(57)【要約】【課題】ショートの発生しにくい成形体パネルの製造方法並びに成形体パネルの提供。【解決手段】少なくとも熱硬化性樹脂、ガラス繊維、及び無機充填剤を含有するシートモールディングコンパウンドを、目的とする成形体パネルの単位面積当たり質量の１．１倍以上、３倍以下の単位面積当たり質量を有するシートモールディングコンパウンドを１枚物でプレス成形する。【選択図】  選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱硬化性樹脂、ガラス繊維、及び無機充填剤を含有するシートモールディングコンパウンドを、目的とする成形体パネルの単位面積当たり質量の１．１倍以上、３倍以下の単位面積当たり質量を有するシートモールディングコンパウンドを１枚物でプレス成形することを特徴とする成形体パネルの製造方法。
【請求項２】
成形体パネルがリブ部およびまたは嵌合部を有することを特徴とする請求項１記載の成形体パネルの製造方法。
【請求項３】
熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載の成形体パネルの製造方法。
【請求項４】
成形体パネルの単位面積当たり質量が３ｋｇ／ｍ２以上、１５ｋｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の成形体パネルの製造方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の方法で成形されたことを特徴とする成形体パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートモールディングコンパウンド（以下ＳＭＣと略称する。）から成形体パネルを製造する方法、並びに該ＳＭＣを成形して得られる高意匠性の成形体パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＭＣは熱硬化性樹脂、無機充填剤、また必要に応じて増粘剤、硬化剤などを混ぜたペーストをガラス繊維に含浸させてシート状にし、必要に応じて熟成処理を行い半硬化させた成形材料である。通常、このＳＭＣを金型によりプレス成形することにより成形体が得られる。このようにして得られたＳＭＣ成形体は、その優れた耐久性、耐水性、機械強度、難燃特性、及び意匠性から浴槽等の浴室機器やパネル組み立て式貯水槽、浄化槽、建築物の外壁用パネル等の外壁材、屋根材、床材等として広く用いられる。特に建築物の外壁用パネルにおいては軽量でかつ高い機械強度、より複雑な意匠性が要求される。また外壁用パネルには嵌合構造やリブ構造を有するものも多く存在する。こういった嵌合部やリブ部を有する成形体をプレス成形によって作製する場合にもっとも困難なのはショートのない状態の成形体を得ることである。ここでショートとは型内部の嵌合部やリブ部に代表される隅々までＳＭＣが行き渡らず、成形体の一部が欠けた状態となることを言う。そこでこれまでＳＭＣを充分に金型内に充填させるために、成形時の流動性がより良いＳＭＣの開発、及びＳＭＣの成形方法が求められ検討されてきた。例えばＳＭＣ中のガラス繊維に短繊維ガラス繊維と長繊維のガラス繊維を規則的に組み合わせることによりリブ構造に効果的にガラス繊維を含有させるなどの検討が行われている（例えば特許文献１参照）。しかし、成形時にＳＭＣを複数枚投入すると記載されており、本発明のような１枚物で投入するといった記載はされていない。また、連続ガラス繊維を用いたＳＭＣにおいてもシートの端部に短繊維を用いるといった検討が成されている（例えば特許文献２参照）。しかし、こういった短繊維を用いた場合においても外壁用パネルなどの複雑な意匠及びリブ部や嵌合部を有する成形体を成形する場合にはリブ部や嵌合部にショートが発生しやすくなるといった問題が生じる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００２−１４４３３４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０５４３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ショートの発生しにくい成形体パネルの製造方法並びに成形体パネルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、以上のような現状を背景に、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、成形体パネルの単位面積当たり質量の１．１倍以上、３倍以下の単位面積当たり質量を有するシートモールディングコンパウンドを重ね置きすることなく１枚物でプレス金型内に投入しプレス成形することにより嵌合構造やリブ構造を有する複雑な形状のＳＭＣ成形体の作製が容易となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は下記の通りである。
