提供され
る物品の表面を研摩またはその他の過激な事前処
理なしにそれに高光沢表面仕上げを塗装できる自
動車車体パネルのような構造パネルを成形する手
段を提供することである。 これらの目的およびその他の目的は、下記のよ
うな本発明の好ましい実施にしたがつて達成でき
る。 慣用のポリエステルベースのシートモールデイ
ングコンパウンドは、前記のようにして調合さ
れ、保護ポリマーフイルム間に置かれる。それ
は、好ましくは、ポリマー樹脂中に分散している
実質的な重量パーセントの切断フアイバグラス束
を含有している。このSMCは、切断器具にくつ
つくことなく容易に作業片へ切断できるようにな
るまで熟成させられる。作業片は熟成シート材料
から切断され、保護フイルム類は除去される。 本発明の鍵は、熟成SMCの厚みを低減するこ
とである。この低減は、たとえば、ローラ間の間
隙が各パス毎に低減された一対の協同的なカレン
ダローラ間をこの作業片が通過することによつて
達成できる。高粘度熟成樹脂を加工するこの工程
がフアイバグラス束を個々のフイラメントへばら
ばらにするものと思われる。これらのフイラメン
トはこうして、SMCポリマーマトリクス中にく
まなく均等に分散される。 この作業片の厚みの低減は、また樹脂状ボリマ
ー材料によつて個々のグラスフアイバフイラメン
トをぬらすのにも役立つ。これは成形工程中、充
填剤とポリマーとの間の良好な結合を樹立する。
これらの結合は、この圧縮されたSMCから成形
された物品類における補強充填剤の効率を高め
る。 熟成着手前の製造中にSMCをローラにかける
ことは、本発明にしたがつて熟成SMCを圧縮す
ることによつて達成される有用な結果を提供しな
いことをわれわれは発見した。しかしながら熟成
SMCを予め圧縮することは、圧縮成形部品類の
強度、等方性および表面諸特性において予期しな
い著しい改良を提供した。これらの利点の程度お
よび性質は下記の詳細な説明によつて明らかとな
ろう。 後記の実施例において使用されたSMC組成物
類は、すべて市販品であり、またシート材料は実
質的につぎのようにして作られた。すべての樹脂
類および充填剤類（フアイバグラスを除く）を慣
用混合機中で合わせ、そうして充分に混合した。
この時点において、この樹脂混合物は濃厚なパン
ケーキねりものにほぼ等しい粘度であつた。 第１図は、SMC製造用の代表的な機械の概要
図である。樹脂コンパウンド１４はリール４から
打ち出される下部ポリエチレンフイルム２とリー
ル８から打ち出される上部ポリエチレンフイルム
６との間へ分散される。フイルム２は従動保持ロ
ーラ１２を回つて動く下部エンドレスベルト１０
の上を搬送される。樹脂コンパウンド１４の第１
層は下部ポリエチレンシート２の上に置かれ、ド
クターブレード１６の下に搬送される。フアイバ
グラスロービング１８はチヨツピング輪２０とパ
テンローラ（paten roller）２２とを含むカツタ
ーを介してフイードされ、ここでそれらは約2.54
−5.08cm（１乃至２インチ）長さの片２４に切り
ちぢめられる。切断フアイバ２４は、下部ポリエ
チレンフイルム２にのつて搬送されている樹脂１
４の層上へ落とされる。樹脂コンパウンド１４の
第２層が、ついで上部ポリエチレンシート６の上
に置かれ、ドクターブレード２６の下へ搬送さ
れ、引張りローラ２８およびガイドローラ３０を
回つて第１ニツプ（nip）ローラ対まで搬送され、
ここでSMCのサンドイツチが作成される。次に、
このSMCは数対のニツプローラ３２を通つて搬
送され、ここで作成時のシート厚みを一様にされ
る。これらのニツプローラによつて大きな圧力を
かけることはできない。もし大きな圧をかけると
樹脂１４がポリエチレンシート２と６との間から
にじみ出すであろう。第２図は上記のようにして
