JPH05116171A

JPH05116171A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH05116171A
Application number: JP30663091A
Authority: JP
Inventors: Tooru Imanara; 徹今奈良; Shoichi Sato; 正一佐藤; Naomi Yamashita; 尚美山下
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】成形体表面の無機繊維強化材が存在する部分が
褐色化されることがない外観良好な繊維強化樹脂成形体
の造方法を提供する。【構成】上型および下型より成る成形用型のキャビティ
内に無機繊維強化材を載置して型を閉じ、次いで、上記
のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化させ、硬
化完了後、成形用型を開いて成形体を脱型する繊維強化
樹脂成形体の製造方法において、２５０〜５００℃で熱
処理した無機繊維強化材を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂成形体の
製造方法に関するものであり、詳しくは、外観良好な繊
維強化樹脂成形体のＳＲＩＭ（Structural reaction in
jection molding)による工業的有利な製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲＩＭは、反応射出成形（ＲＩＭ）を
応用した繊維強化樹脂成形体の製造技術であり、ＳＲＩ
Ｍによる繊維強化樹脂成形体の製造は、次のように行な
われる。すなわち、上型および下型より成る成形型のキ
ャビティ内に繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次い
で、上記のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化
させ、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する。
そして、上記のＳＲＩＭにおいては、液状樹脂原料中に
顔料を配合することにより成形体に着色を施すことが可
能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
無機繊維強化材を使用したＳＲＩＭによる繊維強化樹脂
成形体の製造においては、成形体表面の無機繊維強化材
が存在する部分が褐色化して外観を損ない商品価値を低
下すると言う問題がある。特に、斯かる外観不良は、二
酸化チタン、鉛白、亜鉛華等の白色系の顔料や比較的薄
い色の顔料を用いて着色された成形体を製造する場合に
顕著になる。

【０００４】上記の外観不良を防止するためには、顔料
の配合量を増加させて顔料による着色を強化し、褐色を
隠蔽する方法が考えられる。しかしながら、斯かる方法
では、顔料配合量の増加に伴って液状樹脂原料の粘度が
増大し、成形が困難になると言う問題がある。本発明
は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、
成形体表面の無機繊維強化材が存在する部分が褐色化さ
れることがない外観良好な繊維強化樹脂成形体の造方法
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、上型および下型より成る成形型のキャビティ内に無
機繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次いで、上記の
キャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化させ、硬化
完了後、成形型を開いて成形体を脱型する繊維強化樹脂
成形体の製造方法において、２５０〜５００℃で熱処理
した無機繊維強化材を使用することを特徴とする繊維強
化樹脂成形体の製造方法に存する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明の製造方法で用いられる各原料について説明する。
本発明において、無機繊維強化材を構成する補強用繊維
としては、特に制限はなく、従来公知の各種の繊維を使
用することができる。具体的には、例えば、ガラス繊
維、アルミナ繊維、ボロン繊維、珪素繊維等が挙げられ
る。無機繊維強化材の形態としては、マット、織物等の
形態が代表的であるが、これらを組み合わせた形態であ
ってもよい。そして、マット等を構成する繊維の長さ
は、限定されないが、機械的強度を高くするためには長
い方が好ましい。上記のマットは、前記の各繊維をサイ
ジング剤（集束剤）により集束してストランドとなし、
バインダーによりストランド同士を結着して形成され
る。

【０００７】本発明において、上記の無機繊維強化材
は、２５０〜５００℃で熱処理して使用することが重要
であり、斯かる熱処理により、成形体表面の無機繊維強
化材が存在する部分の褐色化が防止される。上記の褐色
化の理由およびその防止作用詳細は、必ずしも明確と言
う訳ではないが、次のように考えられる。

