JPH073170A - 熱硬化性樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より低い圧力で圧縮成形することができ、巣
やピンホールが少なく、光沢に優れた成形品を得ること
を可能とする熱硬化性樹脂成形体の製造方法を提供す
る。 【構成】 熱硬化性樹脂１００重量部に対し、熱膨張性
マイクロカプ セル１〜３０重量部を配合してなる熱硬
化性樹脂成形材料を成形圧力１〜４０ｋｇ／ｃｍ² で加
熱、加圧成形する、熱硬化性樹脂成形体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮成形法による熱硬
化性樹脂成形体の製造方法に関し、特に、表面性状に優
れかつ表面光沢度においても優れている成形品を得る事
を可能とする熱硬化性樹脂成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステ
ル樹脂などの熱硬化性樹脂に、充填剤、硬化剤、離型
剤、顔料及び増粘剤などを配合してなる樹脂組成物を、
ガラス繊維などの補強用繊維物質に含浸し、熟成させる
ことにより半固体状としたシート状もしくはバルク状の
成形材料は、シートモールディング・コンパウンド（Ｓ
ＭＣ）、シックモールディング・コンパウンド（ＴＭ
Ｃ）、バルクモールディング・コンパウンド（ＢＭＣ）
などと呼ばれており、住宅設備、工業部品、自動車部品
などの成形に広く用いられている。

【０００３】上記のような熱硬化性成形材料は、加熱下
において圧縮成形する場合に用いられることが多い。し
かしながら、圧縮成形法において、成形品の大型化ある
いは多品種化のような適用製品の拡大を図るには、大型
の成形機を確保したり、高額な金型投資を行ったりしな
ければならず、コストが非常に高くつくという問題があ
った。従来、上記熱硬化性成形材料を圧縮成形する場合
の成形圧は、８０〜１００ｋｇ／ｃｍ² 程度であった
が、より低圧で圧縮成形することができれば、上記のよ
うなコストを低減することができると考えられる。

【０００４】しかしながら、低圧で圧縮成形した場合に
は、得られた成形品の表面の光沢が低下し、エアが除去
しきれないために、成形品表面に巣やピンホールが発生
し易いという問題が生じる。例えば、バスタブを上記圧
縮成形法により得ようとした場合には、表面光沢が特に
重要であり、光沢度が８０より小さくなると商品として
の価値が大幅に低下してしまう。また、巣やピンホール
は、外観を損なうだけでなく、成形品の機械的強度や耐
久性にも悪影響を及ぼす。

【０００５】上記のような不具合を解消するために、成
形材料の流動性を改善したり、あるいは成形技術を工夫
したりすることにより、より低圧で圧縮成形する方法が
試みられてきている。例えば、特開昭５５−８２１１４
号公報では、低圧成形を可能とするために、取り扱い性
に優れかつ低粘度の樹脂組成物を用いる方法が開示され
ている。また、成形技術を改良する方法としては、成形
に際して金型内を減圧し、圧縮成形する方法が実用化さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−８２１１４号公報に示されているような低粘度の
樹脂組成物を用いる方法では、より低い成形圧における
材料の流動距離は増大するが、得られた成形品の表面性
状が十分でなく、巣、ピンホールあるいはくもりなどが
発生しがちであった。

【０００７】本発明の目的は、従来に比べてより低い圧
力で圧縮成形することができ、しかも巣やピンホール等
の外観不良を発生させることがなく、さらに光沢度に優
れた成形体を得ることを可能とする熱硬化性樹脂成形体
の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、不飽和ポ
リエステル樹脂やビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂
を主成分とする熱硬化性成形材料を用いて、表面光沢に
優れ、巣やピンホールが存在しない良好な成形品を得る
方法につき鋭意検討した結果、熱硬化性樹脂成形材料中
に熱膨張性マイクロカプセルを含有させれば上記課題を
達成し得ることを見出し、本発明を成すに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂１００
重量部対し、熱膨張性マイクロカプセル１〜３０重量部
を配合してなる熱硬化性成形材料を成形圧力１〜４０ｋ
ｇ／ｃｍ² で加熱、加圧成形することを特徴とする熱硬
化性樹脂成形体の製造方法である。