（１）少なくとも熱硬化性樹脂、ガラス繊維、及び無機充填剤を含有するシートモールディングコンパウンドを、目的とする成形体パネルの単位面積当たり質量の１．１倍以上、３倍以下の単位面積当たり質量を有するシートモールディングコンパウンドを１枚物でプレス成形することを特徴とする成形体パネルの製造方法、
（２）成形体パネルがリブ部およびまたは嵌合部を有することを特徴とする（１）記載の成形体パネルの製造方法。
【０００７】
（３）  熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする（１）又は（２）記載の成形体パネルの製造方法。
（４）  成形体パネルの単位面積当たり質量が３ｋｇ／ｍ２以上、１５ｋｇ／ｍ２以下であることを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載の成形体パネルの製造方法。
（５）  （１）、（２）、（３）又は（４）記載の方法で成形されたことを特徴とする成形体パネル。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について、その好ましい態様を中心に、評細に説明する。
本発明は、少なくとも熱硬化性樹脂、ガラス繊維、及び無機充填剤を含有しているＳＭＣを用いて、複雑な形状の成形体パネルをプレス成形により作製する方法に関する。
本発明において、ＳＭＣとは熱硬化性樹脂及び無機充填剤、必要に応じて増粘剤、離形剤を混合したペースト状のもの（以下ＳＭＣ用ペーストという）をガラス繊維に含浸させてシート状にしたものがＳＭＣである。
【０００９】
該熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。中でもフェノール樹脂および不飽和ポリエステル樹脂は、良好な成形性を示すため好ましく、特にフェノール樹脂は難燃性に優れているため好ましい。フェノール樹脂としては、レゾール系フェノール樹脂であっても、ノボラック系フェノール樹脂であっても良く、また、これらの樹脂に、必要に応じて重合度を高める目的で、レゾール型フェノール樹脂では酸触媒、ノボラック型フェノール樹脂では塩基性触媒を添加して用いても良い。本発明においては、常温で液状を示すレゾール系フェノール樹脂を酸触媒を使用せずに用いることが、成形加工が容易にでき、生産性の点から好ましい。
本発明のＳＭＣ中の熱硬化性樹脂の含量は樹脂固形分で５ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下であることが好ましく、さらに好ましくは１０ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以下である。ＳＭＣ中の熱硬化性樹脂の含量が樹脂固形分で５ｗｔ％以上であればそのＳＭＣの成形体は充分な強度を有する。また熱硬化性樹脂が樹脂固形分で５０ｗｔ％以下であればそのＳＭＣの成形体は充分な難燃性を有する。
【００１０】
本発明に用いられる無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、カオリンクレー、マイカ、タルク、ホウ酸亜鉛、珪酸カルシウム水和物、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、マイクロバルーン、硫酸バリウム、無水珪酸、珪藻土、ガラスパウダー、三酸化アンチモン、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、けい砂等が用いられる。中でも得られる成形体の防火性を高めるためにカオリンクレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、ホウ酸亜鉛が好ましく用いられる。これらの無機充填剤は１種のみで用いることもできるし、２種以上の混合物として用いることもできる。無機充填剤としてカオリンクレーと水酸化アルミニウムを含む場合、その混合比は質量比でカオリンクレー：水酸化アルミニウム＝１：１０〜１０：１の範囲とすることが好ましく、１：６〜６：１の範囲とすることがより好ましい。ＳＭＣ中に含まれる無機充填剤の含量としては２０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以下である。無機充填剤が２０ｗｔ％以上であれば必然的にパネル中の樹脂の割合が小さくなりＳＭＣ成形体は充分な難燃性が得られる。また、７０ｗｔ％以下であれば充分な強度を有する成形体が得られる。