作られたSMC“サンドイツチ”の透視図である。
切断されたグラスフアイバ２４は樹脂１４中へ分
散されており、またこの樹脂はポリエチレンシー
ト２および６によつておおわれている。この
SMCシートは取り上げリール（不図示）によつ
て丸められ、熟成のためにわきに置かれる。 上記のようにして作られ、そうして下記実施例
において使用されるSMCは、約４時間乃至約30
日間にわたる期間、室温で熟成された。一般に、
SMCは使用前に室温またはそれよりも低い温度
で約１週間熟成される。揮発成分の蒸発を防ぐ設
備が行われていれば、それらは長く貯蔵できる。 実施例 １ 第１表に記載のSMCコンパウンドＡを使用し
て前記のようにしてSMCを製造した。

【表】 より販売
このSMCをロール圧縮するまでにおよそ30日
間室温で熟成させた。処理まえには、このシート
はおよそ6.7ミリメートルの厚みであつた。この
コンパウンドから125×125ミリメートルの二つの
見本を切り取り、それらの保護フイルムをはぎ取
つた。これらの作業片をたがいに積み重ねて厚み
が13.5mmのフイード原料とした。 直径20.3cm、長さ36.8センチメートルの二つの
平行、同期駆動鋼鉄製ローラをもつ実験用カレン
ダミルによつて予備圧縮を行つた。毎分およそ４
回転のスピードでミルを運転し、毎分約255セン
チメートルを移行するSMCの線速度を達成した。
このロール圧線は一般的に約23℃の室温において
行つた。このSMCは厚みが約1/100ミリ（４ミ
ル）のポリエチレンまたは厚みが約1/200ミリ
（２ミル）のポリプロピレンのシート間でロール
にかけられたが、カバーシートは主として圧縮中
の揮発分のロスを防ぐのに役立つので、適当なカ
バーシートの厚みおよび組成のどちらも本発明に
とつてクリテイカルではない。この作業片の幅の
増大に適応させる必要がある時は、ロールがけ工
程中にこのシートを取りかえた。 第２表は、上記の実験用カレンダロールがけ装
置によつて行われた熟成SMCのシートにたいす
る代表的な単一方向性（unidirectional）ロール
圧縮の予定表を説明するものである。より大きい
ローラをもつ圧縮装置の場合には、パスはより少
なくてよい。

【表】

【表】 単一方向性（unidirectional）圧縮とは、圧縮
ローラ間または他の圧縮手段へ同一側面方向（す
なわち、同一方向）において作業片を複数回フイ
ードする方法を意味する。多方向性
（multidirectinal）圧縮は、少くとも若干のパス
において圧縮手段にたいする作業片の方向変更を
伴う。平行（parallel）圧縮はSMCがそのSMC
製造機を通過した方向における圧縮である。 第２表にみられるように、カレンダローラ間の
距離は、パス間ではわずかだけ低減した。第４図
はカレンダローラ５０および５２（矢印で示す方
向へ同期的に回転する）間の距離をあまりにも速
く低減することの逆効果を示す。SMC１４はロ
ーラの後に片寄り、樹脂の主要部から離脱した羽
根（wings）５４を形成する。後に論じるよう
に、第２表に表示した30回の低減工程は、望みの
結果を達成するためにすべて必要とはかぎらな
い。大抵の場合、かなり少い圧縮工程でも充分で
ある。 本実施例において、カレンダロール間の間隙は
最初のパスではフイード原料の厚み13.4mmよりも
２ミリメートル少い11.4ミリメートルに設定し
た。2.4ミリメートルの最終厚みの達成には全部
で18のパスを行つた。ロール間隙は、最終厚みに
近づくにしたがつて段々と小さな量になるように
低減した。最終パスのロール間隙はフイード原料
の流れている厚みよりも0.5mm小さかつた。フイ
ード原料の最初の厚みと最終の厚みとの間の圧縮
