JPH0798867B2

JPH0798867B2 - 成形物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0798867B2
Application number: JP62213838A
Authority: JP
Inventors: 秀樹保城
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS6456738A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、不織布に熱硬化性樹脂組成物が含浸された成
形用シートより得られる成形物ならびにその製造方法に
関するもので、その目的とするところは、耐落球衝撃性
能の極めて優れた成形物を製造することにある。

＜従来の技術＞従来SMCで代表される補強材で補強された成形用シート
は、不飽和ポリエステル樹脂に充填材、着色剤、内部離
型剤、硬化剤、増粘剤等を混合し、ガラス繊維ストラン
ドからなる繊物あるいはガラス繊維ストランドのカツト
物をマツト状にしたものと合わせた後にポリエチレンフ
イルム等で両面をカバーし、加圧して前記樹脂混和物を
ガラス繊維織物またはマツト内へ含浸させ、脱泡を行な
い、適当な温度下で熟成して得られるものである。ここ
でガラス繊維は補強材として用いられるものであるが、
その成形物中における均一分布性は不十分であり、成形
物の耐衝撃性能、特に耐落球衝撃強度は満足のいくもの
ではなかつた。またガラス繊維長繊維マツトを補強材に
用いたものもあるが、この場合にも均一分布が得られ
ず、耐落球衝撃強度は満足できるものではない。

＜発明が解決しようとする問題点＞耐衝撃強度を高める方法として特開昭60−13511号が提
案されている。かかる技術はポリビニルアリコール系繊
維を用いてマツト状物を製造し、このマツト状物に多量
のスチレン可溶性樹脂を含浸し、乾燥させてSMC用マツ
トを作るものである。この技術を用いると、耐衝撃強度
のうち耐落球衝撃強度に関しては幾分高い値が得られる
もののその程度は満足できるものではなく、しかもアイ
ゾツト衝撃強度に関しては改善されるどころかむしろ悪
化することとなる。

つまりこれら従来技術を用いても耐落球衝撃強度は大き
く改善されない。成形物の耐落球衝撃強度が高い場合に
は、成形物に衝撃が加わつた際に成形物表面にクラツク
あるいは白化が発生しにくいため、製品の品質ならびに
外観が損なわれることがない。したがつて高い耐落球衝
撃強度は、自動車、車両、船舶等の外板のみならず、パ
イプ、浴槽等の用途には欠くことのできない条件であ
る。これらのこにより、FRPの分野において、耐落球衝
撃強度を飛躍的に向上させる技術が求められていた。

本発明者は、上記公開公報に記載されている技術につい
て詳細に検討を行なつた結果、上記公開公報の技術を用
いると、確かに成形物の広さ方向に対しては補強繊維が
一応均一分布される傾向にあるが、成形物の厚さ方向に
関しては均一分布しておらず、このことが満足できる耐
落球衝撃強度が得られない原因であることを見出した。

本発明者は、このような知見をもとに更に研究を続けた
結果、成形物の耐落球衝撃強度を高めるためには、
（１）補強繊維が集束されていないこと、（２）補強繊
維が成形物の広さ方向のみならず厚さ方向においても均
一に分布していること、（３）補強繊維としてはポリビ
ニルアルコール系繊維を用いたものがとりわけ好ましい
こと、（４）さらに樹脂組成物を含浸させる際の補強材
の形態は不織布であらねばならないことを見出した。

＜問題点を解決するための手段＞すなわち本発明は、繊度が0.1〜100デニール、繊維長が
１〜100mmの繊維からなり、かつ各繊維が実質的に集束
されていない乾式不織布および乾式不織布に含浸された
熱硬化性樹脂組成物からなる成形物であって、繊維の30
重量％以上がポリビニルアルコール系繊維及び／又はア
ラミド繊維であり、この成形物の厚み方向にほぼ均一に
該繊維が分布していることを特徴とする成形物、そして
その製造方法として不織布に熱硬化性樹脂組成物を含浸
し、該熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形
する成形物の製造方法において、該不織布が0.1〜100デ
ニールで繊維長１〜100mmの繊維からなり、かつ各繊維
が実質的に集束されていない乾式不織布であって、繊維
の30重量％以上がポリビニルアルコール系繊維及び／又
はアラミド繊維であり、その厚みが該成形物の厚みの1.
5〜10倍であることを特徴とする成形物の製造方法であ
る。

