KR20020080229A - 섬유 강화 플라스틱 성형품, 그 제조 방법 및 그것을사용한 몰드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도 변화에 대해 안정한 표면 평활성을 갖고, 내블리스터성이 우수한 섬유 강화 플라스틱 성형품과 그 제조 방법 및 그것을 사용한 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드(MOLD)에 관한 것이다. 상기 섬유 강화 플라스틱 성형품은 고분자 재료로 되는 표층(A), 중간층(B), 및 섬유 강화 플라스틱층(C)을 갖고, 상기 중간층(B)이 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소(thixo) 부여재로 되는 중간층용 조성물의 경화물로 되고, 상기 경화성 수지 조성물은, 그 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있고, 상기 충전재의 함유량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 30~150중량부이고, (4) 상기 틱소 부여재의 함유량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 1~4중량부이다.
Description
본 발명은 온도 변화에 대해 안정한 표면 평활성을 갖고, 내블리스터성이 우수한 섬유 강화 플라스틱 성형품과 그 제조 방법 및 그것을 사용한 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드에 관한 것이다.
섬유 강화 플라스틱 성형품은 의장성(착색, 무늬 내기), 내후성, 내열 수성, 내약성, 내오염성을 얻을 목적으로, 필요에 따라 겔 코트 수지의 경화물층이 설치된다. 이 경화물층은 용도, 성능에 따라, 불포화 폴리에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트 등 혹은 이들의 혼합물, 중합성 불포화 단량체, 경화 촉진제, 경화제, 필요에 따라 안료 등으로 되는 상온에서 경화 가능한 수지 조성물을 몰드에 분사하여, 미리, 0.3~0.5mm 두께 정도의 경화 피막으로서 형성하고, 통상, 다음 공정에서 적층시키는 섬유 강화 플라스틱층의 경화와 함께, 일체화하여 성형품으로 된다.
이러한 섬유 강화 플라스틱 성형품을 성형하는 경우, 통상 핸드레이업 성형이나 스프레이업 성형으로 행하여지고, 전자의 성형에서는 섬유 길이가 약 2인치의 촙 스트랜드 매트 및 또는 로빙 크로스 등에, 후자의 성형에서는 약 1인치의 촙 스트랜드에, 탈포 롤러를 사용하여 상온 경화 가능한 중합 경화성 불포화 수지 조성물을 함침시키고, 경화 후, 탈형하여 성형품을 얻는 일반적인 방법으로 실시한다.
이 때, 섬유 강화 플라스틱층의 경화 수축을 미크로한 시점에서 관찰하면, 섬유 강화재 부근과 수지 리치부에서는 경화 수축에 차이가 생기고, 그 결과, 겔 코트 수지층을 이 섬유 강화 플라스틱층으로 피복해도, 겔 코트 수지층 면에 섬유 강화재의 배향 패턴이 요철로서 부풀어 오르는 파이버 패턴의 프린트-스루(print-through)라 불리는 외관 불량의 문제가 발생한다. 이러한 성형품의 표면 평활성을 손상하는 외관 불량은 그 정도에 따라, 연마 등의 수정을 가하는 경우가 있어, 그 수정에 많은 시간과 노력이 소비되고 있다. 또한, 겔 코트 수지 경화물층의 표면이 탈형 직후에 평활하여도, 성형품의 표면 평활성은 섬유 강화 플라스틱층의 경화가 진행됨에 따라, 손상되는 경우가 있다.
상기 겔 코트 수지는 통상 충전재를 5중량% 이하 함유하기 때문에, 상기 파이버 패턴의 프린트-스루로 인한 외관 불량의 문제를 해결할 수 없다. 또, 충전재를 다량으로 함유하면, 겔 코트층으로서 요구되는 섬유 강화 플라스틱 성형품의 최외층의 수려함이 손상되는 문제가 발생한다.
또한, 본 발명자들은 폴리스티렌, 폴리초산비닐 등의 열가소성 플라스틱을 저수축화제로서 첨가함으로써, 혹은 특개평4-198209호 공보에 기재된 저수축성의 디시클로펜타디엔계 불포화 수지 조성물을 사용함으로써, 성형품의 표면 평활성을향상시킴을 검토했다.
그러나, 열가소성 중합체를 저수축화제로서 첨가하면, 중합 경화성 불포화 수지 조성물과 열가소성 중합체의 상용성이 나쁘기 때문에, 열가소성 중합체의 분리가 생기고, 그 결과 균일한 경화물을 얻을 수 없었다.
또, 저수축성의 디시클로펜타디엔계 불포화 수지 조성물을 사용한 경우, 표면 평활성은 한번에 적층하는 두께, 성형 온도, 적층 종료로부터 탈형하기까지의 시간 등의 성형 조건에 의해 크게 영향을 받는다. 또한, 탈형 시점의 경화가 불충분한 경우, 종래의 불포화 수지 조성물과 마찬가지로, 성형품의 표면 평활성이 경시적으로 악화된다.
또 용도에 따라서는, 일단, 성형품을 제작한 후, 고의장성, 고내후성의 고외관 품질을 얻기 위해서 겔 코트 수지 경화물층의 외장에 착색된 아크릴우레탄 도료 등의 도장재를 도포하는 경우가 있지만, 이 경우에도, 성형품의 겔 코트 수지 경화물층의 평면 평활성이 떨어짐에 기인하여, 도장 후의 제품의 외관 표면 평활성이 떨어지는 문제가 발생하였다.
그런데, 일반의 섬유 강화 플라스틱 성형품은 겔 코트 수지 경화물층 및 섬유 강화 플라스틱층으로 되는 섬유 강화 플라스틱제의 성형 몰드를 사용하여, 적층 성형 방법으로 얻어지고 있다. 그러나, 이 섬유 강화 플라스틱제의 성형 몰드도 상술한 문제와 동일하게, 겔 코트 수지 경화물층 이면의 섬유 강화 플라스틱층의 경화 수축에 의해, 높은 표면 평활성을 갖는 섬유 강화 플라스틱제의 성형 몰드를 제작함은 곤란하였다. 성형되는 성형품의 외관 품질 및 표면 평활성은 성형 몰드의 표면 상태에 영향을 받기 때문에, 표면 평활성이 손상된 성형 몰드를 사용하여 성형품을 제작하면, 이 성형 몰드의 표면이 성형품의 표면에 전사되어, 표면 평활성이 손상된 성형품이 얻어진다. 이 때문에 얻어진 성형 몰드의 표면을 연마하여 수정함으로써, 표면 평활성이 높은 성형 몰드를 제작하여 사용하고 있다. 그러나, 섬유 강화 플라스틱제의 성형 몰드는 가열 성형, 또는 경화 발열을 동반하는 성형에서, 온도 변화에 수반하여, 성형 몰드 자체의 표면 상태가 변형하기 때문에, 연마에 의해 얻어진 표면 평활성이 손상되고, 결과적으로 표면 평활성이 손상된 성형품이 얻어지게 된다. 이 때문에, 표면이 온도 변화의 영향을 받지 않은 섬유 강화 플라스틱 성형 몰드가 요망되고 있었다.
본 발명의 목적은 온도 변화에 대해서 안정한 표면 평활성을 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 온도 변화에 대해서 안정한 표면 평활성 갖는 동시에 성형 조건의 변동에 대해서도 안정한 표면 평활성을 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 즉 표면이 온도 변화의 영향을 받지 않아서 평활성이 우수한 성형품으로써, 이면의 섬유 강화 플라스틱층의 블리스터의 발생이 없고 표면층의 크랙의 발생을 방지할 수 있는 섬유 강화 플라스틱 성형품을 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 성형품의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명자들은 이들 과제에 대해서 예의 연구한 결과, 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전제와 틱소 부여재로 되는 특정의 조성물을 사용하고, 성형품의 표층과 섬유 강화 플라스틱층 사이에 경화된 중간층을 설치함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있음을 알아내서, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 고분자 재료로 되는 표층(A), 중간층(B), 및 섬유 강화 플라스틱층(C)을 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품에서, (1) 상기 중간층(B)이 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소 부여재로 되는 중간층용 조성물의 경화물로 되고, (2) 상기 경화성 수지 조성물이 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있고, (3) 상기 충전재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 30~150중량부이고, (4) 상기 틱소 부여재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 1~4중량부인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 성형품 및 이것을 사용한 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드를 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 몰드 내면에 겔 코트 수지로 표층(A)을 형성하고, (2) 그 다음에 상기 표층(A) 위에 중간층용 조성물을 분사한 후에 경화시켜 중간층(B)을 형성하고, (3) 그 다음에 상기 중간층(B) 위에 섬유 강화재와 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지를 함유하는 경화성 수지 조성물을 경화시켜 섬유 강화 플라스틱층(C)을 형성함으로써 섬유 강화 플라스틱 성형품을 제조하는 방법으로서, (4) 상기 중간층용 조성물이 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소 부여재로 되며, (5) 상기 경화성수지 조성물이, 그 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있고, (6) 상기 충전재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 30~150중량부이고, (7) 상기 틱소 부여재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 1~4중량부인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 성형품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명을 상세하게 설명하기 앞서, 본 발명에서 사용하는 기술 용어의 정의에 대해서, 이하에 설명한다.