【００１１】
本発明におけるＳＭＣには、得られたＳＭＣ成形体に難燃性、耐候性、成形時の離型性等を付与するために難燃剤、紫外線吸収剤、内部離型剤、増粘剤等の添加剤を加えることが好ましい。特に成形性を向上させるために内部離型剤を添加することが好ましい。内部離型剤の添加量は、ＳＭＣ中の含量としては０．０５ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．１ｗｔ％以上、３ｗｔ％以下である。内部離型剤としては脂肪族炭化水素系のもの、高級脂肪族アルコール系のもの、脂肪酸アマイド系のもの、金属石けん系のもの、リン酸系のものなどが挙げられ、中でも金属石けん系のもの、リン酸系のものが離型効果が高く好ましく、例えばステアリン酸亜鉛、中和性リン酸アルコールが挙げられる。
【００１２】
また、無機充填剤として水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムを含んでいない場合は、ＳＭＣ成形時の成形性を良好にするため増粘剤として水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムを添加するのが好ましい。この場合、増粘剤の添加量は、ＳＭＣ中の含量としては０．０５ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．１ｗｔ％以上、３ｗｔ％以下である。
本発明におけるＳＭＣ用ペーストの作製には通常ＳＭＣ用ペースト作製において用いられる公知の混合機、例えば月島機械製ＭＴＩ・ユニバーサルミキサ「ＥＭ２００Ｂ」（商品名）などを用い、上述の構成物を混合することによって得られる。
【００１３】
本発明において、ＳＭＣに用いるガラス繊維の種類としてはＥ−ガラス、Ｃ−ガラス、Ｔ−ガラス、ＡＲ−ガラス、Ｄ−ガラスのいずれの種類のガラスを用いても良いが、コスト面などからＥ−ガラスが好ましい。
また、ガラス繊維の繊維径は３〜３０μｍの繊維径のものが好ましく、より好ましくは６〜１５μｍである。ガラス繊維の繊維長は０．１〜１００ｍｍであることが好ましく、３〜３０ｍｍであることがより好ましい。ガラス繊維の繊維径が３μｍ以上で、かつ繊維長が０．１ｍｍ以上であれば、該ガラス繊維による補強効果が発揮され、結果としてＳＭＣ成形体は充分な曲げ強度を得ることができる。ガラス繊維径が３０μｍ以下で、かつガラス繊維長が１００ｍｍ以下であれば、該ガラス繊維を用いたＳＭＣは流動性が低下して成形性に劣るということはない。また、通常、ＳＭＣにおいて用いられるガラス繊維には、繊維径３〜３０μｍの単繊維５０〜１００００本程度をポリ酢酸ビニル系、ポリエステル系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン系等の集束剤で集束されているものが用いられることが多いが、本発明においてもこれらの集束剤で収束されているガラス繊維を用いても差し支えない。
【００１４】
本発明におけるＳＭＣ中のガラス繊維の含有量としては、ＳＭＣ成形体の強度の点から３ｗｔ％以上が好ましく、成形性の点から４０ｗｔ％以下が好ましい。より好ましくは８ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下である。
本発明におけるＳＭＣは、ガラス繊維にＳＭＣ用ペーストを含浸させることにより作製される。このＳＭＣは、通常用いられる公知のＳＭＣ製造装置を用いて通常の方法により製造することができる。
【００１５】
代表的な製造例を挙げれば、上述ＳＭＣ用ペーストを上下に配置されたキャリアフィルムにほぼ均一な厚さとなるように塗布し、下部のキャリアフィルム上のペーストに所定のサイズに切断されたガラス繊維を散布し、上下のキャリアフィルム上のペーストでガラス繊維を挟み込み、次いで全体を含浸ロール間に通してＳＭＣ用ペーストをガラス繊維に含浸させ、必要に応じて熟成処理をさせることによってＳＭＣが作製される。ここでキャリアフィルムとしてはポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムを用いるのが一般的である。また、熟成処理とは成形前の前処理の一つで、２０℃から９０℃で、１時間から２０日間程度の範囲で熱処理を行うことが好ましい。
【００１６】
本発明におけるＳＭＣの単位面積当たりの質量はＳＭＣをプレス成形して得られる成形体パネルの単位面積当たりの質量の１．１倍以上、３倍以下が好ましく、より好ましくは１．２倍以上２．５倍以下、特に好ましくは１．２倍以上、２倍以下である。１．１倍以上、３倍以下のＳＭＣを重ね置きすることなく１枚物でプレス成形することにより、プレス成形時のＳＭＣの流動性が大幅に向上し、ＳＭＣを２枚、３枚と重ね置きしてプレス成形した場合にショートが発生するような複雑な意匠、リブ部、嵌合部を有する形状の成形においてもショートなく成形できる。