【００１０】以下、本発明の熱硬化性樹脂成形体の製造
方法の詳細を説明する。本発明においては、上記のよう
に熱硬化性樹脂１００重量部に対し、熱膨張性マイクロ
カプセル１〜３０重量部が配合される。

【００１１】上記熱膨張性マイクロカプセルとは、加熱
により膨張し、ある温度においてその膨張が極大とな
り、該温度を超えると逆に体積が低下する性質を示すも
のであり、熱可塑性樹脂を殻とし、膨張剤を内包する微
小球状カプセルである。殻となる熱可塑性樹脂として
は、塩化ビニリデン−アクリロニトリル、塩化ビニリデ
ン−アクリロニトリル−アクリル酸メチル、塩化ビニリ
デン−アクリロニトリル−アクリル酸エチル、塩化ビニ
リデン−アクリロニトリル−メタクリル酸メチル、塩化
ビニリデン−アクリロニトリル−酢酸ビニル、塩化ビニ
リデン−メタクリル酸メチル、アクリロニトリル−メタ
クリル酸メチル、アクリロニトリル−酢酸ビニル等が好
ましく用いられる。

【００１２】また、膨張剤としては、プロパン、プロピ
レン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、
ヘキサン、ヘプタン等の低沸点炭化水素、フロロトリク
ロロメタン、ジフロロブロムメタン、テトラフロロジブ
ロムエタン等の低沸点有機ハロゲン化合物等が用いられ
る。好ましくは、イソブタン、ブタン、ヘキサンが用い
られる。このような熱膨張性マイクロカプセルの入手可
能な具体例としては、例えば日本フィライト社製、商品
名：エクスパンセル（塩化ビニリデン−アクリロニトリ
ル共重合体、日本フィライト社製、商品名：エクスパン
セル０９１ＤＵ、粒径１８〜２４μｍ、膨張剤：ブタ
ン）等を例示することができる。

【００１３】熱膨張性マイクロカプセルは、上記のよう
な性質を有するものであるため、本発明においては、熱
硬化性樹脂成形材料の圧縮成形時の材料温度と同等の膨
張ピーク温度を有する熱膨張性マイクロカプセルを選択
することが好ましく、それによって圧縮成形中に該マイ
クロカプセルの膨張による圧力により、エアが効果的に
除去される。しかも、上記膨張による圧力により、金型
表面が成形体の表面に円滑に転写され、巣やピンホール
の発生の低減及び光沢度の向上をはかることができる。

【００１４】上記のような熱膨張性マイクロカプセル添
加による効果をより効果的に得るには、平均粒径５〜５
０μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは８〜３
０μｍのものが用いられる。

【００１５】上記熱膨張性マイクロカプセルの添加量
は、熱硬化性樹脂１００重量部に対し、１〜３０重量部
であり、好ましくは３〜２０重量部である。１重量部よ
り少ない場合には、成形品の表面性状を改良する効果が
充分でなく、３０重量部より多い場合には材料粘度が極
度に上昇し、型内における流動性が損なわれる。

【００１６】本発明において上記熱硬化性樹脂成形材料
に用いられる熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂等の何れを用いても良いが、好ましくは不飽和ポ
リエステル樹脂もしくはビニルエステル樹脂が用いられ
る。

【００１７】上記不飽和ポリエステル樹脂は、不飽和二
塩基酸、グリコール、及び必要に応じて用いられる飽和
二塩基酸を重合させて得られる不飽和ポリエステルと、
共重合性単量体とを含む混合物である。上記不飽和ポリ
エステルと共重合性単量体との重量組成比は、好ましく
は、不飽和ポリエステル５０〜８０重量％に対して共重
合性単量体２０〜５０重量％程度とされる。

【００１８】不飽和二塩基酸としては無水マレイン酸、
フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等が使用される。
グリコールとしてはエチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、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、１，６−ヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、水
素添加ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡのエチレン
オキサイド付加物等が使用される。

【００１９】飽和二塩基酸としては、無水フタル酸、オ
ルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン
酸、コハク酸、テトラクロロフタル酸、ヘット酸等が使
用される。

【００２０】共重合性単量体としては、スチレン、ジク
ロロスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、メクタリ
ル酸、メタクリル酸エステル、アクリル酸、アクリル酸
エステル、フタル酸ジアリル等が使用されるが、スチレ
ンが好ましく使用される。

