JPH10166486A - 繊維強化樹脂成形品及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度、耐衝撃性に優れるとともに、軽量化と
製造コスト低減を達成でき、しかも、高質感である繊維
強化樹脂成形品及びその製法を提供すること。 【解決手段】 強化繊維の繊維長が表面側よりも裏面側
において長いことを特徴とする繊維強化樹脂成形品であ
る。好ましくは、繊維強化樹脂成形品の表面側の層２は
強化繊維を含まない層若しくは繊維長２〜６．５ｍｍの
強化繊維を含む層であり、前記表面側の層２の片面に繊
維長１０〜３０ｍｍの強化繊維を含む層３が積層されて
いるものである。本発明の繊維強化樹脂成形品は圧縮成
形によって製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラス繊維等の強化
繊維で強化された熱硬化性樹脂の成形品である繊維強化
樹脂成形品及びその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、浴槽、防水パン、壁パネルなどに
用いられる繊維強化樹脂成形品（以下、成形品と言うこ
とがある）は、例えば、シートモールディングコンパウ
ンド（以下ＳＭＣと略記する）を圧縮成形することによ
り製造されていた。ＳＭＣとは、不飽和ポリエステル樹
脂等の熱硬化性樹脂に開始剤、充填材などを混合したペ
ースト状の混合物を強化繊維に含浸し、両面をフィルム
で覆ってシート状とし、これを所定の温度に一定時間放
置し、化学反応によって増粘させ、粘着性のないシート
状物としたものである。そして従来は、強化繊維とし
て、例えば、６．５ｍｍ以下の長さに切断したガラス短
繊維或いは１０〜３０ｍｍの長さに切断したガラス長繊
維が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記ガラス短繊維を用
いた圧縮成形品は、表面光沢、表面平滑性、透明性、加
飾性等に優れるものの、耐衝撃性等の強度に劣り、ま
た、成形品の軽量化を図り難いといった欠点があった。
更に、成形品の製造コストも高いといった欠点があっ
た。一方、前記のガラス長繊維を用いた圧縮成形品は、
耐衝撃性等の強度に優れ、また、成形品の軽量化が図り
易く、製造コストが低いといった点では有利であった。
しかしながら、成形品の表面光沢、表面平滑性、透明
性、加飾性等に劣るという欠点があった。

【０００４】従って、本発明は、耐衝撃性等の強度、表
面平滑性などに優れるとともに、軽量化と製造コスト低
減を達成でき、しかも、高質感の外観を有する繊維強化
樹脂成形品及びその製法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化樹脂成
形品は、熱硬化性樹脂と強化繊維とを含み、強化繊維の
繊維長が表面側よりも裏面側において長いことを特徴と
する。

【０００６】また、繊維強化樹脂成形品は、好ましく
は、熱硬化性樹脂と繊維長２〜６．５ｍｍの強化繊維と
を含む層の片面側に、熱硬化性樹脂と繊維長１０〜３０
ｍｍの強化繊維とを含む層が形成されていることを特徴
とする。

【０００７】また、繊維強化樹脂成形品は、好ましく
は、熱硬化性樹脂を含み強化繊維を実質的に含まない層
の片面側に、熱硬化性樹脂と繊維長１０〜３０ｍｍの強
化繊維とを含む層が形成されていることを特徴とする。

【０００８】本発明の繊維強化樹脂成形品の製法は、熱
硬化性樹脂を含み強化繊維を実質的に含まない成形材料
又は熱硬化性樹脂と繊維長２〜６．５ｍｍの強化繊維と
を含む成形材料と、熱硬化性樹脂と繊維長１０〜３０ｍ
ｍの強化繊維とを含む成形材料とを、成形型内に配し、
圧縮成形することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に理解しやすく
するため、実施の形態について説明する。かかる実施の
形態例は、本発明の一態様を示すものであり、この発明
を限定するものではない。本発明の範囲で任意に変更可
能である。本発明の繊維強化樹脂成形品は、熱硬化性樹
脂と強化繊維とから少なくとも構成されている繊維強化
樹脂成形品であって、前記強化繊維の繊維長が、前記成
形品の表面側よりも裏面側において長いことを特徴とす
る繊維強化樹脂成形品である。表面とは、繊維強化樹脂
成形品の製品としての使用面を意味する。