ここでリブ部とは成形体の表面、裏面もしくは両面に成形体の強度を高める目的等で凸状に突起させた部分をいう。また嵌合部とは嵌合構造の凸部もしくは凹部をいう。嵌合構造とは断面コの字型の凹部に別のパネルの凸部をはめ込むことにより複数のパネルをつなぎ合わせることができるような凹部および凸部の構造をいう。
【００１７】
本発明における成形体パネルの単位面積当たりの質量とは、ＳＭＣのプレス成形で得られる成形体パネルの質量を、成形体パネルの面積で割った値であり、成形体パネルの面積は成形体パネルを正面から見た場合の投影面積である。ここで正面とはプレス成形時にプレス機が上下する方向とする。成形体パネルによっては表面に凹凸を有するものも存在するが面積を考える上では無視しても差し支えない。本発明における成形体パネルの単位面積当たりの質量は３ｋｇ／ｍ２以上、１５ｋｇ／ｍ２以下が好ましく、より好ましくは４ｋｇ／ｍ２以上、１２ｋｇ／ｍ２以下である。３ｋｇ／ｍ２以上であれば成形体パネルの端部に嵌合部を有する場合にもＳＭＣは嵌合部まで良好な流動性を保持し、１５ｋｇ／ｍ２以下であればこの目的に合わせた単位面積当たりの質量のＳＭＣの作製が充分に可能となる。
【００１８】
本発明のＳＭＣの成形品の製造法として一般的に用いられるプレス成形法を用いることができる。すなわち、目的の成形品形状をなした上下分離可能な金型を準備し、金型に上述したＳＭＣを所定量だけ重ね置きすることなく１枚物で投入し、加熱加圧し、その後金型を開き目的のパネル成形体を取り出すという通常のプレス成形法等によりＳＭＣの成形品を製造する。なお、成形温度、成形圧力は目的とする成形品の形状等にあわせて選択することができる。一例をあげれば、外壁用のパネルの作製においては成形圧力は１×１０６Ｐａ以上、８０×１０６Ｐａ以下が好ましく、成形温度は１００℃以上、２３０℃以下が好ましい。
【００１９】
本発明は１枚物のＳＭＣを重ね置きすることなく投入しプレス成形することを特徴とする。通常のＳＭＣの成形においては単位面積当たりの質量が０．５〜３ｋｇ／ｍ２程度のＳＭＣを目的の成形体の質量に合わせて何枚も重ね合わせて投入しプレス成形を行う。それに対し本発明においてはあらかじめ成形体の単位面積当たりの質量の１．１〜３倍のＳＭＣを作製し、そのＳＭＣを重ね置きすることなく１枚で投入することにより成形体パネルの嵌合部やリブ部にまでＳＭＣがより良好に流動し、嵌合部やリブ部の先端にまで容易に成形できるという効果を有する。
【００２０】
上記ＳＭＣ成形品には必要に応じて塗装等の表面処理をすることができる。例えば成形品として外壁用パネルを作製する場合にはその表面に耐候性の塗膜等を処理してもよい。
上記のようにして得られたＳＭＣ成形品の用途としてはパネル組み立て式貯水槽、外壁用パネル等の外壁材が挙げられる。特に熱硬化性樹脂にフェノール樹脂を用いたＳＭＣ成形品は、非常に高い難燃特性を有することから、防火性の観点より建築物の外壁用パネルとして非常に適している。ここで外壁用パネルとは、表面が平坦な平板、表面に意匠を有するもの、または塗装によって装飾を施されたパネル状の成形体であり、外壁材として用いられるものであり、特に新築用もしくはリフォーム用の外壁材として用いることに適している。
以下、実施例に基いて更に本発明を説明する。
【００２１】
【実施例１】
レゾール系フェノール樹脂（昭和高分子（株）製ＢＲＬ−２４０）３０．０質量部、増粘剤として水酸化カルシウム（関東化学（株）製    試薬特級）０．３質量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（関東化学（株）製  試薬一級）１．０質量部、無機充填剤として水酸化アルミニウム（昭和電工（株）製、商品名「ハイジライトＨ３２」）２５．０質量部及びカオリンクレー（ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ社製、商品名「ＡＳＰ−４００Ｐ」）２５．０質量部をハンドミキサー（芝浦製作所製、商品名「ＢＭＶ−１５０Ａ」）にて約１０分間混合攪拌してＳＭＣ用ペーストを得た。キャリアフィルムに厚み４０μｍのポリプロピレン製フィルム（サン・トックス株式会社製、商品名「サン・トックスＣＰ」）を用い、ＳＭＣ製造装置（月島機械（株）製）を用いて上記ＳＭＣペーストをドクターブレード厚み２．０ｍｍの設定でキャリアフィルムに塗布し、ＳＭＣペースト８０質量部に対してガラス繊維（日東紡績（株）製、商品名「ＲＳ２４０ＰＢ−５４８ＡＣ」、平均繊維径１１μｍ、平均繊維長１５ｍｍ）２０質量部の割合でガラス繊維を散布してペーストの間にはさみ込み含浸させ、その後、８０℃で４時間熟成処理を行い、６．５ｋｇ／ｍ２のＳＭＣを作製した。