比（compaction ratio）は5.6：１であつた。 このロール圧縮シートを125×210ミリメートル
の作業片へ切断した。厚みが2.4mmの作業片３個
を積み重ねて厚みが7.2mm、重量が333グラムのチ
ヤージを作つた。これらを230×280ミリメートル
の全押込プラツク金型（full positive pressure
plaque mould）の中心において圧縮モールドチ
ヤージとした。この金型を150℃の温度に維持し
ながら能力が890KNの圧縮プレスに据付けた。
このプラツク成形操作は6.7MPaの圧力を130秒間
このチヤージへ加えて完結させた。ロール圧縮を
行わない熟成SMCの作業片から対照片プラツク
を作つた。 このSMCがロール圧縮を受けた方向において
テスト片（プラツク）から36箇の見本を切りと
り、またローリング方向に直角に18の見本を切り
とつた。対照プラツクからも同様にして見本を切
りとつた。この見本をASTMD1822（タイプＬ）
にしたがつてダンベルをつくつた。MTSモデル
819水圧試験機を使用し、ASTMD2289−69にし
たがつて毎分30メートルの試験速度にて引張り強
さを測定した。 この引張り試験の結果は、ロール圧縮見本のロ
ール圧縮方向、すなわち平行方向における平均引
張り強さは71.9メガパスカルであつた。対照見本
の平均引張り強さは34.0メガパスカルであつた。
すなわち、ロール圧縮材料は平行方向における強
度では111％の増加を示した。直角方向から切り
とつたサンプルのデータは、ロール圧縮サンプル
では65.4メガパスカル、対照では56.8メガパスカ
ルであり、約15％の改良であつた。このロール圧
縮工程は直角方向ではSMCの引張り諸物性を大
きく増強することはないが、成形プラツクの異方
性に影響することは明らかである。異方性指数
（anisotropy index）をここでは、平行方向で測
定した平均強度を直角方向で測定した平均強度で
除したものと定義する。この異方性指数は対照プ
ラークではおよそ0.6、圧縮サンプルでは1.11で
あり、この値の１は成形シートがが完全に等方性
であることを示す。このようにロール圧縮材料は
より大きい等方性強度物性を示した。 実施例 ２ 表に示すSMC配合物Ｂを使用し、実施例１
と同様にして熟成SMCの作業片のロール圧縮、
および成形を行つた。このSMC材料はロール圧
縮の時点では４日目であり、実験用ミルロールを
全部で17回通過させて13.2ミリメートルの初期厚
みから3.3ミリメートルの最終厚みまで４：１の
圧縮比を達成した。

【表】 125×210×3.3ミリメートルの作業片２枚を積
み重ね、実施例１に述べたプラツク金型へ装填し
た。実施例１に述べた条件下において、圧縮材料
および対照サンプルの両方について成形を行つ
た。サンプルプラツクの試験を行つてつぎの結果
を得た。圧縮方向に平行な方向における平均強度
は65.8MPaであり、対照では32.1MPa、つまり
105％の改良。直角方向における平均強度は圧縮
サンプルでは55.2MPa、対照では54.7、つまり圧
縮材料の直角強度の方がやや高い。異方性指数は
対照では0.59、ロール圧縮生成物では1.19であつ
た。 ロール圧縮および非圧縮（対照）形の両方につ
いて、610×530×３ミリメートルのプラツクにこ
のSMC組成物を成形した。この圧縮チヤージは
二重の240×210×3.3ミリメートルからなつてい
た。モールデイング条件は90秒の硬化時間の間
150℃のモールド温度において5.5MPaの成形圧力
であつた。 得られたプラークをデユポン（Dupont）の
926AJ265黒色高光沢のアクリル溶融ラツカーの
一成分コート（one coat）を用いて直接噴霧し