【００１０】図１は、本発明の繊維強化樹脂成形品の一
実施形態例を示す断面図である。表面側よりも裏面側に
おいて強化繊維の繊維長を長くした繊維強化樹脂成形品
の形態として、例えば、次が挙げられる。好ましい第１
の例は、熱硬化性樹脂と繊維長２〜６．５ｍｍの強化繊
維とを少なくとも含む層が表面側の層２として形成さ
れ、該表面側の層２の裏面側に、熱硬化性樹脂と繊維長
１０〜３０ｍｍの強化繊維とを少なくとも含む層が裏面
側の層３として形成されている繊維強化樹脂成形品であ
る。好ましい他の例は、熱硬化性樹脂を少なくとも含み
強化繊維を実質的に含まない層が表面側の層２として形
成され、該表面側の層２の裏面側に、熱硬化性樹脂と繊
維長１０〜３０ｍｍの強化繊維とを少なくとも含む層が
裏面側の層３として形成されている繊維強化樹脂成形品
である。裏面側の層３は、表面側の層２の裏面に直接積
層されていることが好ましい。また、強化繊維を実質的
に含まないとは、強化繊維の含有量が１重量％未満であ
ることを意味する。なお、図１には、表面側の層２、裏
面側の層３の各々の層は単一の層として示されている
が、表面側の層２、裏面側の層３の各々は２以上の層か
ら構成されてもよい。

【００１１】前記の強化繊維は、熱硬化性樹脂を強化
（補強）するための繊維状の材料であって、その例はガ
ラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維、アラミッド繊維
等の有機繊維である。なかでも、ガラス繊維を強化繊維
として用いると、耐衝撃強度、耐薬品性、耐久性等に優
れた成形品を得ることができる。

【００１２】表面側の層２に強化繊維を含有させる場合
は、繊維長２〜６．５ｍｍの強化繊維を用いることが好
ましい。そして、表面側の層２中の強化繊維の含有量は
０〜２０重量％、好ましくは、１〜１０重量％である。
含有量が少ないと、衝撃強度が改良されない、或いは、
成形時のクラック発生の原因となる。繊維長が２〜６．
５ｍｍと短いので、成形品の表面の平滑性、光沢等は低
下し難いが、２０重量％を超えると表面の平滑性、光沢
が低下し易い。

【００１３】裏面側の層３には、繊維長１０〜３０ｍｍ
の強化繊維を含有させる。繊維長が１０ｍｍ未満である
と強度、剛性、成形時のクラック等が改良され難いし、
３０ｍｍを超えると、表面側の層２の表面平滑性、成形
時の流動性、リブ部等への充填性等が低下し易い。そし
て、裏面側の層３中の強化繊維の含有率は１５〜４０重
量％、好ましくは、１５〜３０重量％である。このよう
に繊維長が長く含有量が高いと、裏面側の層３の厚みが
薄い場合でも成形品は耐衝撃性等の強度に優れる。

【００１４】繊維長１０〜３０ｍｍの強化繊維を含む層
３の厚みｔ₁は、成形品の全厚み（トータル厚み）ｔの
１０〜９０％の厚みとすることが好ましい。繊維長１０
〜３０ｍｍの強化繊維を含む層３の厚みが９０％を超え
ると、表面側の層２を均一な層とすることが困難であ
る。１０％未満であると、圧縮成形時に成形品にクラッ
クが生じ易いとともに耐衝撃性等が改良され難い。

【００１５】前記の熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエ
ステル樹脂、或いは、エポキシアクリレート（ビニルエ
ステル樹脂）、ウレタンアクリレート樹脂等のアクリレ
ート樹脂（アクリル樹脂）等の熱硬化性の樹脂が挙げら
れる。不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等は容易
に熱硬化し、また、耐薬品性、耐久性に優れた成形品を
与えるので、熱硬化性樹脂として好ましい。熱硬化性樹
脂は開始剤（硬化剤）を用いて、通常、硬化される。熱
硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化促進剤、低収縮
剤、離型剤、紫外線吸収剤、増粘剤、染顔料、無機充填
剤、粒状加飾剤等の添加剤が添加される。粒状加飾剤の
例は、着色マイカ、透明マイカ、着色アルミフレーク、
ガラスフレーク等の無機系フレーク状物、着色樹脂フィ
ルム若しくは着色繊維の切断品等のリン片状加飾材料又
は天然石若しくは着色樹脂などの粉砕品である。無機充
填剤（フィラー）は、表面側の層２、裏面側の層３の各
層中に３０重量％以上含ませることが好ましい。

【００１６】不飽和ポリエステル樹脂として公知のもの
を用いることができる。不飽和ポリエステル樹脂とは、
例えば、エチレングリコール等のポリオールと、無水マ
レイン酸、フマール酸等の不飽和ポリカルボン酸と、ア
ジピン酸、オルソフタル酸等の飽和ポリカルボン酸とを
共縮合して得られた樹脂液に、スチレン、メチルメタク
リレート等のエチレン性二重結合を有するモノマーを添
加したものである。