従来樹脂成形物補強用材料として用いられているガラス
繊維ストランドマツト及び織布等はいずれもその厚みが
成形物よりも薄く、最も厚いものでも成形物並の厚みで
あつた。このような厚みの薄い補強材料を成形加工する
と成形物の表面層は樹脂含有率が大きくなるため耐落球
衝撃性能が低くなる傾向にあつた。我々は、成形物中で
単繊維状でかつ厚さ方向に均一に分布させるためには十
分に開繊または分散された繊維からなる乾式不織布を補
強材と用い、そしてその厚みを成形物の厚みの1.5〜10.
0倍にすればよいこと、そしてこれにより樹脂を含浸し
熱圧縮成形した後において成形物中に単繊維状で極めて
均一に入ることを見出した。しかも本発明により得られ
る成形物はアイゾツト衝撃強度に関しても十分優れた性
能を有しており、この点においても前記公開公報記載の
技術より優れている。

不織布の絶対的厚みは用いる成形物の厚みに左右される
が、いずれにしても成形物の1.5〜10.0倍の厚みであら
ねばならず、特に1.5〜5.0倍が好ましい。不織布の厚み
が1.5倍以下であると成形物中で繊維が厚み方向に均一
に分布せず、また厚みが10倍を越えると加工性がきわめ
て悪くなる。

不織布は、所望の厚みのものを単層で用いても良いし、
何枚か積層してもかまわない。要するに不織布全体の厚
みが成形物の1.5〜10.0倍であることが必要である。な
おここで言う不織布の厚みは、JIS P8118によつて測定
された値を示す。不織布を構成する繊維としては、ポリ
ビニルアルコール系繊維、ガラス繊維、アラミド系繊
維、炭素繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリエス
テル系繊維、ポリアミド系繊維等が挙げられるが、得ら
れる成形物の機械的物性及び成形物の1.5〜10.0倍の嵩
高い不織布を製造するという観点からすると繊維の30重
量％以上がポリビニルアルコール系繊維および／または
アラミド系繊維である必要がある。しかし、アラミド系
繊維は、強度及びヤング率が高いにもかかわらず、各種
樹脂との接着性が充分でなくその繊維物性が充分生かさ
れず、またコスト面からも用途に限界がある。それに対
してポリビニルアルコール系繊維は、不飽和ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、フエノール樹脂等の各種熱硬化
性樹脂との親和性が良いだけでなく、その繊維表面の凸
凹構造によつてきわめて接着性が良好で、またその繊維
物性も優れている。これらの点から不織布用繊維として
ポリビニルアルコール系繊維がもつとも好ましい。

成形物の加工性およびアイゾツト衝撃強度を向上させる
ためには、構成繊維の30〜70重量％をモジユラス6000kg
/mm²以上のガラス繊維に、そして70〜30重量％をポリビ
ニルアルコール系繊維にすればよい。ガラス繊維が70重
量％以上であると厚さが成形物の1.5〜10.0倍の不織布
を製造しにくく、30重量％以下であると、求める成形物
の加工性及びアイゾツト衝撃性能が向上しない。得られ
る成形物の機械的物性を高めるためには、用いる繊維の
強度及びヤング率は大きい程望ましく、強度は７〜30g/
d、ヤング率は100〜700g/dであることが好ましい。また
成形体樹脂と繊維との接着性を高めるために、繊維の表
面が粗面化されたものや異形断面を有するものを用いて
もかまわない。

繊維の繊度は0.1〜100デニールである。0.1デニール以
下になると樹脂の含浸性がきわめて悪くなり、また100
デニール以上になると不織布の形成が困難になる。より
好ましくは、0.5〜50デニールである。

繊維長は、繊維の太さによつて異なるが、いずれにして
も１〜100mmの範囲のものが採用される。繊維長が1mm以
下であると繊維の補強効果が低下し、また100mm以上に
なると繊維同志がからみ合つて不織布の形成が困難にな
る。より好ましくは３〜80mmである。

上記素材を用いた繊維不織布は、乾式不織布でも湿式不
織布でもどちらでもかまわない。乾式不織布は、カード
法やエアレイ法あるいはスバンボンデング法等の通常の
乾式不織布製造方法によつて製造されるものであり、湿
式不織布は繊維を常法で湿式抄紙し少量のバインダー樹
脂を付着させることにより、あるいは少量のポリビニル
アルコール系易水溶性バインダー繊維と混抄して乾燥す
ることにより得られるもの等である。乾式法であつても
あるいは湿式法であつても成形物の1.5〜10.0倍の厚み
を持つ不織布を製造するためには、バインダー樹脂ある
いはバインダー繊維はできるだけ少ない方が良く、繊維
に対して５重量％以下が望ましい。いずれの方法を用い
るにしても、不織布を構成する繊維は、集束状態から単
繊維に分離した状態となるように開繊あるいは分散させ
ることが必要である。

不織布の緊度は、0.005〜0.25g/cm³が好ましい。緊度が
0.005g/cm³以下であると不織布の強度が弱いために作業
性が悪くなり、また0.25g/cm³以上であると樹脂の不織
布への含浸性がきわめて悪くなる。