た。一般にこのようなラツカー類は平滑度を改良
するためにプライマ類の上に塗布されるが、この
ような直接塗布は基体平滑度のより厳密な測定で
ある。映像識別度（DOI）はペラグリニ
（pellagrini）の米国特許第2830490号に述べられ
ている方法によつてコーテイングについて測定し
た。DOIは光沢表面からの反射映像の鮮鋭度の尺
度である。光波がその表面にあたつて反射される
と光散乱が起こる。光散乱が増加するとDOIは減
少する。このDOIはこの表面上にいろいろな大き
さの映像を投影することによつて定量化される。
この像は試験中のサンプルの上方10センチメート
ルの距離にある螢光ボツクスから投影される小開
口部をもつ円形である。もつとも小さい環のセツ
トに100の値を、また環形が大きくなるにつれて
90、80、70、などの値を割りあてることによつ
て、ペイント塗布表面のDOIを定量的に評価する
のに使用できる評価スケールが得られる。DOI値
は、投影された諸円形およびそれらの開口部のす
べてがはつきり区別して見られる最小環形パター
ンに割りあてられた数値として定義される。 第７−ａ図および第７−ｂ図は、デユポンのラ
ツカーによつて被覆されたロール圧縮SMCパネ
ルおよび慣用SMCパネルについて観察したDOI
のバー・チヤートである。ロール圧縮は全DOI値
を80より上、大部分を90より上へ押し上げる。同
じペイント組成物で塗布されたリン酸塩処理した
鉄鋼表面は一般に約80のDOI値を示す。対照サン
プルではDOI値が70と90とが同数であり、大部分
は80を示した。すなわち、ロール圧縮SMCは慣
用SMCよりも実質的に良好な、また少くともペ
イント塗布鋼鉄なみに良好なペイント塗布表面仕
上げを示した。 ついで同じプラツクにたいして、クレータ状表
面欠陥といわれるペイントひびの存在について目
視的に検討した。対照プラツク（非圧縮SMC）
には103箇のペイント欠陥があつたが、ロール圧
縮プラツクにはかかる欠陥はなかつた。それがペ
イント塗布されるべき外観部品類の成形に使用さ
れる場合、上記のこと自体が予備圧縮SMCを正
当化する。過去には、発生後のクレータペイント
欠陥の修復または欠陥の形成防止に甚大な労力と
費用がついやされた。本発明のまえには、研摩の
ような激烈な表面処理法またはモールド内コーテ
イングだけがペイントの発泡、あわ立ち防止に有
効であることが分つていたのみである。 実施例 ３ ロール圧縮方法を用いて、第４表に述べる
SMCコンパウンドを製造した。

【表】 り販売
このSMC作業片の最初の厚さは2.5ミリメート
ルであり、50重量パーセントの高ガラス充填であ
つた。13回パス後、2.3：１の圧縮比においてロ
ール圧縮を停止した。これは高充填材料では実施
例１で述べた実験用ローラーミルによる処理が困
難なためである。 前記の実施例１に概説した方法にしたがつて、
この圧縮材料を成形してプラツクとした。得られ
たプラークを対照プラツクとともにサンプル片に
切断して試験を行い、下記の結果を得た。ロール
圧縮に平行な方向の引張り強さはロール圧縮材料
では186.9メガパスカル、対照では141.2メガパス
カルであつた。ロール圧縮に直角な方向の引張り
強さはロール圧縮サンプルでは195.8メガパスカ
ル、対照では203.メガパスカルであつた。異方性
比は、対照では0.69、ロール密集化サンプルでは
0.95であつた。したがつて、これらのサンプルは
平行方向における強度および異方性の低減におい
て実質的な改良を示した。もしロール圧縮工程を
圧縮比が４：１またはそれ以上まで行えばさらに
大きな改良をしめすと思われる。 また、高グラス負荷と圧縮工程の短縮とのた
め、50％グラスサンプルの表面の外観には実施例
１および２の25％グラスサンプルのそれと同じよ
