JPS58209527A - 成形用複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は成形用複合材料の製造方法に関し、殊にシート
モールディングコンパウンド（ＳＭＣ）等で代表される
様な加熱・加圧成形用複合材料の品質を一段と品めるこ
とができる製造方法に関するものである。

本発明における加熱・加圧成形用複合材料とは、不飽和
ポリエステＡ／樹脂の様な熱硬化性樹脂の未硬化物と強
化用の短繊維を主構成４分とし、更に必要により充填剤
や顔料と共に均一に混線してなる潜在的に熱硬化特性を
有する波形用の複合材料を言い、これをシート状ｒＣ成
形したＳＭＣや塊状に予１１１Ｅ形したＢＭＣ（バルク
モーＭディンクコンバウンド）等を総称する。

上記の様な複合材料には、熱硬化性樹脂を半硬化させる
ことくよって増粘したものや増粘剤によって増粘したタ
イプのものがあるが、何れにしても熱硬化特性を潜有す
る非粘着性の複合材料であシ、加熱・加圧成形によって
任意の形状に成形し得ると共に、成形後は樹脂が硬化し
Ｍｔａによって与えられる補強効果とも相俟って頑強な
５３１体となる。従って自動車や各種電気製品のボディ
ーや建材、各種−歯材、運輛機材等として広く活用され
ている。また強化用の短繊維と共にガラスバルーン等の
中空微粒子を配合したものは断熱、防音特性を有すると
共に一段と＠量化されているので、その用途は更に拡大
される。

ところでこの槁の個含材料は例えば以下に示す様な方法
によって製造されるが、熱硬化性樹脂に対するｍ維や中
空微粒子の含浸混合を十分に行なうことが困難な場合が
多く、最終成形品の内部に饋細空隙ができて強度欠陥２
招いたシ寸ε稍反が低下するという間鵡が指摘されてい
る。即ち第１図はＳＭＣ０製迫活を例示するもので、図
中１は支持用無端ベルト、２，２′は支持フィルム繰出
しローラ、８，３′は熱硬化性樹脂供給部、４は畑繊維
供給部、５，５′はガイドローラ、６は７ＩＩＩＢ波形
ローラを水子。゛矢印方間に回１する支持用無端ベルト
１の上面には％まず支持フィルム練土しロー−５２から
支持フィルムＦが送り込まれ、その上に熱硬化性樹脂供
給部３から樹脂Ｒが一定音ずつ供給される。このＧ　Ｍ
Ｗ　Ｒは増粘剤等ｔ−添加混練してペースト状にしたも
の或いは半硬化させたブリプレラグであシ、この中には
必要に応じて充填剤や硬化剤等の副成分が混入されてい
る。そして該供給部８の下流側上方部には短遠維供給邪
４があシ、連続線条として送られてくる繊維をこの部分
で適当な長さに切断しつつ樹脂Ｒの上部へ供給する。

同中空微粒子を併用する場合はこの部分で短？Ｉ＆雌と
共に供給することができる。−刃支持用無端ベルト１の
上方部には支持フィルム繰出Ｌ　Ｏ−５２’と熱硬化性
樹脂供給部３′が配列されてお夛、支持フィルムＦ′の
上に前記と同様の樹脂Ｒを一定厚さとなる様に供給し、
ガイドローａ５５．５′を会てこれらを反転させな≠Ｓ
ら前記短蔽ｊ！腸の上面に積増していく。次いでこれら
の積層物を加圧成形ロー−５６によって加圧し、短繊維
層内の空隙に樹脂Ｒを行き渡らせながら所定の厚さに一
瞥してＳＭＣを得る。

ところがこの様な方法では、樹脂Ｒが高粘性のペースト
状物である為加圧工程で短繊維層内に浸入し難く％内部
に無数の空隙ができる。その結果前述のｕｎ　＜　ｇ空
隙が内部欠陥となって＠度が低下したシ、或いは成形品
の・Ｊ″法柄展を低下させるという問題を招＾ていた。