【００１７】不飽和ポリエステル樹脂等に添加される添
加剤として公知のものを用いることができ、例えば、開
始剤としてはＴＭＰＯ、ＴＭＰＢが、硬化促進剤として
はナフテン酸コバルト（６％液）が、低収縮剤としては
ポリスチレン、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、飽和
ポリエステルが、内部離型剤としてはステアリン酸亜鉛
が、増粘剤としては酸化マグネシウムが、無機充填剤と
しては水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラス、
シリカ等であって粒径が数μ〜数十μの微粉体が、挙げ
られる。

【００１８】本発明の繊維強化樹脂成形品は、熱硬化性
樹脂を含み、強化繊維を実質的に含まない成形材料或い
は熱硬化性樹脂と２〜６．５ｍｍの繊維長の強化繊維と
を少なくとも含む成形材料（以下、表面層材ということ
がある）と、熱硬化性樹脂と１０〜３０ｍｍの繊維長の
強化繊維とを少なくとも含む成形材料（以下、裏面層材
ということがある）とを成形型内に重ねて配し、或いは
表面層材と裏面層材とを予め積層したシート状物を成形
型に供給して成形型内に配し、これら成形材料を圧縮成
形して熱硬化性樹脂を硬化させることにより製造でき
る。表面層材により、成形品の表面側の層２を形成さ
せ、裏面層材により裏面側の層３を形成させる。ガラス
繊維を含む表面層材、裏面層材は、例えば、、強化繊維
と熱硬化性樹脂液、開始材、無機充填剤等とを混合して
ペースト状混合物とし、次いで、該混合物を強化繊維に
含浸或いは強化繊維と混合することによりシート状或い
はバルク状の成形材料として得ることができる。

【００１９】本発明の繊維強化樹脂成形品は、例えば、
成形型内に前記の裏面層材を置き、該裏面層材の上に前
記の表面層材を重ねて置き、次いで型締めして圧縮成形
することにより裏面層材と表面層材とを熱硬化させて固
化させ接着させ、型内から成形品を取り出すことにより
製造できる。

【００２０】本発明に係わる成形品は耐衝撃性等に優
れ、しかも、軽量、高質感であるので、キッチン及び浴
室等のカウンター等として好適に用いることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。以下の試験
例において、％、部は全て重量％、重量部を意味する。 ー試験例１〜５ー 成形品の構成と耐衝撃性等との関係を明らかにするため
に、表２に示すように、試験例１〜５の５種類の成形品
を製造した。そのために、表１に示す配合の表面層材
Ａ、表面層材Ｂ、裏面層材Ｃをまず準備した。

【００２２】表面層材Ａの作製；繊維長１／８インチの
ガラス繊維を含む組成物である表面層材Ａを次のように
して準備した。則ち、表１に示すように、水酸化アルミ
ニウム６５％、低収縮剤５％、硬化剤（開始剤）０．３
％、増粘剤０．２％、離型剤１．０％及び着色剤（顔
料）１．５％を、不飽和ポリエステル樹脂液２２％と混
合して攪拌することによりペースト状の混合物とし、該
混合物にガラス繊維（１／８インチの長さに切断したも
の）５％を混合することにより作製した。

【００２３】表面層材Ｂの作製；水酸化アルミニウム６
５％の代わりに水酸化アルミニウム７０％を用い、ガラ
ス繊維５％を用いなかった以外は、表面層材Ａと同じよ
うにして、ガラス繊維を含まない表面層材Ｂを作製し
た。

【００２４】裏面層材Ｃの作製；表１に示すように、炭
酸カルシウム４０％、低収縮剤１０％、硬化剤０．３
％、増粘剤０．２％、離型剤１．０％及び着色剤１．５
％を、不飽和ポリエステル樹脂液２２％と混合し攪拌す
ることによりペースト状の混合物とし、該混合物をガラ
ス繊維（１インチ長さに切断したガラス繊維）２５％に
含浸させて、シート状物とすることにより裏面層材Ｃを
作製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】前記の表面層材Ａ、表面層材Ｂ、裏面層材
Ｃを用いて、表２に示す試験例１〜５の成形品を圧縮成
形した。そのために、圧縮成形用の平板成形金型を準備
した。平板の圧縮成形条件は表２に示す通りであって、
上型（製品の使用面を成形するための型）の温度は１４
０゜Ｃ、下型（製品の裏面を成形するための型）の温度
は１３０゜Ｃとし、加圧力（圧縮成形圧）は８０ｋｇ／
ｃｍ²とし、加圧時間は成形品の厚み４〜８分とした。
なお、終了の型締め速度（２速）を３０ｍｍ降下に付き
３０秒とし、型締めを行った。その時の真空引きはー５
００ｍｍＨｇの減圧で行った。また、成形品の裏面側の
層３、表面側の層２の各々の厚み、トータル厚みは、金
型間に置く、裏面層材Ｃ、表面層材Ａ、表面層材Ｂの量
を変えることにより調整した。