うな大きな改良はみられなかつた。着色に関する
限りは、ロール圧縮SMCから成形されたプラツ
クは一般にきわめて均等な表面外観をもつている
ことがみられた。慣用SMCから成形されたプラ
ツクは一般にかなりはん点のある外観をもつてい
た。 実施例 ４ 実施例１は、SMCサンプルの強度は平行方向
すなわちローリング方向では２倍に増大される
が、直角方向では15％しか改良されないことを示
した。本実施例では平行方向および直角方向の両
方についてロール圧縮を行つた。使用SMCは実
施例２のUSS／ユニオンカーバイド調合物であ
つた。ロール圧縮のフイード原料はサイズが各76
×76×6.5mmのコンパウンドの二重の積層品であ
つた。 実施例１に述べたミルを使用し、処理の第一段
階では各パス後のミル間隙を0.6mmずつ低減する
ミルを通じて18回のパスを行つた。これはシート
の厚みを約13mmから3.3mmまで低減させた。つい
でもとのロール圧縮に対して直角な方向へふたた
びロールがけを行つた。このミルを通じて８回の
追加パスを行い、４回パス迄は各パス後ローラ間
隙を0.3mmずつ低減させ、そうして次の４回パス
は各パス後ローラ間隙を0.13mmずつ低減させた。
最終材料の厚みは1.6mmであり、全圧縮比はおよ
そ８：１であつた。 多方向に（multiderectionally）ロールがけを
行つた材料および同バツチの未処理SMCからテ
ストプラツクを製造し、実施例１に述べたように
して引張りサンプルを製造した。強度を測定した
ところ、対照では平行方向の強度は37.8MPa、直
角方向の強度は55.5MPaであつた。ロール圧縮プ
ラツクは、120％増の84.1MPaの平行方向強度お
よび約30％増の71.9MPaの直角方向の強度を示し
た。異方性指数は対照では0.68、多方向にロール
がけを行つたSMCでは1.17であつた。 実施例 ５ 圧縮成形サンプルの強度および表面諸特性に対
する圧縮比、すなわち、SMCシートの初期厚み
（約13.2mm）対ロール圧縮後の厚みの比、の効果
を測定する実験を行つた。第５図を参照すると、
ワイバル（Weibull）の統計法を使用して実施例
２におけるユニオンカーバイドSMC組成物の多
数のロール圧縮サンプルの強度分布を比較した。
テスト条件下における、このサンプルの残存確率
（probability of Survival）の自然対数をサンプ
ル強度の自然対数の関数としてプロツトした。第
５図の使用符号の説明文はワイバルの統計解析を
行つたサンプルの相対圧縮比を示す。 はじめの厚みが13.2mmのサンプルの２：１圧縮
比までへのロール圧縮はこの材料の強度特性を明
瞭に改良することはないようであつた。しかしな
がら、４：１の圧縮比およびそれより高いすべて
の圧縮比においてはかなりの改良が見られた。
６：１、８：１、および12：１の圧縮比における
ワイバルプロツトの接近および重複は、４：１よ
り大きい圧縮比のロール圧縮SMCでは強度物性
の悪化も顕著な改良もないことを示している。そ
れゆえ、はじめの厚みが13mmのSMCについては、
好ましい圧縮比はおそらく約２：１と約６：１と
の間のどこかにある。SMCまたはパルク圧縮コ
ンパウンド（BMC）のより厚いサンプルにたい
しては、まずこの厚みかまたは他の作業可能な厚
みにロールがけし、ついでここに教示したように
ロール圧縮化を行うことができる。 第６図を参照すると、実施例２のSMC組成物
の厚みが13.2mmのスラブの圧縮比の関数として映
像識別度をプロツトしている。円でしめしたデー
タ点は、最初のチヤージがプラツク型の全面積の
40％を占有する圧縮成形パネルに関するものであ
る。四角のデータ点は最初の型へのチヤージがプ