【００２２】
１８０℃に加熱した加圧プレスに装着された表面クロムメッキ仕上げの嵌合部流動性評価金型（図１）を作製した。この金型の中央部にＳＭＣを所定量投入し加熱加圧成形（図２）を行うことにより図３に示されるような形状の成形体が得られる。この成形体の嵌合部分を図３に示すところで切り取り質量を測定することにより流動性を評価することが可能である。この流動性評価金型へ上記ＳＭＣを１枚物で重ね置きすることなく１６０ｇを素早く投入し、金型を閉めて加熱加圧成形（１．１７×１０７Ｐａ）したところ、５サンプル中４サンプルが嵌合部に充分に充填していることが外観観察より認められた。また嵌合部に充填しているＳＭＣ硬化体の質量は５サンプルの平均で３６ｇ（ｎ＝５）であった（表１）。
【００２３】
上記ＳＭＣを端部に嵌合部を有するパネル成形用の金型（１８０℃、表面クロムメッキ仕上げ）に２．１ｋｇ投入し、金型を閉めて加熱加圧（１８０℃、１．１７×１０７Ｐａ）したところ、金型内形状と同型のＳＭＣ成形品（平均厚み２ｍｍ、単位面積当たりの質量５．９ｋｇ／ｍ２）を得た。この成形品の端部の嵌合部にまでＳＭＣが充填されているのか外観観察により確認したところ２２枚中１８枚がふくれやショートといった欠陥もなく良好に充填していることが確認された。ここでふくれとは成形時にＳＭＣが発泡を起こすことにより成形体中に気泡が発生する現象をいう。
【００２４】
【比較例１】
実施例１と同様にして６．５ｋｇ／ｍ２のＳＭＣを２枚重ねにして１６０ｇ投入し、嵌合部流動性評価金型で評価したところ、５サンプル中３サンプルが嵌合部に充分に充填していることが外観観察より認められた。また嵌合部に充填しているＳＭＣ硬化体の質量は５サンプルの平均で２７ｇであった（表１）。
【００２５】
【比較例２】
ドクターブレード厚みを１．０ｍｍに設定し実施例１と同様にして３．４ｋｇ／ｍ２のＳＭＣを作製した。実施例１と同様にして、得られたＳＭＣを２枚重ねにして１６０ｇ投入し、嵌合部流動性評価金型で評価したところ、５サンプル中１サンプルが嵌合部に充分に充填していることが外観観察により確認された。また嵌合部に充填しているＳＭＣ硬化体の質量は５サンプルの平均で１６ｇであった（表１）。
【００２６】
また、実施例１と同様に、端部に嵌合部を有するパネル成形用の金型に２．１ｋｇ投入し、金型を閉めて加熱加圧成形を行ったところ、金型内形状と同型のＳＭＣ成形品（平均厚み２ｍｍ、単位面積当たりの質量５．９ｋｇ／ｍ２）を得た。この成形品の端部の嵌合部にまでＳＭＣが充填されているのか外観観察により確認したところ２５枚中１４枚がふくれやショートといった欠陥もなく良好に充填していることが確認された。
【００２７】
【比較例３】
ドクターブレード厚みを０．７ｍｍに設定し実施例１と同様にして２．３ｋｇ／ｍ２のＳＭＣを作製した。実施例１と同様にして、得られたＳＭＣを２枚重ねにして１６０ｇ投入し、嵌合部流動性評価金型で評価したところ、５サンプル中１サンプルが嵌合部に充分に充填していることが外観観察により確認された。また嵌合部に充填しているＳＭＣ硬化体の質量は５サンプルの平均で１４ｇであった（表１）。
【００２８】
また、実施例１と同様に、端部に嵌合部を有するパネル成形用の金型に２．１ｋｇ投入し、金型を閉めて加熱加圧成形を行ったところ、金型内形状と同型のＳＭＣ成形品（平均厚み２ｍｍ、単位面積当たりの質量５．９ｋｇ／ｍ２）を得た。この成形品の端部の嵌合部にまでＳＭＣが充填されているのか外観観察により確認したところ２０枚中１１枚がふくれやショートといった欠陥もなく良好に充填していることが確認された。
【００２９】
【表１】
2004230731.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
本発明によって、ショートの発生しにくい成形体パネルの製造が可能になった。また、この方法でＳＭＣを用いて成形された成形体パネルは更に高い機械的強度を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例で用いた嵌合部流動性評価金型を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面概略図、（ｃ）は正面概略図、（ｄ）は側面概略図である。
【図２】上記金型を用いたプレス成形の状態を示す説明図であり、（ａ）は成形前の状態、（ｂ）は成形後の状態を示す断面説明図である。
【図３】成形体の形状を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。
【図１】
2004230731.tif 000003
【図２】
2004230731.tif 000004
【図３】
2004230731.tif 000005