[주형판]
"주형판"이란 기술 용어는, 이하의 "일본 공업 규격 JIS-K-6919 5.2.3 시험편의 제작방법"에 준거한 하기의 방법에 의해 제작되는 주형판을 의미한다.
(1) 왁스 등 이형제로 표면 처리된 평활성이 좋은 2매의 유리판을 준비한다.
(2) 이 유리판의 사이에 두께 3.0±0.2mm의 U자형 스페이서를 클램프에 끼워서 스페이서와 유리판을 간극없이 밀착시켜 주형 몰드를 제작한다.
(3) 경화 촉진제 및 경화제가 배합된 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물을 진공 탈포한 후, 이 수지 조성물을 주형 몰드의 개구부로부터 주입하고, 상온에서 경화 발열을 마칠 때까지 방치한다.
(4) 이 주형 몰드는, 그 후 120℃×2시간의 후경화(애프터 큐어) 처리를 행한 후, 상온에서 주형 몰드를 해체하여 주형판을 얻었다.
[인장 신율]
"인장 신율"이란 기술 용어는 이하의 "일본 공업 규격 JIS-K-7113 인장 시험방법"에 준거한 하기의 방법에 의해 측정한 인장 신율을 의미한다.
(1) <시험편의 제작>
상기 주형판으로부터 175mm ×(20±0.5)mm ×3mm의 스트라이프편을 잘라내고, 중심부에 폭 10±0.5mm의 평행 부분을 길이 방향으로 60±0.5mm 설치한 덤벨 형상의 시험편을 제작한다. 이 때, 원래의 스트라이프폭 20mm로부터 10mm로의 폭 감소는 반경 60mm의 곡율로 한다.
상기 형상으로 시험편을 절삭 가공한 후, #400~#800 샌드페이퍼로 시험편 단부를 처리한다.
(2) <시험 방법>
상기 시험편의 평행 부분의 두께, 폭을 마이크로미터로 계측한다.
상기 시험편의 평행 부분에 표선간 50mm의 신장계를 세트하고, 시험편의 양단으로부터 30mm의 위치를 시험 지그에 끼워서, 5mm/min로 잡아 당겼다.
이 때의 최대 하중을 평행부 단면적으로 나눈 값을 "인장 강도", 파단 시점에서의 신장을 "인장 신율"로 했다.
[바콜 경도]
"바콜 경도"란 기술 용어는 이하의 "JIS-K-7060 바콜 경도"에 준거한 하기의 방법에 의해 측정한 바콜 경도를 의미한다.
(1) 미국 바바 콜만 사제의 GYZJ-934-1형 경도계 및 GYZJ-935형 경도계를 사용하여, 상기 주형판의 표면 경도를 측정한다. 그 때, GYZJ-934-1 형 경도계에 의하여 얻어지는 경도를 HBI-A 값 "바콜 경도 A값"로 하고, GYZJ-935형 경도계에 의하여 얻어지는 경도를 HBI-B 값 "바콜 경도 B값"로 했다.
(2) 측정은 상기 주형판에 대해 10점 이상을 행했다. 각각의 측정 결과의 평균치를 "바콜 경도(A값), 바콜 경도(B값)"이라 했다.
[열변형 온도]
"열변형 온도"란 기술 용어는 이하의 "JIS-K-7207 하중 휨 온도"에 준거한 하기의 방법에 의해 측정한 "하중 휨 온도"를 의미한다.
(1) <시험편의 제작>
상기 주형판으로부터, 길이 130mm이상, 폭 12.7mm, 두께 3.0±0.2mm의 스트라이프를 잘라내서 시험편으로 하고, #400~#800의 샌드페이퍼로 시험편 절삭 단부를 처리한다.
(2) <측정 준비>
상기 시험편은 높이 12.7mm가 되도록 폭방향으로 세우서, 스팬 100mm의 지지대에, 유조중에 침지했다.
상기 시험편의 중심부로의 하중을 P로 하였을 때, P(kg)=2×18.5× [폭(0.3±0.02cm)]×[높이(1.27cm)]2/[3×10cm]-(하중용 지그 kg)가 된다. 이 하중을 이 시험편 중심부에 걸고, 하중 지그를 통해서 시험편의 휨을 검지하는 다이얼 게이지를 세트한다.
(3) 이 시험편에 휨이 발생하였을 때의 유(油) 온도를 측정하기 위해서, 유조의 시험편 중심부의 바로 근처에 온도계를 세트했다.
(4) <측정>
유조의 유온도를 +2℃/min로 승온하고, 다이얼 게이지가 0.26mm의 휨값을 나타낸 때의 유온도를 "하중 휨 온도", 즉 "열변형 온도"로 했다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형품을 구성하는 표층(A), 중간층(B), 섬유 강화 플라스틱층(C)에 대해서, 이하에 설명한다.
본 발명의 고분자 재료로 되는 표층(A)은 온도 변화에 대해 안정한 표면 평활성, 즉 표면이 온도 변화의 영향을 받지 않아 평활성이 우수한 고분자 재료가 바람직하게 사용된다. 바람직하게는 도막, 필름, 겔 코트 수지 경화물 중 어느 하나로 형성되는 것이다. 이 도막은 예를 들어, 아크릴 수지계, 에폭시 수지계, 우레탄 아크릴 수지계, 폴리에스테르 수지계 등의 도료를 중간층(B) 위에 스프레이 등의 수단으로 도포함으로써 형성시킨 것이다. 또한, 필름은 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리아크릴 등의 플라스틱 필름, 바람직하게는 착색된 플라스틱 필름이다. 겔 코트 수지 경화물은 상온 경화 가능한 후술하는 중합 경화성 수지 조성물로 되는 겔 코트재를 스프레이에 의해 이형 처리한 몰드면에 분사하여, 바람직하게는 0.1~1.0mm, 보다 바람직하게는 0.3~0.5mm의 두께 정도의 경화물층으로서 형성되는 것이고, 본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형품의 고생산성이나 고성능의 관점에서 바람직하게 사용된다. 또한, 표층(A)이 필름인 경우, 중간층(B)과의 사이에 프라이머층 또는 접착층을 거쳐서 접합하는 것이 바람직하다.
상기의 표층(A)에 사용되는 중합 경화성 수지 조성물은 후술하는 불포화 폴리에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르아크릴레이트 또는 이들 혼합물 등으로부터 성능, 용도에 따라 선택되는 중합 경화성 불포화 수지와 후술하는 중합성 불포화 단량체를 주성분으로 하는 상온에서 액상의 경화성 불포화 수지 조성물이다. 또한 이 수지 조성물에는 틱소 부여재로서, 흄드 실리카로 대표되는 실라놀기를 갖는 산화 규소(SiO2) 혹은 무기 벤토나이트 화합물 등을 혼합 사용하여 틱소성을 부여하고, 필요에 따라 안료를 첨가함으로써 착색시킨 것이다.
이 경화성 수지 조성물의 시판품으로는 폴리라이트 GC-130, GC-230, GC-251, GC-505, GC-560(모두 다이니폰잉키가카쿠고교(주) 제품) 등의 겔 코트재를 들 수 있다.
표층(A)은 단일색, 투명, 반투명, 부분적으로 투명, 부분적으로 반투명이라도 좋고, 또는, 착색, 디자인, 무늬 등의 장식 수단의 유무에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용하는 중간층(B)은 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소 부여재로 되는, 섬유 강화재를 함유하지 않는 중간층용 조성물의 경화물로 된다. 이 중간층용 조성물은 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서, 충전재 30~150중량부 및 틱소 부여재 1~4중량부를 함유한다. 상기 경화성 수지 조성물은 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있다. 이러한 바콜 경도(B값)는 비교적 유연한 것으로부터 비교적 딱딱한 것의 경도를 나타낼 수 있다. 바콜 경도(B값)는 바콜 경도(A값)로 표시할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 경화성 수지 조성물은 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 30이상의 바콜 경도(A값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 경화에 의해 열변형 온도가 60℃이상 및 인장 강도가 10MPa이상이 되는 주형판을 형성할 수 있는 경화성 수지 조성물이 바람직하다.
본 발명의 중간층(B)으로 사용하는 중합 경화성 불포화 수지는 바람직하게는 불포화 폴리에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이다. 본 발명에서 사용되는 경화성 수지 조성물은 바람직하게는 이들 중합 경화성 불포화 수지 45~75중량%과 중합성 불포화 단량체 65~25중량%을 함유하는 상온에서 액상인 것이다. 경화성 수지 조성물에 경화 촉진제와 경화제를 첨가하여 경화시킨 주형판은 인장 신율이 2~50%, 바람직하게는 3~20%, 보다 바람직하게는 3~10%이다. 또한, 이 주형판의 인장 강도가 10Mpa이상, 바람직하게는 10MPa~100MPa이고, 바콜 경도(A값)가 30이상, 바람직하게는 35~55이고, 바콜 경도(B값)가 50이상, 바람직하게는 50~95이다. 주형판의 인장 강도가 10MPa미만에서는 몰드로서 강도가 부족하고, 100MPa보다 크면 과잉 설계이다. 바콜 경도(A값)가 30미만에서는 성형품의 표면이 온도 변화의 영향을 받기 때문에 표면 평활성이 손상되는 경우가 있다. 이 주형판은 열변형 온도가 바람직하게는 60℃이상, 보다 바람직하게는 90℃이상이다. 또한, 상기 중합 경화성 불포화 수지는 바람직하게는 에폭시(메타)아크릴레이트의 단독 또는 다른 중합 경화성 불포화 수지의 혼합물을 선택하는 것이 바람직하다. 이 선택에 의해, 본 발명의 성형품은 비교적 높은 강도와 열변형 온도(하중 휨 온도, HDT)를 유지하면서 신장성이 풍부한 것이 얻어지며, 즉, 고인성이며 높은 내열 강도로 내수성이 양호한 성형품을 얻을 수 있다.