【００２１】上記ビニルエステル樹脂としては、エステ
ル連鎖またはエーテル連鎖の末端にビニル基を有する樹
脂であり、一般にはエポキシアクリレートが用いられ
る。本発明の製造方法において、上記熱硬化性樹脂成形
材料は、上記熱硬化性樹脂及び熱膨張性マイクロカプセ
ルを必須成分として含むものであるが、さらに、公知の
熱硬化性樹脂成形材料を構成する方法に従って、低収縮
剤、充填剤、硬化剤、離型剤、顔料及び補強繊維などを
加えてもよい。

【００２２】上記低収縮剤としては、例えば、ポリスチ
レン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレン、ポリε−カプロラクトン、飽和ポリエステ
ル、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリスチレン−
アクリル酸共重合体、ポリスチレン−ポリ酢酸ビニル共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−
酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重
合体等が使用される。

【００２３】また、上記充填剤としては、炭酸カルシウ
ム、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム等が、硬化剤と
しては、ターシャリーブチルパーベンゾエート、ベンゾ
イルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイ
ド、クメンハイドロパーオキサイド等の重合開始剤が、
離型剤としてはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシ
ウム等が使用される。

【００２４】補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、石綿繊維、ウイスカー、有機合成繊維、天然繊維等
の長さ１ｍｍ〜８０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜６０ｍ
ｍのものが用いられる。一定長さのストランドをそのま
ま使用する場合の他、マット状にしたものも使用し得
る。例えばガラス繊維の場合、ストランドを一定長さに
切断したチョップドストランド、チョップドストランド
をバインダーで接着しマット状にしたチョップドストラ
ンドマット等を使用することができる。

【００２５】また、補強繊維は、熱硬化性樹脂成形材料
全体に対して５〜４０重量％の範囲で混合することが望
ましい。本発明では、上記必須成分に対して、必要に応
じて上記のような低収縮剤、充填剤、離型剤、顔料及び
補強繊維等が加えられた樹脂組成物が、ニーダなどの混
合機でバルク状に形成され、通常ＢＭＣと呼ばれる成形
材料とされる。また、シート状に形成してＳＭＣあるい
はＴＭＣ称される成形材料とされ得る。

【００２６】上記バルク状あるいはシート状に一体化さ
れた熱硬化性樹脂成形材料は、ポリエチレンフィルムな
どの離型フィルムで覆って熟成させることができる。こ
の熟成は、通常、半日〜２日間、３０〜５０℃の温度条
件下に材料を置くことにより行うことができる。

【００２７】本発明では、上記のようにして用意された
シート状またはバルク状の熱硬化性樹脂成形材料を、圧
縮成形する。圧縮成形は、通常、１２０〜１６０℃に加
熱された金型内に上記熱硬化性成形材料を必要量投入す
ることにより行われる。圧縮成形圧力は、本発明におい
ては、１〜４０ｋｇ／ｃｍ² 、好ましくは、３〜３０ｋ
ｇ／ｃｍ² とされる。１ｋｇ／ｃｍ² より小さい場合に
は型の端部まで成形材料が行き渡らなくなり、所望の成
形材を得ることができず、４０ｋｇ／ｃｍ² より大きい
場合には、上記熱膨張性マイクロカプセルによる成形品
の表面性状改良効果が低下する。

【００２８】なお、より一層表面性状を改善するため
に、圧縮成形に際し、金型内を減圧してもよい。

【００２９】

【作用】本発明の製造方法では、熱硬化性樹脂成形材料
中に上記特定の割合で熱膨張性マイクロカプセルが含有
されているため、１〜４０ｋｇ／ｃｍ² と比較的低い成
形圧力で圧縮成形するもに関わらず上記熱膨張性マイク
ロカプセルの膨張に起因する圧力により、エアが成形材
料中から効果的に除去される。また、上記膨張に起因す
る圧力により、金型表面が熱硬化性成形材料に円滑に転
写されるので、巣もしくはピンホールが少なく、光沢に
優れた成形体を得ることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の非限定的な実施例を説明する
ことにより、本発明を明らかにする。

【００３１】実施例１〜５及び比較例１〜４ 下記の成分を下記の割合で配合することにより、実施例
１〜５及び比較例１〜４に用いる熱硬化性樹脂組成物を
調製した。

【００３２】イソフタル酸、フマル酸、プロピレング
リコール、ネオペンチルグリコールを主成分とする不飽
和ポリエステルとスチレンとの混合物である不飽和ポリ
エステル樹脂（スチレン含有率３５重量％）７０重量
部。