【０００８】上記の無機繊維強化材は、いずれの加工品
であつても、ストランドを形成する場合に使用されたサ
イジング剤を含有しており、また、マットの場合では、
ストランド同士を結着するために使用されたバインダー
を含有している。ところで、サイジング剤としては、ロ
ービング系とストランドに撚りをかけたヤーン系とでは
種類が異なるようであるが、ロービング系においては、
例えば、水の中に膜形成剤（エポキシ系、ポリエステル
系、アクリル系等の各種ポリマーのエマルジョン）、潤
滑剤、カップリング剤（シラン系、チタネート系、クロ
ム系等）、帯電防止剤等を添加したものが使用され、ま
た、ヤーン系においては、例えば、水の中にデキストリ
ン化デンプン（４〜７ｗｔ％）、水素化植物油（１〜２
ｗｔ％）の他、微量のカチオン系界面活性剤、乳化剤、
ゼラチン、ポリビニルアルコール、殺菌剤、パインオイ
ル等を添加したものが使用される。また、バインダーと
しては、例えば、有機系のバインダーとしてポリエステ
ル系のものが使用される。このように、無機繊維強化材
に含有されるサイジング剤やバインダーは、ＳＲＩＭに
おいて通常採用される成形型温度（例えば、１２０℃）
では不安定な成分を含有している。従って、成形体表面
の無機繊維強化材が存在する部分の褐色化は、熱的に不
安定な上記の成分がＳＲＩＭにおける液状樹脂原料の硬
化時の高温で熱変質することにより生じものと考えられ
る。そして、斯かる熱変質による褐色化の問題は、特
に、無色透明で着色の自由度の高いガラス繊維より成る
繊維強化材の場合に顕著に現れて重要である。

【０００９】本発明において、無機繊維強化材は、２５
０〜５００℃で熱処理して使用されるが、斯かる熱処理
により熱変質物質が除去され、成形体表面の無機繊維強
化材が存在する部分の褐色化が防止される。実際、高温
で熱処理するほど成形体表面の褐色化の程度は少なくな
る傾向がある。なお、熱的に不安定な前記の成分の除去
方法としては、上記の加熱処理の他に、溶剤による洗浄
処理も考えられるが、洗浄処理では、多量の溶剤を必要
として有利な方法とは言えない。

【００１０】無機繊維強化材の熱処理時間は、通常、
０．５〜１時間程度であり、サイジング剤、バインダー
の種類および量等により適宜決定される。そして、バイ
ンダーか除去されることにより、無機繊維強化材の繊維
層としての形状保持性が失われ、ＳＲＩＭに際してのハ
ンドリングが困難となる。従って、無機繊維強化材の全
体を完全に熱処理するのは避けて、成形体の色合に影響
の大きい表面層のみを熱処理する方が有利である。

【００１１】本発明において、液状樹脂原料としては、
反応射出成形機によって成形可能な各種の熱硬化性また
は熱可塑性樹脂の原料が挙げられる。そして、これらの
原料樹脂は、一般的には、二液あるいは三液性であり、
通常は、ミキシングヘッドで衝突混合されてキャビティ
内に注入され、硬化させられる。液状樹脂原料の粘度
は、型温や混合比に依存するが、混合後、成形型内に注
入する時点までは低いほど好適であり、具体的には５０
ｃｐ以下とするのが好ましい。硬化速度は、成形型内に
充填する際は遅く、充填が完了した後は速やかに硬化反
応が完結するように調整するのが好ましい。具体的に
は、硬化時間として、１０分以下、好ましくは５分以
下、より好ましくは３分以下に調整するのがよい。

【００１２】本発明において、好適な熱硬化性樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、
ウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイソシアヌレート
樹脂等が挙げられる。また、アリル、ビニル、アクリ
ル、メタクリル型の炭素−炭素二重結合を有するモノマ
ーとノルボルネン型重合性モノマー又はオリゴマーとの
重合による熱硬化性樹脂も好適である。そして、熱可塑
製樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリカーボネイト樹
脂等が挙げられる。勿論、上記の各樹脂は、キャビティ
内で硬化されて樹脂となり、モノマー、プレポリマー等
の状態でキャビティ内に注入される。また、使用するモ
ノマー等には、反応性希釈剤、触媒、内部離型剤等の添
加物を適宜添加してもよい。

【００１３】本発明においては、ＳＲＩＭにおいて通常
使用される無機および有機顔料を効果的に使用すること
ができる。これらの中でも白色系の顔料や比較的薄い色
の顔料を用いる場合に本発明の効果が大きい。例えば、
白色顔料であれば、二酸化チタン、鉛白、亜鉛華、モリ
ブデンホワイト、リトポン等が好ましく用いられる。特
に、二酸化チタンは、毒性もなく、着色力および隠蔽力
においても優れている。また、二酸化チタンにはルチル
形二酸化チタンとアナタース形とがあるが、隠蔽度の点
で前者の方が優れている。