本発明において、成形物中に占める不織布の割合は５〜
80重量％が好ましく、この範囲内となるように、用いる
不織布の厚みと緊度をそれぞれ前述した範囲から選ぶの
が好ましい。

成形物の製造方法としては、通常のSMC製造設備を用い
て不飽和ポリエステル樹脂に充填材、硬化剤、増粘剤、
着色剤等を混合した樹脂組成物と厚みが成形物の1.5〜1
0.0倍である不織布を重ね合わせるか、あるいは樹脂組
成物中に不織布を浸漬させて搾液するかして得られたも
のをポリエチレンフイルム等で両面を覆い、加圧脱泡し
て所定の長さに巻き取り、適当な温度下で熟成して得ら
れた成形用シートを熱圧縮成形する方法や、鋳型の中に
樹脂組成物と厚みが成形物の1.5〜10.0倍の不織布を入
れ、内部から加圧・脱泡させて成形物を得る方法や、ロ
ーラー状物に所定の長さの厚みが成形物の1.5〜10.0倍
である不織布を巻き付けて樹脂を内部まで含浸させて熱
圧縮成形する方法や、厚みが樹脂成形物の1.5〜10.0倍
である不織布に樹脂組成物を含浸させたテープ状物をロ
ーラー状物に巻き付けて熱圧縮成形する方法等がとられ
る。いずれにしても補強材として厚みが成形物の1.5〜1
0.0倍の不織布を用いることによつて成形物中に繊維が
シートの広さ方向のみならず厚さ方向にもきわめて均一
に入り、その結果として成形物の耐落球衝撃性能が向上
することとなる。

上記各製造方法において、不織布への樹脂の含浸性を高
めるために、樹脂の粘度を調整する方法が用いられる。
なお本発明に用いられる樹脂は、不飽和ポリエステル樹
脂に限らず、フエノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラ
ミン系樹脂等いずれの熱硬化性樹脂にも利用可能であ
る。また本発明で言うポリビニルアルコール系繊維とは
ポリビニルアルコールからなる繊維は当然のこと、アセ
タール化や共重合等により変性されたポリビニルアルコ
ールからなる繊維、ポリビニルアルコールや変性ポリビ
ニルアルコールに各種物質を添加した混合物からなる繊
維などを全て包含するものである。

（発明の効果）本発明によつて得られる成形物は、次のような特長を有
する。

従来のガラス繊維マツトで補強した成形物に比べて
繊維が単繊維状態で成形物中で広さ方向および厚さ方向
に均一に分布しているため、耐落球衝撃性能に優れてい
る。

同上の理由により、成形物中での品質に斑がない。

繊維素材としてポリビニルアルコール系繊維を用い
ることによつて、ガラス繊維で補強された成形物に比べ
て機械的物性を保つたままで軽量化が可能となる。以上
説明したように、本発明はSMC製造方法、バグ成形法及
びハンドレイアツプ法等による成形物製造工程において
特別の装置及び設備改良をすることなくきわめて優れた
性能を有する成形物を製造することを可能にしたもので
ある。

以下実施例によつて更に具体的に説明する。

実施例１単繊維デニール2drで強度13g/d、ヤング率350g/dのポリ
ビニルアルコール系繊維に捲縮をかけ、繊維長80mmに切
断したものを常法によりカードにかけて、ニードルパン
チング処理をして厚さ15mm、目付け1000g/m²、緊度0.07
g/cm³の乾式不織布を得た。この不織布内において、繊
維は集束状態になつておらず、ほぼ単繊維となつて存在
していた。この不織布を、通常のSMC製造工程において
不飽和ポリエステル樹脂組成物とポリエチレンフイルム
でサンドイツチ状にはさみ込み、以下常法によつてSMC
を製造した。SMC内において繊維はSMCの厚さ方向にほぼ
単繊維状で均一に存在していた。このSMCを金型内でプ
レスし、該樹脂組成物を熱硬化させ、厚さ3mmの成形物
を得た。成形物中においても、ポリビニルアルコール系
繊維はきわめて均一に単繊維状で存在しており、厚み方
向において成形物表層部と成形物内部で繊維量及び繊維
の分散状態に差がみられなかつた。また成形物の広さ方
向においても繊維の分布状態に差がみられなかつた。

比較例１単繊維デニール2drで強度13g/d、ヤング率350g/dのポリ
ビニルアルコール系繊維を5mmに切断し、ポリビニルア
ルコール系易水溶性バインダー繊維を２重量％混合して
常法によつて湿式抄紙した。得られた湿式不織布は、厚
み4.5mm、目付け500g/m²、緊度0.11g/cm³であた。この
湿式不織布を２枚積層し、実施例１と同様に成形物を得
た。