ラツク型面積のわずか20％を占有するパネルにつ
いて取つたものである。チヤージが占有する面積
が低くなるほど、型の中における材料の流れが大
きくなり、その面積を満たすにちがいない。 このサンプルパネルは、プライマの上に実施例
２の黒色のデユポンアクリルラツカー
（926AJ265）を使つて被覆した。20％および40％
装填のどちらも、最適DOIは約６：１の圧縮比に
おいてみられた。まだわかつていない理由から、
この一バツチのサンプルは全般的に例外的に低い
DOI値をしめした。とはいうものの、われわれの
知見の限りにおいては、第６図のデータの傾向は
正確である。 実施例 ６ ロール圧縮および対照の引張り見本の破断面に
ついて顕微鏡写真試験を行つた。第８ａ図は対照
見本の破断面を示す。この顕微鏡写真の主な特徴
は破断箇所におけるグラスフアイバフイラメント
９０の束である。第８ｂ図は４：１の比までロー
ル圧縮したSMCの引張り見本の破断面を示す。
第８ｂ図のグラスフイラメント９２は束状ではな
く、実質的にたがいに離れているように見える。
このフイラメントを分離するためにはデンプンま
たはその他の結合媒体の存在による束間結合を破
壊しなければならない。SMC内のフアイバグラ
ス束のこの破壊はロール圧縮によつてもたらさ
れ、またこれが少くとも部分的にはそれから成形
された物品類の強度および表面諸特性の改善を説
明すると思われる。 第９ａ図は、第８ａ図を約４倍に拡大して対照
サンプルの破断面を示す。ここでもフアイバグラ
スフイラメント束９０がこの顕微鏡写真の最も印
象的な特徴である。第９ａ図はさらに高い倍率に
おける第８ｂ図のロール圧縮サンプルである。こ
の高い倍率から明らかになつた最も大きな特徴
は、分離されたフアイバフイラメント９２への樹
脂の微小滴９４の密着である。この樹脂の密着
は、ロール圧縮工程が樹脂によるセンイ状充填剤
のよりよいぬれをもたらすことを示している。こ
れはまたロール圧縮金型チヤージから圧縮成形さ
れたSMC物品類の強度増強にも本質的に寄与し
ている。 ポリエステル成形組成物類ではフアイバグラス
充填剤がもつとも普通であるが、SMCおよび他
の比較的高い粘度のポリマー媒体中における他の
幾何学形体の補強充填剤類の効果も本圧縮工程に
よつて改良されると思われる。“幾何学的充填剤
（geometric filler）”とは、流動媒体中で流動さ
せられるとき好ましい方向へ向く補強材料を意味
する。適当な充填材形体は、たとえば、フアイバ
類、フレーク類および小板類（platelets）を包含
し、均一なガラス球を含まない。容易に入手でき
る幾何学的充填剤類はグラフアイトフアイバ類、
天然フアイバ類、鉱物フアイバ類、グラスフレー
ク、金属フレーク、センイ状タルク類、および平
板状タルク類を包含できる。 これまでの実施例で示されたロール圧縮の諸長
所は、少くとも一部分は、ロール圧縮工程が粘稠
な樹脂成分と強化充填剤との両方に加えるせん断
応力によつてもたらされるようにみえる。すなわ
ち、適当な粘度と幾何学的充填剤類とを有するす
べてのポリマー系は、本発明の圧縮法にたいして
類似の方式で対応するにちがいない。たとえば、
バルクモールデイングコンパウンドをシート状に
平らにし、ついでここに述べた実施にしたがつて
ロール圧縮して、それから成形される物品類の諸
物性をSMCの諸物性と同程度にすることができ
る。シートの最初の厚みは、ロール圧縮または他
の機械的手段による厚みの低減がこの幾何学的形
体の充填剤に作業力を及ぼして粘稠なポリマー媒
体全体にこれを行きわたらせるであろうようにし
なければならない。最初のポリマー粘度が充分高
い場合には、厚みが２センチメートルまたはそれ
より大きいシートから出発することができる。 本実施例は、比較的小さい（20.3cm）直径のロ
