説明

SMC及びその製造方法

【課題】強度と外観の両方に優れたFRPを得ることができるSMCを提供する。
【解決手段】樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるSMCに関する。ガラス繊維として、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのチョップドストランドを混在させた状態のものを用いる。ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用して成る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、FRPの成形に使用されるSMC及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
浴室、洗面室、システムキッチン等の建材箇所に使用されるFRPは、殆どがSMC(シートモールディングコンパウンド)などのガラス繊維強化樹脂成形材料を金型内で熱圧成形することによって製造されている。
【0003】
このSMCは、ガラス繊維を含むペースト状のFRP用樹脂組成物を一対のフィルム間に挟み込んでシート状にすることによって作製されるものであり、SMCを成形して得られるFRPの性能は、SMCの構成材料の一つであるガラス繊維によって大きく左右される。
【0004】
ここで、SMCに使用されるガラス繊維にはウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものがある(特許文献1等参照)。そして、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維のいずれか一方を用いてSMCが作製されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表2002−506414号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
後述するように、ウェットアウトタイプのガラス繊維を用いて作製したSMCからは、比較的強度の高いFRPを得ることができるが、FRPの表面の平滑性が劣る。またウェットスルータイプのガラス繊維を用いて作製したSMCからは、表面平滑性に優れたFRPを得ることができるが、FRPの強度が劣る。このように、強度と外観がトレードオフになり、強度と外観のいずれもが優れたFRPを得ることができないという問題があった。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強度と外観の両方に優れたFRPを得ることができるSMC及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の請求項1に係るSMCは、樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるSMCであって、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのチョップドストランドを混在させた状態のものを用いて、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用して成ることを特徴とするものである。
【0009】
この発明のSMCによれば、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3を均一に混在させた状態で樹脂組成物4中に混合するようにするため、ウェットアウトタイプのガラス繊維2による優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維3による優れた外観を併せもったFRPを得ることができるものである。
【0010】
また請求項2の発明は、請求項1において、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3の比率が質量比で90:10〜10:90であること
を特徴とするものである。
【0011】
この発明によれば、ウェットアウトタイプのガラス繊維2による強度特性と、ウェットスルータイプのガラス繊維3による外観特性のバランスが良好なFRPを得ることができるものである。
【0012】
本発明の請求項3に係るSMCの製造方法は、樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるSMCを製造するにあたって、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのチョップドストランドを混在させた状態のものを用いて、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用して、樹脂組成物に前記ガラス繊維を混合しつつシート化することを特徴とするものである。
【0013】
この発明によれば、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維2,3を混在させて樹脂組成物4に混合するにあたって、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維2,3を均一な所定比率で分散させるため、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3を含有するSMCを得ることができるものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用するので、ウェットアウトタイプのガラス繊維2による優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維3による優れた外観を併せもったFRPを得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【0017】
SMCはFRP用の樹脂組成物と強化繊維とを主たる構成材料とするものであり、樹脂組成物は樹脂成分、充填剤、低収縮剤、内部離型剤、増粘剤、硬化剤、着色剤等を配合し、攪拌混合してペースト状コンパウンドとして調製されるものである。
【0018】
FRP用樹脂組成物の樹脂成分としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。充填剤としては炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、シリカ、ガラスビーズ、アルミナ、マイカ等を挙げることができ、これらのうち1種類をあるいは2種以上を混合して用いることができる。離型剤としてはステアリン酸亜鉛やステアリン酸などを使用することができる。
【0019】
強化繊維としては、主としてガラス繊維が用いられるが、このガラス繊維と併用して炭素繊維、アラミド繊維やビニロン繊維等の有機繊維を目的に応じて使用することができる。