比較例２直径13μ（繊度1.6d）、強度25g/d、ヤング率850g/dの
アラミド繊維を5mmに切断し、実施例２と同様にして、
湿式不織布を製造した。得られた湿式不織布は、厚み4.
5mm、目付け500g/m²、緊度0.11g/cm³であつた。この湿
式不織布を２枚積層し、実施例１と同様に成形物を得
た。

比較例３単繊維デニールが1drで強度15g/d、ヤング率420g/dのポ
リビニルアルコール繊維を3mmに切断し、ポリビニルア
ルコール系易水溶性バインダー繊維を10重量％混合して
常法により湿式抄紙した。得られた湿式不織布は厚み1.
8mm、目付け500g/m²、緊度0.28g/cm³であつた。この湿
式不織布を２枚積層し、以下実施例１と同様にして成形
物を得た。

比較例４単繊維デニール2dr、強度13g/d、ヤング率350g/dのポリ
ビニルアルコール系繊維と直径16μ、強度150kg/mm²、
モジユラス7000kg/mm²のガラス繊維を共に5mmに切断
し、繊維材料のうち50重量％がポリビニルアルコール系
繊維で残りの50重量％をガラス繊維にし、実施例２と同
様にして湿式抄紙した。得られた湿式不織布は、厚み3m
m、目付け500g/m²、緊度0.17g/cm³であつた。この湿式
不織布を２枚積層し、実施例１と同様にして成形物を得
た。

比較例５単繊維デニール2dr、強度13g/d、ヤング率350g/dのポリ
ビニルアルコール系繊維と、直径16μ、強度150kg/m
m²、モジユラス7000kg/mm²のガラス繊維を共に5mmに切
断し、繊維材料のうち60重量％がポリビニルアルコール
系繊維で、残りの40重量％をガラス繊維にして、実施例
２と同様にして湿式抄紙した。得られた湿式不織布は厚
み4.5mm、目付け500g/m²、緊度0.11g/cm³であつた。こ
の湿式不織布を２枚積層し、実施例１と同様にして成形
物を得た。

比較例６単繊維デニール2drで強度13g/d、ヤング率350g/dのポリ
ビニルアルコール系繊維を5mmに切断し、常法によつて
湿式抄紙した後に、湿紙にスチレンラテツクス（日本ゼ
オン（株）製商品名Mipol LX303）を噴霧し、乾燥して
厚さ3.0mm、目付け1000g/m²、緊度0.33g/cm³の湿式不織
布を得た。スチレンラテツクスの付着量は固型分で10重
量％であつた。この不織布を用いて実施例１と同様にし
てSMC、そしてそれから成形物を製造した。

得られた成形物の表層部は繊維量が少なく、第１表の様
に耐落球衝撃値は低かつた。

参考例１直径13μ、繊維長50mmのガラス繊維ストランドからなる
ガラス繊維マツトを使用してSMCを製造した。このガラ
ス繊維マツトは、市販の厚さ1.2mm、目付け500g/m²、緊
度0.41g/cm³のものを用いた。

上記実施例１および比較例１〜７において、不織布での
繊維の集束状態、成形用シートでの繊維の集束状態およ
び成形物での繊維の集束状態は共に実施例１と同様、ほ
とんど観察されず、バラバラの単繊維状態であつた。参
考例１では、ガラス繊維はストランド状で存在してお
り、成形用シート、成形物においてもこの状態であつ
た。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊度が0.1〜100デニール、繊維長１〜100m
mの繊維からなり、かつ各繊維が実質的に集束されてい
ない乾式不織布および乾式不織布に含浸された熱硬化性
樹脂組成物からなる成形物であって、繊維の30重量％以
上がポリビニルアルコール系繊維及び／又はアラミド繊
維であり、この成形物の厚み方向にほぼ均一に該繊維が
分布していることを特徴とする成形物。
【請求項２】繊維の30〜70重量％がモジュラス6000kg/m
²以上のガラス繊維、70〜30重量％がポリビニルアルコ
ール繊維である特許請求の範囲第１項記載の成形物。
【請求項３】不織布に熱硬化性樹脂組成物を含浸し、該
熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形する成
形物の製造方法において、該不織布として、繊度が0.1
〜100デニール、繊維長１〜100mmの繊維からなり、かつ
各繊維が実質的に集束されていない乾式不織布であっ
て、繊維の30重量％以上がポリビニルアルコール系繊維
及び／又はアラミド繊維であり、その厚みが該成形物の
厚みの1.5〜10倍である不織布を用いることを特徴とす
る成形物の製造方法。
【請求項４】繊維の30〜70重量％がモジュラス6000kg/m
²以上のガラス繊維、70〜30重量％がポリビニルアルコ
ール繊維である特許請求の範囲第３項記載の成形物。