本発明者は上記の様な事情ＶＣ着目し、前述の様な欠点
を解消すべく研究を行なった＃＠巣、繊維及び／又は中
空微粒子を熱硬化性樹脂中へ配合する過程で、その表面
に未硬化状、−の熱硬化性樹脂を付着させてやれば、こ
れが後の加熱・加圧成形工程で一旦を番−シた俊嫂化し
て前記内部空隙を塞ぐので、成形品のｇ度欠陥や寸庄稍
度の問題が解消されるという事実を確認し、元に持許出
ａを行なった、１ところがその後更に研梵をｉめたとこ
ろ、（ハ）部空隙を塞ぐという前記寅脂付着の目的から
すれば１女価な熱可塑性樹脂でも十分に目的を果し得る
ことがＮ１認された。しかへ粉末状の熱可塑性樹脂をｔ
ａ維や中空微粒子に付着ざぜて混入しておけば、後の加
熱・加圧Ｗ形工稈でこれが一旦溶融した説冷却した後は
固（ｊするので、最終成形品のｃ４序゛にｔ殆んど悪影
響を及ぼすことがなく、むしろ第１図の様な万澄で得ら
れるサンドインチ伏の複合シート材料であれば、中間層
の繊維充填部の可撓性が高まって９Ｍ形品の品胃が更に
同上するという結論に達した。

本発明はこうした研究の結果児収されたものであって、
その横波は、無機質及び／若しくは有機質の繊維、又は
該繊維と無機質及び／若しくは有機質の中空微粒子金言
み、且つ未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する加熱・加
圧底形用の複合材料を製造するに当シ、前記鑞雄及び／
又は中空家粒子を熱便化性樹脂に混入する過程で、該繊
維及び／父は中空饋粒子に熱可塑性樹脂粉末を付層させ
るところに要旨が存在する。

即ち本発明では、潰維及び／又は中７：Ｉ鍛粒子をペー
ス樹脂（複合材料の主構成４分としての熱硬化性樹脂を
百う：以下間じ）に混入する過程で、その表面に熱可塑
性の樹脂粉末（以下単に樹脂粉末と言う）を付着さぞ、
電離や中空微粒子頃内に樹脂が充満される様てしている
から、これを加熱・加圧成形するとこの樹脂粉末が一旦
溶融した後冷却固化し、内部空触Ｏ極めて少ない成形品
を逼ることができる。

以下本神明で使用する原々料及び（２）唐金詳細に説明
する。

まず本発明において必須の原材料に、補強用の成域、ベ
ース樹脂及び樹脂粉末であり、６要に応じて中空餓粒子
や後述する様な副成分が用いられる。ｍ維としてはガラ
スＭ＆維が最も一般的であるが、この他各種有機繊維を
炭化焼成して得られるカーボン複軸、ボロン繊維、浴融
石英繊維、シリカ城維、アルミナＮ＆維、ジルコニア繊
維、窒化ホウ素６１１１％窒化ケイ素繊維、炭化ホウ素
繊維、炭化ケイ素繊維、アスベスト繊維、金属ｍ維等の
無機質繊維、及び麻、ビニロン、ポリアミド、ポリエス
テＶ等の天然着しくは合成の有機縁ＭＩＡを使用するこ
とができ、これらは単独で使用してもよく或いは２種以
上を混合使用してもよＡ、、尚これらの繊維は短依維と
して混入し得る他、シート材料の成形王権で長′ａ維や
そのＲ物更には不織布（マット状物を含む）等を混入さ
せることもある。

またベース樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリ
ブタジェン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポ
リイミド樹脂、ユリアーメラミン樹脂、ポリ酸無水物−
エポキシ−スチレン樹脂及びこれらの変性樹脂等、従来
から知られたすべての熱硬化性樹脂を使用することがで
き、最終成形品の要求特性に応じて最適の樹脂を選択す
ればよい。例えば優れた底形性が要求される場合は不飽
和ポリエステル樹脂、耐単耗性が要■される場合はポリ
ウレタン樹脂、防蝕・防錆性が要求される場合はエポキ
シ樹脂、耐熱性が要求される場合はポリイミド樹脂、耐
候性が要求される場合はアクリ／Ｌ／Ｍｉ！脂が夫々最
適である。