본 발명의 중간층(B)으로 사용하는 경화성 수지 조성물을 경화하여 얻어지는 주형판의 인장 신율이 2% 미만이면, 성형품에 휨이나 변형이 일어난 경우, 중간층(B)을 설치하지 않은 경우에 비하여 겔 코트의 크랙이 용이하게 발생한다. 또한, 상기의 주형판의 인장 신율이 50%를 초과하면, 앞서의 겔 코트 크랙 방지에 대해서는 중간층(B)을 설치하지 않은 경우에 비하여 양호해진다. 그러나, 다음의 섬유 강화 플라스틱층(C)의 형성시에 파이버 패턴이 프린트-스루하기 쉽게 되어, 본래의 목적인 표면 평활성이 경시적으로 악화되는 경향이 있다.
본 발명의 중간층(B)에 사용하는 충전재의 양은 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해, 30~150중량부이고, 바람직하게는 60~100중량부이다. 충전재의 양이 150중량부를 초과하면, 증점에 의해 스프레이에 의한 분사가 곤란할 뿐 만아니라, 겔 코트 크랙 발생에 대한 성형품의 휨 변형량의 허용 범위가 작게 되는 등의 폐해가 발생한다. 또한, 충전재양이 30중량부 미만인 중간층(B)을 설치해도, 섬유 강화 플라스틱층으로부터의 파이버 패턴의 프린트-스루를 방지할 수 없게 된다.
본 발명의 중간층(B)에 사용하는 틱소 부여재의 양은 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해, 1~4중량부이고, 바람직하게는 2~3중량부이다. 틱소 부여재의 양이 상기 범위외인 1중량부 미만 혹은 4중량부보다 많으면, 스프레이에 의한 분사가 곤란하고, 스프레이에 의하여 종면에 분사되었을 때 늘어짐의 발생이나 레벨링이 불량하여, 균일 두께의 중간층을 얻을 수 없기 때문에, 겔 코트면의 표면 평활성이 나쁘게 된다.
또, 본 발명의 중간층(B)으로 사용되는 경화성 수지 조성물의 겔화 시간 및 점도는 도포 장치의 경화제의 혼합 방식에 따라 다르다.
1) 미리 경화제를 배합한 경화성 수지 조성물을 사용하는 경우는, 경화성 수지 조성물을 배합 배치마다 공급하고, 공기압에 의해 안개화시키는 에어식 분무기를 사용하는 경우, 이러한 경화성 수지 조성물의 겔화 시간은 바람직하게는 10~30분 및 점도는 20~40포이즈 및 틱소성은 4~9가 바람직하고, 겔화 시간이 상기 범위이면 스프레이중 분무기 내부에서의 겔화를 억제할 수 있고, 점도가 상기 범위이면 에어식 분무기에서의 안개화 분사도 용이하게 되어 바람직하다.
2) 경화제를 스프레이 노즐의 선단에서 혼합(내부 혼합) 또는 경화제를 다른 노즐로부터 동시에 안개화하여 스프레이 혼합(외부 혼합)하는 플랜저 펌프식의 에어레스 분무기를 사용하는 경우는 경화제를 배합한 경화성 수지 조성물의 겔화 시간은 3~8분, 점도는 40포이즈 초과 70포이즈 이하, 틱소성은 4~9가 바람직하다. 내부 혼합, 외부 혼합의 플랜저 펌프식 에어레스 분무기를 사용하는 경우 분무기 내부에서의 겔화의 문제가 없기 때문에 앞서 상술한 에어건의 경우와 같은 겔화 시간의 연장은 필요없고, 성형 사이클의 점을 고려하면 겔화 시간이 짧은 것이 바람직하다. 또한, 중간층용 조성물의 점도는 40 초과 100포이즈 이하가 바람직하다. 이것은 저장시의 분리 침강 방지, 스티렌 휘산 억제의 점에서, 고필러 충전이 바람직하다.
상기 불포화 폴리에스테르는 α,β-불포화 이염기산을 함유하는 이염기산과 다가 알콜, 필요에 따라 디시클로펜타디엔계 화합물과의 반응으로 얻어지는 것이다. 바람직하게는 분자량 500~5000의 범위의 것이다.
불포화 폴리에스테르를 조정하는 데 사용되는 α,β-불포화 이염기산의 예로는 말레인산, 무수말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 무수이타콘산 등을 들 수 있다. 포화 이염기산의 예로는 프탈산, 무수프탈산, 할로겐화 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 테트라하이드로무수프탈산, 헥사하이드로프탈산, 헥사하이드로무수프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 헥사하이드로이소프탈산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디핀산, 세바신산, 1,12-도데칸2산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 2,7-나프탈렌디카복실산, 2,3-나프탈렌디카복실산, 2,3-나프탈렌디카복실산무수물, 4,4'-비페닐디카복실산, 또 이들의 디알킬에스테르 등을 들 수 있다.
다가 알콜로는 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 수소화 비스페놀A, 1,4-부탄디올, 비스페놀A와 프로필렌옥사이드 또는 에틸렌옥사이드의 부가물, 1,2,3,4-테트라하이드록시부탄, 글리세린, 트리메틸올프로판, 1,3-프로판디올, 1,2-시클로헥산글리콜, 1,3-시클로헥산글리콜, 1,4-시클로헥산글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, p-크실렌글리콜, 비시클로헥실-4,4'-디올, 2,6-데카린글리콜, 2,7-데카린글리콜 등을들 수 있다. 이들은 단독으로도 2종 이상 조합하여 사용하여도 좋다.
상기의 에폭시(메타)아크릴레이트는 예를 들어, 비스페놀 타입의 에폭시 수지의 디(메타)아크릴레이트, 노볼락 타입의 에폭시 수지의 디(메타)아크릴레이트, 1,6-나프탈렌형 에폭시 수지의 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 평균 에폭시 당량이 바람직하게는 150~450되는 범위내에 있는 에폭시 수지와 불포화 일염기산을 에스테르화 촉매의 존재하에서 반응시켜 얻어지는 것이다.
상기의 비스페놀 타입의 에폭시 수지의 예로는 비스페놀A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀A에틸렌 옥사이드 부가형 에폭시 수지, 비스페놀A프로필렌옥사이드 부가형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 1,6-나프탈렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
또한, 상기한 노볼락 타입의 에폭시 수지는 예를 들어, 페놀·노볼락 또는 크레졸·노볼락과 에피클로로하이드린 또는 메틸에피클로로하이드린의 반응에 의해서 얻어지는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
또한 상기한 불포화 일염기산은 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 계피산, 크로톤산, 소루비산, 모노메틸말레이트, 모노프로필말레이트, 모노부틸말레이트, 또는 모노(2-에틸헥실)말레이트 등을 들 수 있다.
또한, 이들 불포화 일염기산은 단독 사용하여도 2종 이상 병용하여도 좋다. 상기한 에폭시 수지와 불포화 일염기산과의 반응은 바람직하게는 60~140℃, 특히 바람직하게는 80~120℃되는 범위내의 온도에서, 에스테르화 촉매를 사용하여 행하여진다.
상기 에스테르화 촉매는 공지 관용의 화합물을 그대로 사용할 수 있지만, 예를 들어, 트리에틸아민, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸아닐린 또는 디아자시클로옥탄과 같은, 각종의 3급 아민류; 또는 디에틸아민 염산염 등을 들 수 있다.
이러한 에폭시(메타)아크릴레이트의 수평균 분자량으로는 바람직하게는 450~2,500, 특히 바람직하게는 500~2,200되는 범위내가 적절하다. 분자량이 450보다도 작은 경우에는, 얻어지는 경화물에 점착성이 생기거나, 강도 물성이 저하하게 되고, 한편, 2,500보다도 큰 경우에는 경화 시간이 길어져서, 생산성이 떨어지게 된다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트는 폴리올과 폴리이소시아네이트와 수산기 함유 (메타)아크릴 화합물의 반응에 의해 얻어진다. 사용되는 폴리올의 예로는 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리테트라메틸렌글리콜, 비스페놀A에틸렌옥사이드 부가물, 비스페놀A프로필렌옥사이드 부가물 등의 폴리에테르폴리올, 폴리부타디엔디올, 폴리이소프렌디올, 폴리에스테르에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올 등을 들 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트의 예로는 2,4-톨릴렌디이소시아네이트 및 그 이성체 또는 이성체의 혼합물(이하 TDI로 약칭함), 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 수소 첨가 크실렌디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 토리딘디이소시아네이트, 나프탈린디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 바녹D-750, 크리스본 NX(다이니폰잉키가카쿠고교(주) 제품), 데스모듈 L(스미토모바이에르(주) 제품), 콜로네이트L(니폰폴리우레탄 제품), 타케네이트D102(다케다야쿠힝고교(주) 제품), 이소네이트143L(미츠비시 케미컬(주) 제품) 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상으로 사용할 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트 중 디이소시아네이트, 특히 TDI가 바람직하게 사용된다.