【0020】
ここで本発明では、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用するものである。
【0021】
SMCに用いられるガラス繊維はガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドである。このガラスロービングは、ノズルから引き出された数百本から数千本の
多数のガラスフィラメントに集束剤を塗布した後に集束基で集束してストランドを作製し、このストランドをトラバースにより綾掛けしながらワインダーに取り付けた紙管に巻き取って作製した複数のケーキをロービングワインダーにより解舒して、複数本引き揃えて再度巻き取ることによって得られるものである。そしてガラスロービングには集束剤の種類などによって、樹脂と混合した際にロービング内部のガラスフィラメントまで樹脂が浸透し易いウェットアウトタイプのガラスロービングと、樹脂と混合した際にロービングの表面は樹脂で覆われるがロービング内部のガラスフィラメントまでは樹脂が浸透し難いウェットスルータイプのガラスロービングとがあり、本発明で使用するウェットアウトタイプのガラス繊維は、ウェットアウトタイプのガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドであり、ウェットスルータイプのガラス繊維はウェットスルータイプのガラスロービングを所定寸法に切断したチョップドストランドである。ウェットアウトタイプのガラス繊維の切断寸法、ウェットスルータイプのガラス繊維の切断寸法は、いずれも10〜50mm程度が好ましく、より好ましくは20〜30mmである。
【0022】
上記のようなガラス繊維とFRP用樹脂組成物を樹脂フィルムの上に供給して、樹脂組成物中にガラス繊維を分散させると共にその上に樹脂フィルムを重ね、これを加圧ロール間に通して1〜8mm程度の所定厚みのシート状にし、これを35〜45℃程度の熟成室に一定期間放置して、樹脂組成物を増粘させることによって、SMCを製造することができるものである。このとき、樹脂組成物に対するガラス繊維の含有率は10〜30質量%程度に調整するのが好ましい。
【0023】
このようにして得たSMCを成形してFRPを製造するにあたっては、樹脂フィルムを剥した後に、SMCを金型内にセットし、プレス成形装置でプレスすることによって行なうことができる。このとき、金型の温度は、コア型(雄型)が90〜160℃、より好ましくは120〜150℃であり、キャビティ型(雌型)が90〜160℃、より好ましくは100〜140℃である。また成形圧力は4.9〜11.8MPa(50〜120kgf/cm)程度の範囲が、成形時間は3〜15分程度の範囲が好ましい。
【0024】
図1はSMC1の実施の形態の一例を示すものであり、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3を均一に混在させた状態で樹脂組成物4中に混合するようにしたものである。そしてこのSMC1を成形して得られたFRPにはウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3が混在して含まれている。
【0025】
ここで、上記のようにウェットアウトタイプのガラス繊維は、ロービング内部のガラスフィラメントまで樹脂が浸透し易いウェットアウトタイプのガラスロービングを切断したチョップドストランドであるので、ウェットアウトタイプのガラス繊維にはFRP用樹脂組成物が内部のガラスフィラメントまで浸透し易く、ガラス繊維と樹脂との密着性が優れている。このためガラス繊維による補強効果を高く得ることができ、比較的強度が高いFRPを得ることができるが、樹脂組成物が内部に浸透するためにガラス繊維の表面を被覆する樹脂量が不足し、FRPの表面平滑性が劣り外観に問題が生じる場合がある。一方、ウェットスルータイプのガラス繊維は上記のように、ロービング内部のガラスフィラメントまでは樹脂が浸透し難く表面が樹脂で覆われ易いウェットスルータイプのガラスロービングを切断したチョップドストランドであるので、ウェットスルータイプのガラス繊維は表面がFRP樹脂組成物で覆われ、表面平滑性が良好で外観が優れたFRPを得ることができるが、ガラス繊維と樹脂との密着性はやや劣るので、比較的強度が低くなる。
【0026】
そして本発明のSMCには、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維が混在しているので、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維の相互の長所と短所が補完しあい、強度と外観のいずれにも優れた
FRPを得ることができるものである。すなわち、ウェットアウトタイプのガラス繊維が含有されていることによる優れた強度と、ウェットスルータイプのガラス繊維が含有されていることによる優れた外観を併せもったFRPを得ることができるものである。
【0027】
このようにウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用するにあたって、ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維の比率は質量比で90:10〜10:90の範囲が好ましく、より好ましくは60:40〜40:60の範囲である。ウェットアウトタイプのガラス繊維の比率が大き過ぎると、強度の高いFRPを得ることができるが、外観に問題が生じるおそれがあり、またウェットスルータイプのガラス繊維の比率が大き過ぎると、外観に優れたFRPを得ることができるが、強度に問題が生じるおそれがある。
【0028】
また、上記のようにSMCにウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を均一に混在させる場合、ウェットアウトタイプのストランドからなるケーキとウェットスルータイプのストランドからなるケーキを所定の比率で混合して引き揃えてガラスロービングを作製し、このウェットアウトタイプとウェットスルータイプを混合したガラスロービングを切断して得られるチョップドストランドを用いるようにするのが好ましい。このチョップドストランドには上記の所定の比率でウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維が混合されているものであり、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維を混在させて樹脂組成物に混合してSMCを製造するにあたって、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維の一方が偏在するようなことなく、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのガラス繊維を均一な所定比率で分散させることができるものである。
【0029】