【００１４】二液あるいは三液性の液状樹脂原料を使用
する場合、顔料を添加すべき液状樹脂原料の選択は、化
学反応の有無、性状安定性の大小、粘度の増加の割合等
を考慮して決定すればよい。顔料の添加量が液状樹脂原
料の混合後の組成を基準として１〜２０重量％の範囲で
あれば、成形体の白色度には目視で判断して明確な差が
認められない。一方、１０重量％以上の使用は、液状樹
脂原料の粘度増大が顕著となる。従って、顔料の添加量
としては、１〜１０重量％、好ましくは２〜５重量％の
範囲とするのがよい。

【００１５】次に、本発明の製造方法について説明す
る。本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、ＳＲＩ
Ｍによる方法であり、当該ＳＲＩＭは、従来公知の方法
と同様に行なうことができる。成形型としては、金属
製、樹脂製のいずれを用いてもよい。そして、キャビテ
ィの表面は、研磨等により平滑に仕上げておくことが好
ましい。これは、成形体の表面平滑性や離型性を良好に
する上で重要である。

【００１６】先ず、本発明においては、上型と下型より
成る成形型のキャビティ内に予め加熱処理された無機樹
脂繊維強化材を載置して成形型を閉じる。次いで、ミキ
シングヘッドにより液状樹脂原料を衝突混合させた後、
ランナー及びゲートを通して上記のキャビティ内に注入
して硬化させる。ミキシングヘッドは、ランナーの長さ
が液状樹脂原料を混合するのに十分である場合は、省略
することも可能である。注入方法としては、反応射出成
形の常法により行い、温度、圧力等の操作条件は個々の
液状樹脂原料の性状、成形体の要求性能等により適宜決
められる。注入量は、成形する成形体の体積、繊維含有
率等により決められる。成形型の温度は、成形に用いる
液状樹脂原料の硬化温度により適宜決められる。そし
て、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の例におい
ては、次の仕様の成形型および原料を使用した。（１）成形型としては、縦横３００ｍｍの大きさの盤面
を有し、深さ３ｍｍのキャビティを有する金属製の成形
型を用いた。キャビティの表面は研磨により♯６００に
仕上げた。

【００１８】（２）液状樹脂原料としては、以下のＡ及
びＢを用いた。Ａ：ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテルの中にル
チル形二酸化チタン（石原産業製タイペークＲ−５５
０）を重量％添加したものＢ：イソホロンジアミン（３）無機樹脂繊維強化材としては、縦２９５ｍｍ、横
２９５ｍｍで目付け量１８００ｇ／ｍ²のガラス繊維マ
ットを用いた。

【００１９】実施例１無機樹脂繊維強化材を４８０℃で０．５時間熱処理した
後、キャビティ内に載置し、約２０ｔｏｎの型締め力で
上型と下型とを締めた。型温度を上型および下型とも１
２０℃に保持し、樹脂原料ＡとＢとを重量比で１００：
２７となるようにミキシングヘッドにより衝突混合させ
て直ちにキャビティ内に注入した。液状樹脂原料の硬化
が完了した後、成形型を開いて成形体を脱型した。得ら
れた成形体は、顔料の白色と殆ど同じ色に着色されてい
た。

【００２０】比較例１無機樹脂繊維強化材を加熱処理しない以外は、実施例１
と同様にして成形を行った。得られた成形体は、顔料の
白色よりもやや褐色がかった色に着色しており、また、
その表面ではガラス繊維のストランドに沿ってより濃い
褐色に着色しているのが観察された。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、成形体表
面の無機繊維強化材が存在する部分が褐色化されること
がない外観良好な繊維強化樹脂成形体の造方法が提供さ
れる。さして、本発明の製造方法によれば、白色系の顔
料や比較的薄い色の顔料で成形体を良好に着色すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上型および下型より成る成形型のキャビ
ティ内に無機繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次い
で、上記のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化
させ、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する繊
維強化樹脂成形体の製造方法において、２５０〜５００
℃で熱処理した無機繊維強化材を使用することを特徴と
する繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】繊維強化樹脂成形体が顔料で着色されて
いることを特徴とする請求項１記載の製造方法。