수산기 함유 (메타)아크릴 화합물로는 수산기 함유 (메타)아크릴산에스테르가 바람직하고, 예를 들어, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트 등과 같은 수산기를 2개 갖는 알콜의 모노(메타)아크릴레이트류; α-올레핀 에폭사이드와 (메타)아크릴산의 부가물, 카복실산글리시딜 에스테르와 (메타)아크릴산의 부가물; 트리스(하이드록시에틸)이소시아눌산의 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 등과 같은 3개 이상의 수산기를 갖는 알콜의 부분 (메타)아크릴레이트류를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 우레탄(메타)아크릴레이트의 제조에서, 수산기 함유 (메타)아크릴 화합물의 일부를, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도의 수산기 함유 아릴 에테르나 고급 알콜 등의 화합물로 치환해도 좋다.
수산기 함유 아릴 에테르 화합물의 예로는 에틸렌글리콜 모노아릴에테르, 디에틸렌글리콜 모노아릴에테르, 트리에틸렌글리콜 모노아릴에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노아릴에테르, 프로필렌글리콜 모노아릴에테르, 디프로필렌글리콜 모노아릴에테르, 트리프로필렌글리콜 모노아릴에테르, 폴리프로필렌글리콜 모노아릴에테르,1,2-부틸렌글리콜 모노아릴에테르, 1,3-부틸렌글리콜 모노아릴에테르, 헥실렌글리콜 모노아릴에테르, 옥틸렌글리콜 모노아릴에테르, 트리메틸올프로판디아릴에테르, 글리세린디아릴에테르, 펜타에리트리톨트리아릴에테르 등의 다가 알콜류의 아릴 에테르 화합물 등을 들 수 있고, 수산기를 1개 갖는 아릴 에테르 화합물이 바람직하다.
고급 알콜의 예로는 데실 알콜, 운데실 알콜, 라우릴 알콜, 트리데실 알콜, 스테아릴 알콜 등을 들 수 있다.
본 발명의 우레탄(메타)아크릴레이트의 제조 방법의 일례를 들면, 먼저 폴리에테르폴리올과 폴리이소시아네이트를, 바람직하게는 수평균 분자량 500~30000, 특히 바람직하게는 700~5000이 되도록 NCO/OH=2~1.5로 반응시켜서 말단 이소시아네이트기 함유 우레탄 예비 중합체를 생성하고, 그 다음에 여기에 수산기 함유 아크릴 화합물을 이 예비 중합체의 이소시아네이트기에 대해서 수산기가 거의 당량이 되도록 반응시킨다.
다른 방법으로는 우선 수산기 함유 아크릴 화합물과 폴리이소시아네이트를 반응시키고, 그 다음에 얻어진 이소시아네이트기 함유 화합물과 폴리에테르 폴리올을 반응시켜서, 바람직하게는 수평균 분자량 500~30000, 보다 바람직하게는 700~5000의 우레탄(메타)아크릴레이트를 제조할 수 있다.
본 발명의 경화성 수지 조성물에 사용되는 중합성 불포화 단량체로는 본 발명의 효과를 손상하지 않은 범위에서 통상 불포화 폴리에스테르 수지 조성물, 비닐 에스테르 수지, 비닐 우레탄 수지 조성물에 사용되는 것으로, 예를 들어, 스티렌,α-메틸스티렌, 클로로스티렌, 디클로로스티렌, 디비닐벤젠, t-부틸스티렌, 비닐 톨루엔, 초산비닐, 디알릴프탈레이트, 트리알릴시아누레이트, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 등; (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산 n-부틸, (메타)아크릴산 i부틸, (메타)아크릴산 t-부틸, (메타)아크릴산2-에틸헥실, (메타)아크릴산 라우릴, (메타)아크릴산 시클로헥실, (메타)아크릴산 벤질, (메타)아크릴산 스테아릴, (메타)아크릴산 트리데실, 디시클로펜테닐옥시 에틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노헥실에테르(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노2-에틸헥실 에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노헥실에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노2-에틸헥실에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 모노부틸에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 모노헥실에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 모노2-에틸헥실 에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-1,3-디메타크릴옥시 프로판, 2,2-비스〔4-(메타크릴옥시에톡시)페닐〕프로판, 2,2-비스〔4-(메타크릴옥시·디에톡시)페닐〕프로판, 2,2-비스〔4-(메타크릴옥시·폴리에톡시)페닐〕프로판, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨디아크릴레이트 모노스테아레이트 등의 중합 경화성 불포화 수지와 가교 가능한 중합성 불포화 단량체 혹은 불포화 올리고머 등을 들 수 있다. 이들 중합성 불포화 단량체는 단독으로도 2종류 이상 조합하여 사용하여도 좋다.
본 발명에 사용되는 충전재는 바람직하게는 평균 입경 0.5~200㎛의 분말상 또는 중공상 충전재이다. 이 분말상 충전재 로써는 예를 들어, 탄산칼슘, 실리카, 유리, 알루미나, 클레이, 수산화알루미늄, 황산바륨, 황산칼슘, 규석 등의 분말이고, 중공상 충전재로는 유기계(폴리 염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 또는 이들 2종 이상의 공중합물 등), 무기계(유리, 실리카, 세라믹 등)의 중공 충전재 등을 들 수 있다. 이 입자 지름은 중간층(B) 형성시의 스프레이에 의한 분사, 섬유 강화 플라스틱층(C) 형성시의 적층, 함침 탈포 작업에 지장을 주지 않은 것이면 좋다. 또, 이들 2종 이상을 병용해도 좋다. 충전재는 바람직하게는 탄산칼슘 분말과 중공상 충전재의 혼합물이다. 분말상 충전제의 평균 입경은 바람직하게는 0.5~20㎛, 보다 바람직하게는 2~8㎛이다. 중공 충전제의 평균 입경은 바람직하게는 5~200㎛이다. 또한, 중공상 충전재의 첨가량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서, 바람직하게는 1~10중량부, 보다 바람직하게는 1~5중량부이다.
본 발명에 사용되는 충전재의 시판품으로는 탄산칼슘 NS시리즈(닛토훈카(주) 사제), 수산화알루미늄 하이드라이트 H시리즈(쇼와덴코우(주) 사제), 알루미나(스미토모 케미컬(주) 사제), 황산칼슘 프란프린 파이버(UNITED STATES GYPSUM COMPANY 사제)이다. 중공상 충전재로는 스코치라이트 글래스 버블(스미토모 3M(주) 사제), Dualite(PIERCE & STEVENS 사제), Glass Micro balloon(EMERSPON & CUMING 사제), Q-CEL, Microcel(아사히글라스(주) 사제), 액스판셀, Microcel(일본 필러 실(주)사제), MFL 시리즈(마츠모토유지(주) 사제) 등의 것을 사용할 수 있다. 특히 상기의 중공상 충전재를 함유하는 중간층용 조성물을 사용함으로써, 중간층(B)을 고분자 재료로 되는 표층(A)의 배면에 스프레이업 성형할 때의 탈기성이 향상되고, 또한, 이 조성물의 비중을 낮출 수 있으므로, 사용하는 것이 요망된다.
본 발명에 사용되는 틱소 부여재는 열경화성 수지에 틱소성을 부여하는 형상의 것이면 좋다. 구체예로는 실리카 분말, 아스베스트, 스멕타이트, 황산칼슘 위스커 등을 들 수 있다. 필요에 따라서 상기의 2종 이상을 병용해도 좋다.
틱소 부여재의 시판품의 예로는 레오로질 QS시리즈((주)도쿠야마 제), 아에로질 시리즈(니폰 아에로질(주) 사제) BENATHIX 시리즈(윌버 에리스 사제), CABOSIL 시리즈(CABOT 사제), HDK 시리즈(WACKER 사제), FRANKLIN FIBER(USG 사제) 등을 들 수 있다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱층(C)은 먼저 경화시킨 중간층(B) 위에, 종래의 섬유 강화 플라스틱층과 마찬가지로 핸드레이업 성형 방법, 스프레이업 성형 방법 및 RTM(레진 트랜스퍼 몰딩) 성형 방법 중 어느 하나로, 소망한 설계 강도, 탄성률을 얻어지도록 설치한다. 핸드레이업 성형 방법은 섬유 길이가 약 2인치의 촙스트랜드 매트 및 또는 로빙 크로스 등의 섬유 강화재에, 스프레이업 성형 방법은 섬유 길이가 약 1인치의 촙 스트랜드 등의 섬유 강화재에, 경화 촉진제, 경화제를 배합한 중합성 불포화 수지 조성물의 함침 탈포 작업을 반복하고, 상온 혹은 가열에 의해 경화시키는 것이다. 또한, RTM 성형 방법은 폼 글래스 매트, 로빙 크로스 등을 미리 몰드에 차징(charging)하고, 경화 촉진제, 경화제를 배합한 중합성 불포화 수지 조성물을 주입 성형하는 것이다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱층(C)으로 사용하는 중합성 불포화 수지는 바람직하게는 불포화 폴리에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이다. 중합성 불포화 수지는 중합성 불포화 단량체에 용해되며, 경화 촉진제, 경화제의 첨가에 의해 상온에서 경화 가능한 액상 수지 조성물이다. 또한, 통상의 핸드레이업 성형 방법, 스프레이업 성형 방법과 마찬가지로, 늘어지는 것을 방지하고 작업성을 유지하기 위하여 후술하는 틱소 부여재, 또 비용면을 고려하여 작업성, 강도 물성을 손상하지 않은 범위내에서 후술하는 충전재를 첨가하여도 좋고, 필요에 따라 안료를 더 첨가하여도 좋다.