ｅＫ上記主Ｓ成々分と共に配合される副取分としては、
硬化剤、安定剤、充填剤、着色剤、増粘剤、１ｌｌＩ型
剤、１ＩｌｌＰｌ化剤等があ夛、これらは必要に応じて
適普配合される。また上記以外の副成分として極めて有
効なものにガラスバルーン、シラスバルーン、フェノ−
／Ｉ／１ｍ脂バルーン、ジビニルベンゼン−スチレン共
重合体バルーン等の無機質又は有機質の中空微粒子が挙
げられる。即ちこれらの中空微粒子は充填材として有効
である他、得られる成形品の断熱性、防音性を高めると
共に軽量化を促進し、更には成形性を高める作用も発揮
する。

次に上記Ｉｊ＆ｍ（又は中空微粒子）の表面に付着され
る樹脂粉末の材料として最も一般的なのは飽和ポリエス
テル樹脂であるが、要は加熱・加圧成形時の熱で一旦溶
−し冷却によって固化する性質をもつ熱可塑性樹脂であ
ればすべて使用することができ、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等の
ポリオレフィン糸樹脂、ポリアセタール、ポリエチレン
テレフタレート、ナイロン、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ曳化ビニリデン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、
アクリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート、
アイオノマー等が挙けられ、成形品に要求される物性（
殊に可撓性の程度）あるいはベース樹脂の種類（ベース
樹脂と親和性の蕎いものがより好ましい）等に応じて任
意の樹脂を選択すればよい。如も最終成形品に高度の剛
性が要求される場合は固化物が硬・Ｋの熱可塑性樹脂を
選択すればよく、逆に可撓性が要求される場合は固化物
がゴム状を呈する熱可ＷＰｌ：樹脂を選択するのがよい
。また必要に応じて併用される副成分の種類は、前記ベ
ース樹脂の一］収分として挙げたものと賽質的に同じで
あるが、この樹脂粉末は前述の如＜＊膳（又は中空微粒
子）の充填隙間を埋める為のものであるから、繊維や中
空微粒子を配合する必要はない。

ｆｊｉ！樹脂粉末を繊維等の表面に付着させる方法とし
ては、ｌＩＲ維等の表面に液伏接着剤を噴霧して湿潤さ
せ死後樹脂粉末を付着させる方法、あるいは繊維等に静
電気を付与して静電気的に付着させる方法等を採用すれ
ばよい。繊維に樹脂粉末を付着させる更に他の方法とし
て、ガラス醸造の製造工程でその表面に樹脂粉末を付着
させてお（万＄力Ｓある。即ちガラス繊維の製造に当っ
てはガラスぶ材を溶−させ死後微細ノズルを用いて屍引
きし、空冷する方法が採用されるが、空冷工程で壌状伸
過邪に樹脂粉末を浮遊させておき又は噴霧すれば、ガラ
ス繊維の保有熱で樹脂粉末の一部が溶融して繊維表面に
付着し、樹脂粉末で被覆されたガラス繊維を得ることが
できる。この場合、ガラス繊維の保有熱によっては樹脂
粉末が完全に溶融し膜状となってガラス繊維表面に付着
することもあるが。

この様なものでも勿論でユまわない。、従ってこのガラ
スａｍであればそのままで過当に切断して補強、繊維と
して使用することができる７、開繊ｍ姿造工程で高温状
態を経ないものでは、繊維表面に樹脂粉末不溶性の１＠
剤あるいは接青剤を付着させた後、樹脂粉末を付着させ
ればよい。