図2はSMC1の他の実施の形態の一例を示すものであり、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3を混在させず、SMC1の厚み方向の中央部1aをウェットアウトタイプのガラス繊維2のみが混入された樹脂組成物4で形成し、SMC1の厚み方向の両側の外層部1bをウェットスルータイプのガラス繊維3のみが混入された樹脂組成物4で形成するようにしたものである。このSMC1は、樹脂フィルムの上にまずウェットスルータイプのガラス繊維3と樹脂組成物4を供給して裏面側の外層部1bを形成し、次にこの上にウェットアウトタイプのガラス繊維2と樹脂組成物4を供給して中央部1aを形成した後、この上にウェットスルータイプのガラス繊維3と樹脂組成物4を供給して表面側の外層部1bを形成し、そしてこの上に樹脂フィルムを重ね、加圧ロールに通してシート状にした後に熟成することによって、製造することができるものである。
【0030】
そしてこのように作製されたSMC1を成形して得られたFRPには、厚み方向の中央部にウェットアウトタイプのガラス繊維2が含まれており、両側の外層部にウェットスルータイプのガラス繊維3が含まれている。従って、厚み方向の中央部に含有されるウェットアウトタイプのガラス繊維2で高い強度を確保しつつ、外層部に含有されるウェットスルータイプのガラス繊維3で表面平滑性が高い優れた外観のFRPを得ることができるものである。
【0031】
この実施の形態にあっても、ウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3の比率は質量比で90:10〜10:90の範囲が好ましいものであり、SMC1の中央部1aの厚みと外層部1bの厚みの比は、このウェットアウトタイプのガラス繊維2とウェットスルータイプのガラス繊維3の比率に応じて設定されるものである。
【実施例】
【0032】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【0033】
(実施例1)
ウェットアウトタイプのガラス繊維として、日東紡株式会社製ガラスロービング「RS480PB−549」を25mmに切断したものを用い、ウェットスルータイプのガラス繊維として、日東紡株式会社製ガラスロービング「RS480PG−551」を25mmに切断したものを用いた。またFRP用樹脂組成物として不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするコンパウンドを用いた。
【0034】
そしてウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を50:50の質量比率で混合し、このガラス繊維を樹脂組成物に20質量%の割合で均一に混合して厚み4mmの図1のようなSMCを作製した。
【0035】
(実施例2)
実施例1と同じウェットアウトタイプのガラス繊維、ウェットスルータイプのガラス繊維、FRP用樹脂組成物を用いた。そして、ウェットスルータイプのガラス繊維を20質量%の割合で混合した樹脂組成物で厚み1mmの裏面側の外層部、ウェットアウトタイプのガラス繊維を20質量%の割合で混合した樹脂組成物で厚み2mmの中央部、ウェットスルータイプのガラス繊維を20質量%の割合で混合した樹脂組成物で厚み1mmの表面側の外層部を積層して、図2のようなSMCを作製した。
【0036】
(比較例1)
実施例1と同じウェットアウトタイプのガラス繊維、FRP用樹脂組成物を用いた。そして、このガラス繊維を樹脂組成物に20質量%の割合で均一に混合して厚み4mmのSMCを作製した。
【0037】
(比較例2)
実施例1と同じウェットスルータイプのガラス繊維、FRP用樹脂組成物を用いた。そして、このガラス繊維を樹脂組成物に20質量%の割合で均一に混合して厚み4mmのSMCを作製した。
【0038】
上記のように実施例1〜2及び比較例1〜2で作製したSMCを用い、金型のコア型温度130℃、キャビティ温度120℃、成形圧力8MPa、成形時間10分の条件で成形し、FRPを得た。
【0039】
上記のようにして得たFRPの引張り強度、曲げ強度、曲げ弾性率、平滑性、光沢率を測定した。結果を表1に示す。
【0040】
ここで、引張り強度の測定はJISK7054に準拠して、曲げ強度及び曲げ弾性率の測定はJISK4017に準拠して行なった。
【0041】
また平滑性は、外観を目視で観察し、劣るを「×」、やや劣るを「△」、良好を「○」、優れるを「◎」と、相対的な4段階で判定した。
【0042】
また光沢率の測定は、JISK5600に準拠して行なった。
【0043】
【表1】

表1にみられるように、ウェットアウトタイプのガラス繊維のみを用いた比較例1では、強度は高いが平滑性に問題があり、ウェットスルータイプのガラス繊維のみを用いた比較例2では平滑性に優れるが強度に問題を有するものであった。これに対してウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維を併用した実施例1や実施例2のものは、強度と平滑性のいずれにも優れるものであった。
【符号の説明】
【0044】
1 SMC
2 ウェットアウトタイプのガラス繊維
3 ウェットスルータイプのガラス繊維
4 樹脂組成物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるSMCであって、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのチョップドストランドを混在させた状態のものを用いて、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用して成ることを特徴とするSMC。
【請求項2】
ウェットアウトタイプのガラス繊維とウェットスルータイプのガラス繊維の比率が質量比で90:10〜10:90であることを特徴とする請求項1に記載のSMC。
【請求項3】
樹脂組成物とガラス繊維とを含有して形成されるSMCを製造するにあたって、ガラス繊維として、ウェットアウトタイプとウェットスルータイプのチョップドストランドを混在させた状態のものを用いて、ウェットアウトタイプのものとウェットスルータイプのものを併用して、樹脂組成物に前記ガラス繊維を混合しつつシート化することを特徴とするSMCの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−107259(P2012−107259A)
【公開日】平成24年6月7日(2012.6.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−50295(P2012−50295)
【出願日】平成24年3月7日(2012.3.7)
【分割の表示】特願2006−348628(P2006−348628)の分割
【原出願日】平成18年12月25日(2006.12.25)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】