이 섬유 강화 플라스틱층(C)으로 사용하는 중합성 불포화 수지는 상기 중간층(B)에 사용되는 중합 경화성 불포화 수지의 원료로부터 얻어지는 것이다.
본 발명의 표층(A), 중간층(B), 섬유 강화 플라스틱층(C)에 사용하는 수지 조성물에는 경화 속도를 조정하기 위해서 경화제, 경화 촉진제, 및 지연제의 종류, 첨가량을 적당히 선택하여 사용하다.
상기 경화제로는 아조 화합물, 예를 들어 아조이소부티로니트릴 등이나, 유기 과산화물, 예를 들어, 디아실퍼옥사이드계, 퍼옥시에스테르계, 하이드로퍼옥사이드계, 디알킬퍼옥사이드계, 케톤퍼옥사이드계, 퍼옥시케탈계, 알킬퍼에스테르계, 퍼카보네이트계 등의 공지의 것이 사용되며, 구체적으로는 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 등을 들 수 있고, 이들 2종 이상을 병용해도 좋다. 그 첨가량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 바람직하게는 0.5~5중량부이다.
상기 경화 촉진제로는 금속 비누류, 예를 들어 나프텐산코발트, 옥텐산코발트, 옥텐산바나딜, 나프텐산동, 나프텐산바륨을 들 수 있고, 금속 킬레이트 화합물로는 바나딜아세틸아세테이트, 코발트아세틸아세테이트, 철아세틸아세토네이트가 있다. 또 아민류에는 N,N-디메틸아미노 p-벤즈알데히드, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, N,N-디메틸-p-톨루이딘, N,N-비스(2-하이드록시에틸)-p-톨루이딘, 4-N,N-디메틸아미노벤즈알데히드, 4-N,N-비스(2-하이드록시에틸)아미노 벤즈알데히드, 4-메틸하이드록시에틸아미노 벤즈알데히드, N,N-비스(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘, N-에틸-m-톨루이딘, 트리에탄올 아민, m-톨루이딘, 디에틸렌트리아민, 피리딘, 페닐모르포린, 피페리딘, 디에탄올 아닐린 등이 있다.
경화 촉진제의 첨가량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 바람직하게는 0.001~5중량부 사용한다. 본 발명에서는 아민계 촉진제가 바람직하다. 또한, 경화 촉진제는 미리 수지에 첨가하여 두어도 좋고, 사용시에 첨가하여도 좋다.
경화 지연제로는 예를 들어 트리하이드로벤젠, 톨루하이드로퀴논, 1,4-나프토퀴논, p-벤조퀴논, 하이드로퀴논, 벤조퀴논, 트리메틸하이드로퀴논, 하이트로퀴논 모노메틸에테르, p-tert-부틸카테콜, 2, 6디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-디메틸아미노- p-크레졸, 나프텐산동 등을 들 수 있다.
경화 지연제의 첨가량은 경화성 수지 조성물 100중량부에 바람직하게는 0.0001~0.1중량부 사용한다. 또한, 경화 지연제는 미리 수지에 첨가하여 두어도 좋고, 사용시에 첨가하여도 좋다.
또한, 필요에 따라, 각종 첨가제, 예를 들어, 소포제, 안료, 점도 감소제, 난연제 등을 사용하여도 좋다.
착색제로는 종래 공지의 유기 및 무기의 염안료 중 어느것이나 사용할 수 있지만, 그 중에서도 내열성, 투명성이 우수하고, 또 불포화 수지의 경화를 현저하게 방해하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱층(C)에 사용되는 섬유 강화재는 예를 들어, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 비닐론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 카본 섬유, 금속 섬유 등 혹은 이들의 조합이다. 바람직한 것은 유리 섬유, 카본 섬유이다. 또한, 섬유의 형태는 크로스, 로빙 크로스, 로빙을 컷트한 스트랜드, 촙 스트랜드 매트, 로빙 크로스와 촙 스트랜드를 서로 꿰맨 페어 매트 등, 섬유에 의한 보강 경화가 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
상기 섬유 강화재가 사용 비율은 중합성 불포화 단량체와 중합 불포화 수지로 되는 중합성 불포화 수지 조성물 100중량부에 대해, 20~50중량부이고, 보다 바람직하게는 30~40중량부이다.
본 발명의 성형품의 제조는 다음 방법에 의해 실시한다. 상기 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해, 충전재 30~150중량부를 배합하고, 틱소 부여재 1~4중량부를 함유하여 되는 중간층용 조성물에 경화 촉진제, 경화제를 배합하고, 몰드내에 필요에 따라 이형제를 도포하고, 이 중간층용 조성물을 스프레이 장치로 분사하여, 경화시켜 중간층(B)을 형성한 후, 그 다음에, 섬유 강화 플라스틱층(C)을 형성하고, 그 후, 성형품을 몰드로부터 꺼내고, (B)층 상에 필름 혹은 도막으로 되는 표층(A)을 형성한다. 즉, 중간층(B)에는 도료의 도장, 도막의 형성, 혹은 필름의 첩부를 행하여 도막 혹은 필름을 표층(A)으로 하는 것이다. 바람직하게는 몰드내에 겔 코트 수지를 도포 경화시켜 겔 코트 수지 경화물층(A)을 형성한 후, 그 위에 상기 중간층용 조성물을 스프레이에 의해 바람직하게는 0.4~2.0mm의 두께로 분사 경화시켜 중간층(B)을 형성한 후에, 그 위에, 상기 중합성 불포화 수지 조성물을 분사 등에 의해 섬유 강화 플라스틱층(C)의 형성을 행하고, 상온 혹은 가열 경화시켜서 성형품을 얻는다. 이 때, 분사는 경화제 내부 혼합 또는 경화제 외부 혼합 방식의 스프레이 장치를 사용할 수 있다. 내부 혼합 방식의 스프레이 장치로는, 비너스가스마 사제, 외부 혼합 방식의 스프레이 장치로는 빈크스 사제, 토기겐(東技硏) 사제로 대표되는 스프레이 장치가 사용된다. 또, 미리 그 수지 조성물에 경화제를 배합한 것을, 범용 도장용 분무기를 사용하여 분사하여도 좋다. 스프레이 장치는 통상 펌프 장치, 압력 조정 장치, 분무기, 라인 히터 장치로 구성된다.
용도에 따라서는 겔 코트 FRP 성형품을 제조한 후, 고의장성, 고내후성 부여 등의 이유에서, 본 발명의 성형품의 겔 코트 수지 경화물 표면에 착색된 아크릴 우레탄 도료 등을 도포한다.
이하, 본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형용의 성형 몰드에 대해서 설명한다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형용 성형 몰드로는 겔 코트재로 되는 표층(A)과 섬유 강화 플라스틱층(C) 사이에 중간층으로서 상술한 기재의 중간층(B)으로 구성하는 것이 바람직하다. 일반의 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드는 겔 코트 수지 경화물층과 섬유 강화 플라스틱층으로 되지만, 본 발명에서는 중간층(B)을 설치함으로써, 높은 표면 평활성을 갖고, 또한 성형 온도의 의존성이 적은 FRP 성형 몰드가 얻어진다. 다음에, 본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드를 얻기 위한 구체예를 기재한다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드를 얻는 방법은 소위 모형(母型)은 기존 방법에 의해서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 형재(型材)로는 수분, 수지분이 적고, 치수 변화가 적은 소재인 것이 요망되고, 예를 들어 내수 합판, 삼나무, 나왕, 회, 치크재 등의 단재 등을 사용할 수 있다. 그 후, 통상의 퍼티(putty) 매립, 수지 방지 등을 실시하고, 그 표면 마무리 도장용 수지로서 경화 촉진제 함유형의 도료용 폴리에스테르 수지 등에 아에로질, 탄산칼슘, 탈크 등을 혼합한 퍼티(표면 퍼티)를 스티렌, 아세톤, 경화제 등을 첨가한 수지 조성물을 스프레이 도장 혹은 브러시 도장하여 경화시킨다. 계속해서 내수 페이퍼로 #200, #400, #600번 등을 사용하여 차례로 수연마하여, 표면을 평활하게 하여 모형으로서 사용할 수 있지만, 본 발명에 사용되는 모형은 상술한 방법에 의해 제작한 것에 한정되는 것이 아니다.