ーラをもつ実験用ローリング装置で行つた仕事を
報告した。ローラの直径を増大することによつ
て、ローリング諸工程の必要回数を大幅に低減
し、そうしておそらくはただ一回のローリング工
程のみを必要とすることは可能であると思われ
る。明らかにローラの寸法、ポリマー粘度、充填
剤含有率、および作業片の最初の厚みのような多
くの因子が、与えられたロール圧縮方式の諸結果
に影響するが、圧縮条件の最適化は、本開示に照
らしてこの分野の熟達の範囲内にある。 第３図は本発明にしたがつてSMCを使用する
のに使用できるローリング装置１００の略図であ
る。熟成SMCのロール（不図示）が巻出され、
一対の引張りローラの間へフイードされる。つい
で、ポリエチレンカバーシート１０２は引張りロ
ーラ１０４を回り込んで取り上げロール１０６に
巻き取られる。ついで、はぎ取られたSMC１０
８は一対のカレンダローラ１１０と１１２との間
へフイードされ、ここでその厚みがはじめて低減
される。単一工程において達成可能な低減量は、
ローラの直径とローリング速度との関数のようで
ある。シート１０８の厚みは右手のカレンダロー
ル１１２と従動圧縮ローラ１１４との間およびつ
いで圧縮ローラ１１４と仕上げローラ１１６との
間でさらに低減され、このSMCは蛇行してこの
圧縮装置を通過する。圧縮後、このロール圧縮さ
れたSMC１０８′は裂き具、切断具、またはモー
ルデイング用のその他の手段の中へ引き込まれる
か、または後日の使用に具えてロール状のまま貯
蔵される。圧縮工程中および成形前はSMCから
の揮発性成分の損失を防止することを論じなけれ
ばならない。明らかに、他のロール圧縮または圧
縮手段も同等に本発明の実施に適している。 要約すると、補強充填剤類を含有する慣用粘稠
ポリマー類を処理してきわめて良好な表面諸性質
をもつ強い圧縮成形物品類を作る方法をわれわれ
は発見した。機械的な作業によるこのような材料
のシートの厚みの実質的な低減が幾何学的充填剤
材料をより一層均等にポリマー全体に行きわたら
せ、そうしてポリマーで充填剤をぬれさせるのに
寄与することをわれわれは見出した。慣用圧縮成
形によつて、このような圧縮された材料を成形す
ると、得られた部品類は引張り強さの甚大な増加
を示し、圧縮方向では少くとも２倍となることも
多い。それらはまた映像識別度の測定において平
均10乃至20点の増加を示し、また表面付近の微細
孔の実際的な除去をも示す。 これらの圧縮された成形コンパウンドはペイン
トの発泡、あわ立ち、およびクレータ類なしにペ
イント塗布部品類を作成するのに使用できる。と
くに本発明は、SMCまたはそれと同等の成形コ
ンパウンド類から、過激な表面処理なしに高強度
構造部品類を成形する方法を提供する。 本発明は、その特定の実施態様について述べら
れたが、他の諸形式も、当業者によつて容易に応
用可能である。したがつて、本発明は前記特許請
求の範囲によつてのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シートモールデイングコンパウンド
作成用の慣用の機械の略図である。第２図は、本
方法にしたがつて処理する前にみられるシートモ
ールデイングコンパウンドのスラブの透視図であ
る。第３図は、本発明の方法の遂行に使用できる
ローリング装置の略図である。第４図は、単一パ
スにおいてSMCスラブの厚みをあまりにも大き
く低減しすぎることによる逆効果を示すローリン
グ装置の断面図である。第５図は、数種の圧縮比
におけるサンプル強度の自然対数の関数として、
ロール圧縮SMCサンプルの残存のワイバル統計
確率の自然対数をプロツトしたものである。第６
図は、その圧縮比の関数として、SMCサンプル