次にＳＭＣの俳造酒を例にとって本発明の方法を図面に
よシ説明する。第２図は本発明の実施例を示す概略工程
説明図であり、基本的７１−構機は第１図の例と同じで
あるので、同一部分には同一の符号を付している。本例
が＄１メ１０例と相違しまたその特徴とする部分は、ｆ
Ｊ＆維供給部４から供給される短＆維の落下位置近傍に
ａ指粉末噴虱装置７を設け、短繊維が樹脂粉末の噴霧雰
囲気中を落下する間にその表面に樹脂粉末を付着させる
。また中空微粒子を併用する場合は、短繊維と共に或い
は個別の位置から上記樹脂粉末噴霧雰囲気に中空微粒子
を落下させ、その表面に樹脂粉末を付着させる。同樹脂
粉末の付着は、前述の様にガラスＪ維又は中空微粒子の
表面を溶剤等で湿潤させて付着させたシ、あるいは静電
９Ｃを利用して行なわれる。

この様にしてＨａ（及び中空微粒子）の表面に樹脂を付
着させながらベース樹脂ＮＩＲの上面に所定の厚さとな
る様に供給した後、上面（ｊｉｌｌベース回脂及び支持
フィルムＦ′を積層し、加圧成形ローラ６によって所定
の厚さとなる様に加圧成形するが、皺姫（及び中空微粒
子）の表面に樹脂が付着されているので繊維層の間に形
成される空隙は少なくなシ、しかもｍｍ層のベース樹脂
とのなじみも艮くなるので、残された隙間へは加圧成形
工程でベース樹脂が行き渡シ易（なり、内部欠陥のない
５ｙ形材料を得ることができる。また内部の饋細空間が
激減するので底形時における寸法ｍｉも大幅に同上する
。この様にして傅たシート状の底形材料Ｖ工Ｍ次図面右
方に引き出して図示しない巻取シ機によって巻ａシ、或
いは＋１当な大きさに裁断して画一とすればよい。

同上記はＳＭＣの）進法ＫｊＭ用した場せの例であるが
、ＢＭＣを１ａする場仲も同様に理解すればよく、増粘
剤によって増粘し或いは予め半硬化させてブリプレラグ
状としたベース樹脂に繊維や中空微粒子を混入する過程
で樹脂粉末を表面に付着させればよい。但しこの場合は
ベース樹脂に繊維や中空微粒子を添加した後の混練を十
分に行なえば、ベース樹脂自体ｔ−繊！１１等の表面に
ある程度まで付着させることができる。従って本発明の
効果が最も有効に発揮されるのは、第１図に示した様に
繊維や中空微粒子を層状に供給して加圧成形するＳＭＣ
に適用した場合である５、但しＢＭＣの様な場合でもベ
ース樹脂は概して高粘度のものであり、繊維や中空微粒
子を均一に分散させるＫは相当長時開を要するが、前述
の如く表面に樹脂膜を形成しておけばベース樹脂とのな
じみがよくなって分散を効名良（行なうことができる。

本発明は概略以上の様Ｋｊｌ成されてシシ、内部欠陥が
なく寸法積度や機械的性質の卓瑚した成形品を与える熱
硬化性底形材料を提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１１は従来の加熱・那圧取形用複廿材料の釦機を例示
する概略工程図、第２図は本発明の実施例を示す概略工
程図でめる。 １・・・支持ｆ＠無端ベルト ２ｇ２’・・支持フィルム繰出しローラ８．３’−・・
ベースツ脂供給部 ４・・・帰龜柑供給部 ５．５’・・ガイドローラ ６・・・加圧成形ローラ ７・・・樹脂粉末噴霧装置 出願人　　　レーベンユーティリティ株式会社代理人　
　弁理士　枕木久−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１無機質及び／若しくは有機質の繊維、又は該繊維
   と無機質及び／若しくは有機質の中空微粒子を含み、且
   つ未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する加熱・加圧成形
   用（Ｄ複合材料を製造するに当り、前記職域及び／又は
   中空微粒子を熱硬化性樹脂に混入する過程で、　ａｉｎ
   ｉｔ＊及び／又は中空微粒子に熱可塑性樹脂粉末を付着
   させることを特徴とするｆｆ１ｌ形用複合甘料の製造方
   法。