이 연마된 모형에 이형제로서 왁스계 혹은 폴리비닐 알콜계의 이형제를 도포하고, 계속해서, 소위 몰드용 겔 코트로서 상기 겔 코트 수지를 사용하고, 소망하는 착색, 틱소성을 부여하여, 솔 혹은 분무기를 사용하여 압력 3~6kg/cm2, 두께 0.5~0.8mm정도로 분사하여 겔 코트 수지 경화물층을 형성시킨다. 몰드용 겔 코트로는 성형시의 스티렌 등의 희석 단량체의 폭로에도 충분히 견딜 수 있고 또한 내구성을 갖는, 즉 내용제성이 우수하고 또한 제품 탈형시의 박리, 충격에도 충분히 견딜 수 있는 내크랙성이 우수한 겔 코트 수지를 선택할 것이 필요하다.
계속해서 상기 재료로 되는 중간층(B)을 상기와 동일한 조작에 의해 성형하고, 또한, 배접으로서, 상기의 섬유 강화 플라스틱층(C)을 더 적층 성형하여 이 성형 몰드를 보강한다. 이 때, 몰드의 크기, 형상 등에 따라 최적인 수지 조성물 및 섬유 강화재를 선택 사용하는 것이 요망된다. 또한 필요에 따라, 몰드의 보강으로서, 베니어재, 각봉, 파이프 등을 사용하여 보강할 수 있다.
이렇게 해서 얻어진 상기 성형품과 동일한 구성을 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드는 높은 평면 평활성을 갖고, 또한 성형 온도가 다름에 따라 몰드 표면의 평활성의 변화가 아주 적어 매우 유용하다. 필요에 따라 #400번, 600번, 800번, 1000번의 내수 페이퍼 등을 사용하여, 차례로 연마를 행하고, 폴리쉬 컴파운드를 사용하여 극세눈 버프로 보다 고도한 평면으로 마무리할 수도 있다. 또 복잡한 형상, 요철을 갖는 성형 몰드의 경우는 할형(割型)으로 하여 사용할 수 있다. 또 일반적으로 몰드의 탈형 구배를 만들어 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형용 성형 몰드는 핸드레이업, 스프레이업성형 방법, RIM(레진 인젝션 몰딩) 성형 방법, VARI(배큠 어시스트 레진 인젝션) 성형 방법, 배큠 백 성형 방법 등, 일반의 FRP 성형에 사용되는 성형 몰드로서 사용할 수 있어, 사용되는 용도는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 섬유 강화 플라스틱 성형품은 예를 들어, 보트, 수상 바이크, 자동차 부품, 자동 2륜차 부품, 옥외 부재, 욕조, 방수 팬 등이며, 성형품 표면의 평활성을 요구하는, 주로 핸드레이업 성형법, 스프레이업 성형법, RTM 성형법에 의하여 얻어지는 FRP 성형품이고, 특별히 제품, 용도를 한정하는 것은 아니다. 또 본 발명의 특징인 외관의 표면 평활성이 필요한 용도 뿐만 아니라, 내블리스터성, 내크랙성이 필요한 FRP 성형품의 용도에도 폭널게 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또 "부"는 중량부를 나타내는 것이다.
실시예
(합성예 1) (에폭시 아크릴레이트의 합성)
비스페놀A와 에피클로로하이드린의 반응에 의해 얻어진 에폭시 당량 189의 에피크론 850(다이니폰잉키가카쿠고교(주)제 에폭시 수지) 458부, 메타크릴산 215부,하이드로퀴논 0.35부 및 트리에틸아민 2.1부를 첨가하고, 110℃로 승온하고, 6시간 반응 후, 스티렌 단량체 40.0중량%, 톨루하이드로퀴논 0.06부를 첨가하여 에폭시 아크릴레이트 60.0%, 점도 4.3dPa·s의 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 수지 조성물 100부에 대해, 스티렌 단량체 20부를 첨가하여 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물①을 얻었다.
(합성예 2) (불포화 폴리에스테르의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구, 및 환류 냉각기를 구비한 5리터의 4 주입구 플라스크에, 트리에틸렌글리콜 1509부, 디프로필렌글리콜 664부, 무수프탈산 1887부, 무수말레인산 221부를 넣고, 질소 분위기 중 205℃까지 승온하고, 솔리드 산가 18.6이 되었을 때, 톨루하이드로퀴논 0.10부, 스티렌 단량체 27중량%을 첨가하여 불포화 폴리에스테르 73.0중량%, 산가 13.5, 점도 12.0dPa·s의 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 수지 조성물 100부에 대해, 스티렌 단량체 30부를 첨가하여 불포화 폴리에스테르 수지 조성물②을 얻었다.
(합성예 3) (불포화 폴리에스테르의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구, 및 환류 냉각기를 구비한 5리터의 4 주입구 플라스크에, 프로필렌글리콜 760.8부, 에틸렌글리콜 620.7부, 무수프탈산 1480부, 무수말레인산 981부를 넣고, 질소 분위기 중 205℃까지 승온하고, 솔리드 산가 40.5가 되었을 때, 톨루하이드로퀴논 0.10부, 스티렌 단량체 34중량%을 첨가하여 불포화 폴리에스테르 66.0중량%, 산가 26.7, 점도 10.2dPa·s의 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 수지 조성물 100부에 대해, 스티렌 단량체 25부를 첨가하여 불포화 폴리에스테르 수지 조성물③을 얻었다.
(합성예 4) (불포화 폴리에스테르의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구, 및 환류 냉각기를 구비한 5리터의 4 주입구 플라스크에, 프로필렌글리콜 837부, 에틸렌글리콜 523부, 무수프탈산 814부, 무수말레인산 1618부를 넣고, 질소 분위기 중 205℃까지 승온하고, 솔리드 산가 36.9이 되었을 때, 톨루하이드로퀴논 0.10부, 스티렌 단량체 34중량%을 첨가하여 불포화 폴리에스테르 66.0중량%, 산가 24.1, 점도 9.7dPa·s의 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 수지 조성물 100부에 대해, 스티렌 단량체 22부를 첨가하여 불포화 폴리에스테르 수지 조성물④을 얻었다.
(합성예 5) (우레탄 아크릴레이트의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구, 및 환류 냉각기를 구비한 1리터의 4 주입구 플라스크에 톨릴렌디이소시아네이트(TDI) 174부와 수평균 분자량 700의 PPG 350 부를 넣고, 질소 분위기하 80℃에서 5시간 반응시켰다. NCO 당량이 530이 되어 이론치와 거의 같은 값으로 되어 안정하였으므로 40℃까지 냉각하고, 다음에2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 130부 첨가하고, 공기 분위기하 80℃에서 4시간 반응시켰다. 이소시아네이트기 함유량(%)이 0.1% 이하가 된 것을 확인한 후, 트리하이드로퀴논 0.05부와 t-부틸카테콜 0.025부 첨가하고, 50℃까지 내린 후, 스티렌 440부를 첨가하여, 불휘발 수지 성분 60%, 가드너 점도 I-J의 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 조성물⑤을 얻었다.
(합성예 6) (불포화 폴리에스테르의 합성)
온도계, 교반기, 불활성 가스 도입구, 및 환류 냉각기를 구비한 5리터의 4 주입구 플라스크에, 네오펜틸글리콜 312부, 디에틸렌글리콜 159부, 프로필렌글리콜 50부, 이소프탈산 382부를 넣고 210℃까지 승온하고, 산가 2까지 반응시킨 후, 무수말레인산 255부를 넣고, 질소 분위기중 205℃까지 승온하고, 솔리드 산가 4.0이 되었을 때, 톨루하이드로퀴논 0.10부, 스티렌 단량체 585부를 첨가하여 불포화 폴리에스테르 61.5중량%, 산가 4.0, 점도 14.0dPa·s의 불포화 폴리에스테르 수지 조성물⑥을 얻었다.
<실시예 1>
(주형판의 제작)
에폭시 아크릴레이트 수지 조성물① 40중량% 및 불포화 폴리에스테르 수지 조성물② 60중량%을 배합한 경화성 수지 조성물 100부에 대해, 경화 촉진제로서6% 나프텐산코발트 0.5부, 경화제로서55% 메틸에틸케톤퍼옥사이드(MEKPO) 1.0부를 첨가하고, JIS-K-6919 5. 2. 3을 따라, 주형판을 제작했다.
<주형판의 인장 신율, 인장 강도, 하중 휨 온도(HDT)의 측정>
상기의 기술 용어의 정의에 준거하여, 주형판으로부터 JIS-K-7113의 1호 시험편을 잘라 내서, n=5로 인장 신율, 인장 강도의 측정을 행하였다. 또, 이 주형판을 사용하여, JIS-K-7207에 준거한 하중 휨 온도(열변형 온도)의 측정을 행했다. 실온 정도인 것은 "RT"로 표기했다.
<바콜 경도 측정>
상기의 기술 용어의 정의에 준거하여, 연질용 경도계 GYZ-J-935형을 사용하여 측정한 값을 HBI-B값으로서 표기했다. 또 경질 경도계 GYZ-J-934-1형을 사용하여 측정한 값을 HBI-A 값으로서 표기했다.
<중간층용 수지 조성물의 제작>
주형판 제작의 수지 조성물과 동일하게, 합성예 1의 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물① 45중량% 및 합성예 2의 불포화 폴리에스테르 수지 조성물② 55중량%을배합한 경화성 수지 조성물 100부에 대해, 경화 촉진제(6% 나프테산코발트) 0.5부, 촉진제(디메틸아닐린) 0.1부, 틱소 부여재(아에로질#200(니폰아에로질(주) 사제) 2.3부, 충전재로서 탄산칼슘(SS-80, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 2.61㎛) 77부, 및 중공 충전재(Dualite-M6017AE, PIERCE & STEVENS 사제, 체적 50% 지름 90㎛) 3부를 배합하여, 점도 45.0dPa·s, 요변도 6.7으로 조정하여, 중간층용 조성물(1)을 얻었다.