に塗布した高光沢ペイントの映像識別度をプロツ
トしたものである。第７ａ図は、高光沢ペイント
を塗布した慣用パネルについての映像識別度観察
値（DOI）の棒グラフであり、第７ｂ図は予備圧
縮したSMCから成形された類似のパネルについ
てのDOI観察値の棒グラフである。第８ａ図は、
慣用成形SMCの引張り見本の破断端の顕微鏡写
真であり、第８ｂ図は本発明にしたがつてロール
圧縮を行つた類似のSMCから成形された引張り
見本の破断端の同倍率における顕微鏡写真であ
る。第９ａ図および第９ｂ図は、それぞれ慣用お
よび圧縮SMCから成形された引張り見本の破断
端の第８図よりも高い倍率における顕微鏡写真で
ある。 ２：下部ポリエチレンフイルム、４：リール、
６：上部ポリエチレンフイルム、８：リール、１
０：下部エンドレスベルト、１２：従動保持ロー
ラ、１４：樹脂コンパウンド、１６：ドクターブ
レード、１８：フアイバグラスロービング、２
０：チヨツピング輪、２２：パテンローラ、２
４：切断フアイバ、２６：ドクターブレード、２
８：引張りローラ、３０：ガイドローラ、３２：
ニツプローラ対、５０，５２：カレンダローラ、
５４：羽根、９０：フアイバグラスフイラメン
ト、９２：グラスフイラメント、９４：樹脂の微
小滴、１００：ローリング装置、１０２：ポリエ
チレンカバーシート、１０４：引張りローラ、１
０６：取り上げロール、１０８：はぎ取られた
SMC、１０８′：ロール圧縮SMC、１１０：カ
レンダローラ、１１２：カレンダローラ、１１
４：従動圧縮ローラ、１１６：仕上げローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 短かいフアイバガラスフイラメント束を含有
   する熟成シートモールデイングコンパウンドから
   圧縮成形された物品の物性を実質的に改良する熟
   成シートモールデイングコンパウンドの処理方法
   において、前記シートモールデイングコンパウン
   ドのシートをカレンダローラ間の間隙に多段的に
   かつローラの後に樹脂の片寄りを生じさせること
   なく通過させ、該シートの厚さを、初期の厚さに
   対する最終の厚さの比が１：2.3以下になるまで
   漸次低減させることによつて該フアイバガラス束
   のフイラメントの大部分をばらばらに離して該コ
   ンパウンド全体へ均等に分散させることを特徴と
   する処理方法。 ２ 不飽和ポリエステル樹脂、該樹脂が溶解でき
   るモノマー、及び熟成助剤類を含むシートを製造
   する工程；該シート中へ短いフアイバガラスフイ
   ラメント束を分散して未熟成シートモールデイン
   グコンパウンド（SMC）を製造（SMC）を製造
   する工程；該SMCが確実に塑性変形可能な稠度
   になるまでそのSMCを熟成する工程；短かいフ
   アイバガラスフイラメント束を含有する熟成シー
   トモールデイングコンパウンドから圧縮成形され
   た物品の物性を実質的に改良する熟成シートモー
   ルデイングコンパウンドの処理方法において、前
   記シートモールデイングコンパウンドのシートを
   カレンダローラ間の間隙に多段的にかつローラの
   後に樹脂の片寄りを生じさせることなく通過さ
   せ、該シートの厚さを、初期の厚さに対する最終
   の厚さの比が１：2.3以下になるまで漸次低減さ
   せることによつて該フアイバガラス束のフイラメ
   ントの大部分をばらばらに離して該コンパウンド
   全体へ均等に分散させる工程；該ローラがけされ
   たSMCから適当な寸法と形の装填用材料を作成
   する工程；及び該装填用材料を圧縮金型中におい
   て加熱圧縮してポリエステル成分を架橋する工程
   を含む構造パネルの作成方法。