【００２７】試験例１〜５の成形品は、次のようにして
成形した。 試験例１の成形品；平板成形用金型の下型の上に裏面層
材Ｃを置き、該裏面層材Ｃの上に表面層材Ａを重ねて置
き、次いで、上型を降下させて型締めし、前記成形条件
で圧縮成形して、裏面層材Ｃと表面層材Ａとを熱硬化さ
せ接着させた。その結果、図１に示すように、裏面側の
層３が表面側の層２の片面に積層されている複層構造の
繊維強化樹脂成形品（トータル厚みは８ｍｍ）であっ
て、表面側の層２は不飽和ポリエステル樹脂の硬化物と
繊維長１／８インチのガラス繊維（３．１８ｍｍの長さ
に切断した繊維）とを含み、裏面側の層３は不飽和ポリ
エステル樹脂の硬化物と繊維長１インチ（２５．４ｍ
ｍ）のガラス繊維とを含み、表面側の層２の厚み分率は
７５％（６ｍｍ厚み）であり、裏面側の層３の厚み分率
は２５％（２ｍｍ厚み）である繊維強化樹脂成形品（成
形品）が得られた。

【００２８】試験例２の成形品； 金型間に置く、裏面
層材Ｃ、表面層材Ａの量を半減した以外は、試験例１と
同様にして、複層構造の試験例２の成形品を成形した。
得られた成形品は厚みが４ｍｍであり、表面側の層２の
厚みは３ｍｍで、裏面側の層３の厚みは１ｍｍであった
以外は試験例１と同様な構成であった。

【００２９】試験例３の成形品；平板成形用金型の下型
の上に裏面層材Ｃを配し、該裏面層材Ｃの上に表面層材
Ｂを重ねて配し、次いで、上型を降下させて型締めし、
裏面層材Ｃと表面層材Ｂとを金型内で圧縮成形して裏面
層材Ｃと表面層材Ｂとを熱硬化させ接着させた。その結
果、図１に示すように、表面側の層２の片面に裏面側の
層３が積層されている複層構造の成形品（厚みは５ｍ
ｍ）であって、表面側の層２は不飽和ポリエステル樹脂
の硬化物を含むがガラス繊維を含まない層であり、裏面
側の層３は不飽和ポリエステル樹脂の硬化物と繊維長１
インチのガラス繊維とを含み、表面側の層２の厚み分率
は８０％（４ｍｍ厚み）であり、裏面側の層３の厚み分
率は２０％（１ｍｍ厚み）である成形品が得られた。

【００３０】試験例４の成形品；下型の上に表面層材Ａ
のみを置き、次いで、圧縮成形することにより得た。そ
の結果、不飽和ポリエステル樹脂の硬化物と繊維長１／
８インチのガラス繊維とを含む単一な層からなる単層構
造の成形品（厚みは４ｍｍ）であって、複層構造を有さ
ない成形品が得られた。

【００３１】試験例５の成形品；下型の上に表面層材Ａ
のみを置き、次いで、圧縮成形することにより得た。但
し、表面層材Ａの量は試験例４の２倍量とした。 その
結果、成形品の厚みが８ｍｍである以外は試験例４と同
じ単層構造の成形品が得られた。

【００３２】試験例１〜５の成形品について落球衝撃強
度を測定した。 測定条件；重さ１ｋｇの鋼球を、上型により成形された
面（表面側の層２の表面）上に高さを変えて落下させ、
落球高さと成形品の割れの発生の有無を測定した。成形
品の構成、圧縮成形条件とともに、落球衝撃強度の測定
結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】試験例１と試験例５の成形品の落球衝撃強
度を比較すると、成形品のトータル厚みはともに８ｍｍ
であるにもかかわらず、試験例１の成形品の場合は落球
高さ１００ｃｍの落球衝撃では割れは発生しなかった
が、試験例５の単層構造の成形品では落球高さ１００ｃ
ｍで割れが発生した。このことは繊維長１インチのガラ
ス繊維を含む裏面層材Ｃにより形成された層３（厚み２
ｍｍで）が、試験例１の優れた耐衝撃強度に寄与したこ
とを示している。