얻어진 중간층용 조성물(1) 100부에 대해, 55% MEKPO 1.0부를 첨가하고, 상온 겔화 시간의 측정을 JIS-K-6901 4. 8에 준거하여 행하였다. 중간층용 조성물(1)의 상온 겔화 시간은 7.5분 이었다
(겔 코트 수지 경화물층의 제작)
이형 처리한 유리판(350×350mm)에, 투명 겔 코트 수지 조성물(POLYLITE GC-560 다이니폰잉키가카쿠고교(주)제) 100부에 대해, 안료(POLYT0N WHITE 107J 다이니폰잉키가카쿠고교(주)제) 10부, 6% 나프텐산코발트 0.5부, 경화제(퍼맥N 니폰유지(주) 제) 1.0부를 배합한 겔 코트 수지 조성물을 이와타도소우키(주)제 분무기 W-77(φ 2.5mm)에 의해, 0.4mm 두께로 분사하고, 상온에서 택크 프리(tack free)가 될 때까지 경화시켰다.
(겔 코트 수지 경화물층-중간층의 제작)
다음에 토우기겐 사제 분무기 HLL-9000형을 사용하여, 중간층용 수지 조성물(1) 100부에 대해, 경화제(퍼맥 N 니폰유지(주)제) 1.0부의 배합으로, 상기 겔 코트상에 1.5mm의 두께로 중간층을 분사하고, 상온에서 택크 프리가 될 때까지경화시켰다.
(섬유 강화 플라스틱층의 형성/섬유 강화 플라스틱 판의 제작)
상기 중간층 위에, 핸드레이업용 FRP 적층용 수지(POLYLITE FH-123-NM 다이니폰잉키가카쿠고교(주)제)100부에 대해, 경화제(퍼맥 N니폰유지(주)제) 1.0부를 배합하여, MM' RMR의 유리 섬유 구성으로 FRP의 적층 성형을 행했다.
M: 450g/m2촙 스트랜드 매트(닛토보(주)제)
유리 함유율 33중량%
M': 600g/m2촙 스트랜드 매트(닛토보(주)제)
유리 함유율 33중량%
R: 600g/m2로빙 크로스(닛토보(주)제)
유리 함유율 50중량%
상온에서 72시간 경화 후, 탈형를 행하여, 겔 코트 수지 경화물층(A), 중간층(B), 섬유 강화 플라스틱층(C)으로 되는 섬유 강화 플라스틱 성형품A를 얻었다.
(섬유 강화 플라스틱 성형품A의 평가)
얻어진 섬유 강화 플라스틱 성형품A에 대해서, BYK-Gardner 사제 Wave Scan Plus를 사용하여, 탈형 직후와 1주 후의 표면 평활성의 측정을 행했다. 평가 결과는 BYK-Gardner 사제 Wave Scan Plus에 의해 표면 평활성의 지표로서 산출되는 GM-Tension 값*을 사용했다. *GM-Tension(max21)이 클수록, 표면 평활성이 우수하다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
<겔 코트 수지 경화물층의 내크랙성의 평가>
섬유 강화 플라스틱 성형품A를 25mm폭으로 잘라 내고, 스팬(span)을 두께 16배(mm)로 하여, 굴곡 시험을 행했다. 적층면으로부터 하중을 걸고, 겔 코트 수지층에 크랙이 발생한 때의 휨양이 클수록, 내크랙성이 우수한 것으로 평가를 행했다. 평가 결과에 대해서는 표면 평활성과 같이 표 1에 나타냈다.
<내블리스터성의 평가>
섬유 강화 플라스틱 성형품A를 10cm 정방형 크기로 잘라 내고, 92℃의 열수에서 편면 자비 시험을 행하고, 육안에 의해 겔 코트 표면의 블리스터(부풀음)의 유무를 관찰했다. 그 결과, 본 발명에 의한 중간층을 설치한 섬유 강화 플라스틱 성형품A은 참고예의 성형품에 비하여 높은 내블리스터성이 관찰되었다. 참고예로 얻어진 성형품은 편면 자비 시험 50시간 후에 블리스터가 발생했지만, 실시예 1에서 얻어진 섬유 강화 플라스틱 성형품A는 편면 자비 시험 200시간 이상에서도 블리스터의 발생이 관찰되지 않았다.
또, 실시예 1의 측정 결과는 표 1에 나타냈지만, HDT(열변형 온도)값은 실온 정도이어서 RT로했다.
<실시예 2>
경화성 수지 조성물로서, 실시예 1에서 사용된 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물① 80중량% 및 불포화 폴리에스테르 수지 조성물③ 20중량%을 사용하고, 충전재로서, 탄산칼슘(NS-100, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 2.12㎛) 51부, 및 중공 충전재(Dualite-M6017AE PIERCE & STEVENS 사제, 체적 50% 직경 90㎛) 4부,탄산칼슘(R중탄, 마루오칼슘(주) 사제, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 7.4㎛) 30부, 틱소 부여재로서 레오로 질 QS-20L((주)토쿠야마 제) 2.3부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 47.0, 요변도를 6.5로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.
<실시예 3>
경화성 수지 조성물로서, 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물①: 100부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 47.0, 요변도를 6.9로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.
<실시예 4>
충전재로서, 탄산칼슘(SS-80 닛토훈카 사제, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 2.6㎛) 57부, 및 중공 충전재(Dualite-M6017AE PIERCE & STEVENS 사제, 체적 50% 직경 90㎛) 3부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 30.0, 요변도를 6.5, 겔화 시간을 25.5분으로 조정한 것 이외는 실시예 3과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.
<표 1>
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |
경화성 수지 조성물 | ①/②=45/55(%) | ①/③=80/20(%) | ① 100% | ① 100% |
신율(%)바콜 경도 | 2860(HBI-B) | 5.040(HBI-A)76(HBI-B) | 7.036(HBI-A)75(HBI-B) | 7.036(HBI-A)75(HBI-B) |
인장 강도(MPa) | 15 | 64 | 75 | 75 |
HDT(℃) | RT | 92 | 102 | 102 |
충전재량(부)탄칼SS-80탄칼NS-100탄칼R-중탄중공상 충전재 | 773 | 51304 | 773 | 573 |
틱소 부여재량(부) | 2.3아에로질#200 | 2.3레오로질QS20L | 2.3아에로질#200 | 2.3아에로질#200 |
중간층용 조성물의점도요변도겔화 시간 | 45.06.77.5 | 47.06.57.0 | 47.06.96.5 | 306.525.5 |
표면 평활성탈형 직후72시간 후 | 20.519.4 | 20.620.2 | 20.520.3 | 20.220.0 |
크랙시의 휨량(mm) | 4.4 | 3.0 | 3.0 | 4.5 |
표면 평활성이 우수하고, 표면 경시 변화가 없다.종래법보다 휨량이 커서 내크랙성이 우수하다. | <- 좌동 | <- 좌동 | <- 좌동 |
<실시예 5>
경화성 수지 조성물로서, 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물①: 80부 및 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 조성물⑤: 20부를 사용하여 중간층용 수지 조성물의 점도를 45.0, 요변도를 6.8으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다.
<실시예 6>
경화성 수지 조성물로서, 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물①: 80부 및 불포화 폴리에스테르 수지 조성물⑥: 20부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 50.0, 요변도를 6.9로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고,그 결과를 표 2에 나타냈다.
<실시예 7>
경화성 수지 조성물로서, 불포화 폴리에스테르 수지 조성물⑥: 100부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 49.0, 요변도를 7.1으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다.
<실시예 8>
경화성 수지 조성물로서, 에폭시 아크릴레이트 수지 조성물①: 100부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 70.2, 요변도를 6.5로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다.
<표 2>
실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | |
경화성 수지 조성물 | ①/⑤=80/20(%) | ①/⑥=80/20(%) | ⑥= 100% | ①= 100% |
신율(%)바콜 경도 | 2118(HBI-A)60(HBI-B) | 5.840(HBI-A)74(HBI-B) | 5.042(HBI-A)75(HBI-B) | 7.036(HBI-A)75(HBI-B) |
인장 강도(MPa) | 31 | 62 | 83 | 75 |
HDT(℃) | RT | 90 | 82 | 102 |
충전재량(부)탄칼SS-80중공상 충전재* | 773 | 773 | 773 | 773 |
틱소 부여재량(부) | 2.3레오로질QS20L | 2.3<- 좌동 | 2.3레오로질QS20L | 2.3<- 좌동 |
중간층용 조성물의점도요변도겔화 시간 | 45.06.87.0 | 42.06.96.5 | 49.07.17.0 | 70.26.57.5 |
표면 평활성탈형 직후72시간 후 | 20.419.5 | 20.520.2 | 20.620.2 | 20.520.4 |
크랙시의 휨량(mm) | 4.0 | 3.0 | 2.9 | 2.9 |
표면 평활성이 우수하고, 표면 경시 변화가 없다.종래법보다 휨량이 커서 내크랙성이 우수하다. | <- 좌동 | <- 좌동 | <- 좌동 |
<실시예 9>
실시예 1에서, 겔 코트 수지층을 설치하지 않고(겔 코트 레스), 중간층용 수지 조성물로서 사용한 수지 조성물을 표층으로서 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 섬유 강화 플라스틱 성형품을 얻었다.