【００３３】低収縮剤としてのポリスチレンのスチレ
ン溶液（スチレン含有率７０重量％）３０重量部。 熱膨張性マイクロカプセル（塩化ビニリデン−アクリ
ロニトリル共重合体、日本フィライト社製、商品名：エ
クスパンセル０９１ＤＵ、粒径１８〜２４μｍ、膨張
剤：ブタン）（配合割合は表１に重量部で示す量）。

【００３４】増粘剤としての酸化マグネシウム１重量
部。 硬化剤としてのターシャリーブチルパーベンゾエート
１重量部。 禁止剤としてのパラベンゾキノン０．０３５重量部。

【００３５】離型剤としてのステアリン酸亜鉛５重量
部。 充填剤として炭酸カルシウム１４０重量部。 上記各成分を秤量して混練することにより得られた組成
物を、５０ｍｍのチョップドガラス繊維に、該ガラス繊
維の含有量が全体の２１重量％となるように含浸させ、
４０℃で１日熟成し、シート状成形材料（ＳＭＣ）を得
た。

【００３６】上記のようにして得たＳＭＣを用い、８０
０ｔプレス機にて、実験用小型浴槽金型（厚み６ｍｍ）
を、下記の表１に示す圧力条件にて成形した。加圧時間
は５分とした。なお、金型温度は、上型を１５０℃、下
型を１３５℃とした。

【００３７】得られた成形品の外形寸法は、２５ｃｍ×
３５ｃｍ×６０ｃｍであった。上記のようにして実施例
１〜５及び比較例１〜４の樹脂組成物を用いて得られた
成形品について、成形品側面の光沢度、表面状態の観察
（巣あるいはピンホールの有無）及び流動性の評価を行
った。なお、光沢度については、ＪＩＳ Ｋ−７１０５
に準じて行い、光沢度計によって６０度鏡面光沢度を測
定した。また、下記の表１における流動性を示す評価記
号の×は小型浴槽の先端部まで成形材料が充填しなかっ
たことを示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から明らかなように、熱膨張性マイク
ロカプセルが４０重量部とその配合量が多過ぎる比較例
２では、成形材料の流動性が十分でなく、浴槽の先端部
まで充填されないため、目的とする成形品が得られなか
った。

【００４０】また、熱膨張性マイクロカプセルの配合割
合は本発明の範囲内であるが、成形圧力が高すぎる比較
例３では、目的とする形状の成形品を得ることができた
が、光沢が十分でなかった。

【００４１】また、熱膨張性マイクロカプセルを配合し
ておらず、成形圧力が２０ｋｇ／ｃｍ² と低い比較例１
では、光沢度が充分でなく、表面に巣が発生していた。
さらに、同じく熱膨張性マイクロカプセルを含有してい
ない成形材料を用い、但し、成形圧力を８０ｋｇ／ｃｍ
² と高めた比較例４では、光沢が８７と実施例１〜５に
比べて充分でなく、しかもこのような比較的高い圧力で
成形するのに必要な成形機を要した。

【００４２】これに対して、実施例１〜５では、成形材
料の流動性が十分であるためか、３０ｋｇ／ｃｍ² 以下
の圧力で成形でき、かつ表面の光沢度が９０以上と優れ
ており、さらに表面に巣やピンホールが存在しない良好
な品質の成形品を得ることができた。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明では、熱硬化性樹
脂に上記特定の割合で熱膨張性マイクロカプセルが配合
されてなる成形材料を用いているため、加熱圧縮成形に
際し２〜４０ｋｇ／ｃｍ² と従来に比べて低い圧力条件
において良好に成形することができ、しかも巣やピンホ
ールが少なくかつ光沢に優れた成形品を得ることが可能
となる。

【００４４】よって、本発明の製造方法を用いることに
より、適用製品の大型化や多品種化等の拡大を、高価な
設備費を要することなく促進することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂１００重量部対し、熱膨張
   性マイクロカプセル１〜３０重量部を配合してなる熱硬
   化性成形材料を成形圧力１〜４０ｋｇ／ｃｍ ² で加熱、
   加圧成形することを特徴とする熱硬化性樹脂成形体の製
   造方法。