【００３５】試験例２と試験例４の成形品の落球衝撃強
度を比較すると、成形品のトータル厚みはともに４ｍｍ
であるにもかかわらず、試験例２の複層構造の成形品の
場合は８０ｃｍの落球衝撃では割れは発生しなかった
が、試験例４の単層構造の成形品では４０ｃｍで割れが
発生した。則ち、繊維長１インチのガラス繊維を含む裏
面層材Ｃにより形成された層３（厚み１ｍｍで）は、試
験例２の優れた耐衝撃強度に寄与した。

【００３６】試験例２（厚み４ｍｍで重量１．８ｋｇ）
と試験例５（厚み８ｍｍで重量３．６ｋｇ）の成形品の
落球衝撃強度を比較すると、試験例２と試験例５とは同
程度の落球衝撃強度を有していることが判る。則ち、強
度的には、試験例５の単層構造の成形品に比較して、試
験例２の複層構造の成形品は厚みが半分され軽量化され
た成形品であると言える。このことは、裏面層材Ｃによ
り形成された厚み１ｍｍの層（１インチ長のガラス繊維
を含む）は、繊維長１／８インチのガラス繊維を含み厚
みが５ｍｍの層に強度的には匹敵することを示してい
る。

【００３７】試験例３の成形品（トータル厚みは５ｍｍ
で重量は２．２５ｋｇ）は、試験例５（厚み８ｍｍで重
量は３．６ｋｇ）と同程度の落球衝撃強度を有した。と
ころで、試験例３の複層構造の成形品の構成は、ガラス
繊維を含まない厚み４ｍｍの層を表面側の層２とし、該
表面側の層２の裏面に、繊維長１インチのガラス繊維を
含む厚み１ｍｍの層（該層中のガラス繊維の含有率は２
５％）を裏面側の層３として積層した構成である。以上
より、ガラス繊維を含まない層の裏面に、繊維長１イン
チのガラス繊維を含む層を積層すれば、繊維長１／８イ
ンチのガラス繊維を全体にわたって含む単層構造の成形
品（例えば、試験例５の成形品）よりも、成形品の厚み
を薄くでき軽量化できることが判る。

【００３８】試験例３の成形品の表面層はガラス繊維を
含まない、ち密な層であったので、試験例５の成形品と
比較して、表面の平滑性に優れ、また外観においても高
質感のものが得られた。なお、ガラス繊維を含まない系
を表面層に使用したものは、補修性（後加工性）に優れ
る。一方、ガラス繊維を含む系を表面層に使用したもの
は、サンディングで最表面部を削り落とすとガラス繊維
が露出するので、表面に光沢を再び持たせることができ
ない。ところで、表面層材Ａ、表面層材Ｂ、裏面層材Ｃ
のうちでは、裏面層材Ｃ（いわゆるＳＭＣ）が材料コス
トが最も低く、表面層材Ａと表面層材Ｂ（ともにＢＭ
Ｃ）はほぼ同等である。従って、試験例５と試験例３の
材料コストを比較すると、試験例３は裏面層材Ｃを用い
ているので、試験例５の場合よりも材料コストを低くす
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の繊維強化樹
脂成形品は、耐衝撃性等の強度、表面平滑性等に優れる
とともに、軽量化と製造コストの低減を達成でき、しか
も、高質感である。また、本発明の製法によると、前記
の繊維強化樹脂成形品が容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる繊維強化樹脂成形品の模式的
断面図である。

【符号の説明】

１・・繊維強化樹脂成形品（成形品）、２・・表面側の
層、３・・裏面側の層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂と強化繊維とを含み、強化
   繊維の繊維長が表面側よりも裏面側において長いことを
   特徴とする繊維強化樹脂成形品。
2. 【請求項２】 熱硬化性樹脂と繊維長２〜６．５ｍｍの
   強化繊維とを含む層の片面側に、熱硬化性樹脂と繊維長
   １０〜３０ｍｍの強化繊維とを含む層が形成されている
   ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
3. 【請求項３】 熱硬化性樹脂を含み強化繊維を実質的に
   含まない層の片面側に、熱硬化性樹脂と繊維長１０〜３
   ０ｍｍの強化繊維とを含む層が形成されていることを特
   徴とする繊維強化樹脂成形品。
4. 【請求項４】 熱硬化性樹脂を含み強化繊維を実質的に
   含まない成形材料又は熱硬化性樹脂と繊維長２〜６．５
   ｍｍの強化繊維とを含む成形材料と、熱硬化性樹脂と繊
   維長１０〜３０ｍｍの強化繊維とを含む成形材料とを、
   成形型内に配し、圧縮成形することを特徴とする繊維強
   化樹脂成形品の製法。