또한, 도장재로서, 아크릴 수지(아크리딕A-801-P) 100부에 대해, 경화제(바녹DN-980) 23부를 배합하고, 스프레이에 의하여 도장 후, 60℃에서 30분간, 상온에서 24시간 경화시키고, 1주 후에 이 성형품 표면의 평활성을 상기와 동일하게 측정했다.
그 결과, 표면 평활성은 GM-Tension 값은 20.2이고 탈형 72시간후의 GM-Tension 값은 19.8으로, 실시예 1의 결과와 동일하게 높은 표면 평활성이 유지되어 있음이 확인되었다.
겔 코트 수지로서, 몰드용 겔 코트 수지(NC-72370 니폰페로 사제)를 사용한 것 이외는 실시예 3과 동일하게 하여 얻어진 섬유 강화 플라스틱 성형품을 섬유 강화 플라스틱 성형용 성형 몰드로 하여 평가하고, 이 얻어진 몰드를 온도 20℃, 40℃, 60℃, 80℃로 온도를 변화시키고, 각 온도시의 몰드 표면 평활성을 상술한 표면 평활 평가법을 사용하여 측정했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 본 발명에 의해 제작된 성형 몰드는 온도 변화에 의한 표면 평활성 변화가 거의 없음이 확인되었다.
<비교예 1>
중합 경화성 불포화 수지로서, 불포화 폴리에스테르 수지 조성물②: 80중량%및 불포화 폴리에스테르 수지 조성물③: 20중량%을 사용하여 중간층용 수지 조성물의 점도를 38.7, 요변도를 6.8으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
<비교예 2>
중합 경화성 불포화 수지로서, 불포화 폴리에스테르 수지 조성물④: 100부를 사용하여 중간층용 수지 조성물의 점도를 41.2, 요변도를 7.1으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
<비교예 3>
충전재로서, 탄산칼슘(SS-30 닛토훈카(주) 사제, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 7.41㎛) 25부, 틱소재(아에로질#200) 1.3부를 사용하여, 중간층용 수지 조성물의 점도를 19.3, 요변도를 5.6으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
<비교예 4>
충전재로서 탄산칼슘(R중탄, 마루오칼슘(주)제, 비표면적으로부터 산출한 평균 입경 7.4㎛) 170부를 사용하여 중간층용 수지 조성물의 점도를 140.0, 요변도를 6.1으로 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하고, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
<비교예 5>
본 발명의 특징인 중간층을 사용하지 않은 것 이외는 실시예 10과 동일하게 하여 얻어진 섬유 강화 플라스틱 성형품을 종래의 섬유 강화 플라스틱 성형용 몰드로 하여 평가에 사용했다. 이 몰드의 표면 평활성은 섬유 강화 플라스틱층으로부터의 파이버 패턴의 프린트-스루가 관찰되어, 표면 평활성은 낮았다. 그 결과를 표 3에 나타냈다.
또한, #400번, #600번, #800번, #1000번의 내수 페이퍼에 의해 차례로 표면을 연마하고, 다시 폴리쉬 컴파운드를 사용하여 버프 표면 연마를 더행하여, 상술한 표면 평활성 평가에 의한 GM-Tension 값 19.0의 몰드면을 갖는 성형 몰드를 제작했다. 계속해서, 온도 변화에 의한 몰드 표면의 영향을 관찰하기 위해, 실시예 10과 마찬가지로 성형 몰드의 온도를 20℃, 40℃, 60℃ 및 80℃에서, 각 온도에서 표면 평활성을 상술한 표면 평활성 평가법을 사용하여 측정했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 성형 몰드 표면의 평활성은 온도 변화에 수반하여, 변화하여 손상됨이 관찰되었다.
<표 3>
비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | |
경화성 수지 조성물 | ②/③=80/20(%) | ④= 100(%) | ①/②=45/55(%) | <- 좌동 | 없음 |
신율(%)바콜 경도 | 6440(HBI-B) | 1.744(HBI-A)76(HBI-B) | 2860(HBI-B) | 28<- | 없음- |
인장 강도(MPa) | 7 | 60 | 15 | 좌동 | - |
HDT(℃) | RT | 112 | RT | 좌동 | - |
충전재량(부)탄칼SS-80탄칼SS-30탄칼R-중탄중공상 충전재* | 773 | 773 | 25- | 170- | 없음- |
틱소 부여재량(부) | 2.3아에로질#200 | 2.3아에로질#200 | 1.3아에로질#200 | 2.3아에로질#200 | 없음 |
중간층용 조성물의점도요변도 | 38.76.8 | 41.27.1 | 19.35.6 | 1406.1 | 없음 |
표면 평활성탈형 직후72시간 후 | 19.014.6 | 19.818.7 | 18.214.1 | 스프레이 불가 | 17.015.2 |
크랙시의 휨량(mm) | 5.0 | 1.8 | 3.0 | 스프레이 불가 | 2.1 |
비 고 | 직후의 표면 평활성이 우수하지만, 경시변화로,종래법보다 표면 평활성이 떨어짐. | 표면 평활성이 우수하지만, 휨량이 적어 내크랙성이 떨어짐. | 직후의 표면 평활성이 우수하지만, 경시변화로,종래법보다 표면 평활성이 떨어짐. | 스프레이에 의한 분사가 곤란하여 중간층을 형성할 수 없었음 | 중간층(B)없음종래법에 의함. |
<표 4>
몰드- 온도 | 실시예 10 | 비교예 5 | |
온도 변화에 의한성형 몰드의 표면 평활성 평가 | 20℃40℃60℃80℃ | 20.520.420.420.2 | 19.018.517.515.5 |
비고 | 몰드의 온도 변화에 의존함이 없이 높은 표면 평활성을 유지함 | 몰드-온도 변화에 따라 표면 평활성은 손상됨. |
본 발명은 온도 변화에 대해 안정한 표면 평활성, 즉 표면이 온도 변화의 영향을 받지 않아 평활성이 우수하고, 내열수성에서의 표면 블리스터(부풀음)의 발생을 억제하고, 또한 표면층의 크랙 방지가 가능한, 휨, 변형량의 허용 범위가 큰 섬유 강화 플라스틱 성형품, 그 제조 방법 및 성형 몰드를 제공한다.
Claims (11)
- 고분자 재료로 되는 표층(A), 중간층(B), 및 섬유 강화 플라스틱층(C)을 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품에 있어서,(1) 상기 중간층(B)이 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소 부여재로 되는 중간층용 조성물의 경화물로 되고,(2) 상기 경화성 수지 조성물이, 그 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있고,(3) 상기 충전재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 30~150중량부이고,(4) 상기 틱소 부여재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 1~4중량부인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항에 있어서,상기 충전재가 5~200㎛의 평균 입경을 갖는 중공상 충전재를 함유하는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 경화성 수지 조성물이 10~30분의 겔화 시간과 20~40포이즈의 점도를 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 경화성 수지 조성물이 3~8분의 겔화 시간과 40초과 100포이즈 이하의 점도를 갖는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항에 있어서,상기 중합 경화성 불포화 수지가 에폭시(메타)아크릴레이트 수지, 우레탄(메타)아크릴레이트 수지, 및 불포화 폴리에스테르로부터 선택한 적어도 1종인 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 경화성 수지 조성물이, 그 경화에 의해, 3~10%의 인장 신율과 50~95의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 경화성 수지 조성물이 60℃ 이상의 열변형 온도와, 10MPa 이상의 인장 강도와, 30이상의 바콜 경도(A값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 충전재가 탄산칼슘 분말인 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 표층(A)이 겔 코트 수지의 경화물로 되는 섬유 강화 플라스틱 성형품.
- 제1항 기재의 섬유 강화 플라스틱 성형품을 구비한 성형용 몰드.
- (1) 몰드 내면에 겔 코트 수지로 표층(A)을 형성하고, (2) 그 다음에, 상기 표층(A) 위에 중간층용 조성물을 분사한 후에 경화시켜 중간층(B)을 형성하고, (3) 그 다음에, 상기 중간층(B) 위에 섬유 강화재와 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지를 함유하는 경화성 수지 조성물을 경화시켜 섬유 강화 플라스틱층(C)을 형성함으로써 섬유 강화 플라스틱 성형품을 제조하는 방법으로서, (4) 상기 중간층용 조성물이 중합성 불포화 단량체와 중합 경화성 불포화 수지로 되는 경화성 수지 조성물과 충전재와 틱소 부여재로 되며, (5) 상기 경화성 수지 조성물이, 그 경화에 의해, 2~50%의 인장 신율과 50 이상의 바콜 경도(B값)를 갖는 주형판을 형성할 수 있고, (6) 상기 충전재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 30~150중량부이고, (7) 상기 틱소 부여재의 함유량이 경화성 수지 조성물 100중량부에 대해서 1~4 중량부인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 성형품의 제조 방법.
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