(57)【要約】【課題】      水分の多い環境下でも、初期増粘が抑えられ、強化繊維への高い含浸性が維持されるＳＭＣ用樹脂コンパウンドであって、かつ、熟成工程では増粘が十分に進行し、扱いが容易で成形性に優れたＳＭＣを与えることができるＳＭＣ用樹脂コンパウンドを提供する。【解決手段】  シートモールディングコンパウンドの製造に用いられる樹脂コンパウンドであって、少なくとも、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤が0.01〜3.0重量部配合されていることを特徴とするシートモールディングコンパウンド用樹脂コンパウンドとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートモールディングコンパウンドの製造に用いられる樹脂コンパウンドであって、少なくとも、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤が0.01〜3.0重量部配合されていることを特徴とするシートモールディングコンパウンド用樹脂コンパウンド。
【請求項２】
樹脂成分100重量部に対して、100〜200重量部の充填剤が配合されていることを特徴とする請求項１のシートモールディングコンパウンド用樹脂コンパウンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の成形に用いられるシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）用の樹脂コンパウンドに関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、均一で作業性が良く、高い成形性を示すＳＭＣを製造するための樹脂コンパウンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、ガラス繊維等の強化繊維を樹脂で固めた材料であり、機械的強度、耐薬品性、耐熱性、電気的性質に優れた複合材料として様々な分野で利用されている。また、ＦＲＰは、通常のプラスチックと同様に、金型内で材料を流動化させて成型品を得ることができるため、複雑な形状や大型の製品を寸法安定性よく製造するのにも適している。
【０００３】
ＦＲＰの成形方法としては、様々なものが知られているが、中でもシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）法は、約25 mmに切断した強化繊維を分散し、そこに、樹脂成分に各種の添加剤を配合してなる樹脂コンパウンドを含浸させ、さらに熟成させて得られるシート状のＳＭＣを、所定の寸法に裁断し、必要量を重ねて加熱加圧することにより成型品を得る方法であり、簡便なことから幅広く用いられている（特許文献１〜４）。
【０００４】
ＳＭＣの製造では、樹脂成分と強化繊維とが密着した均一なＳＭＣを得るために、強化繊維に対する樹脂コンパウンドの含浸性を高める必要がある。強化繊維に対する樹脂コンパウンドの含浸性は、樹脂コンパウンドの粘度が低いほど高まることが知られている。しかし、樹脂コンパウンドの粘度が低すぎる場合には、樹脂成分に対する添加剤の分散性が低下してしまうため好ましくない。また、高いフィルム剥離性や成形性を有するＳＭＣ用樹脂コンパウンドを得る上でも、ＳＭＣの製造に使用される樹脂コンパウンドは、適度な増粘性を示すものとする必要がある。
【０００５】
ＳＭＣ用樹脂コンパウンドは、通常、熟成工程において十分に増粘を進行させるために、添加剤として酸化マグネシウム（MgO）等の増粘剤を含有する。そのため、樹脂コンパウンドを強化繊維に含浸させる際には、既に樹脂コンパウンドの初期増粘が進行している状態にある。また、樹脂コンパウンド中に水分が多く存在する場合にも、樹脂コンパウンドの初期増粘が進行しやすくなる。そのため、一般に、ＳＭＣの製造では、このような初期増粘を低くするために樹脂コンパウンドの配合を調整している。
【０００６】
しかし、前記のとおり、初期増粘には樹脂コンパウンド中に含まれる水分量も影響するため、従来のＳＭＣ用樹脂コンパウンドでは、初期増粘の進行度が季節や天候によって大きく変動するという問題があった。すなわち、樹脂コンパウンド中に含まれる充填剤が環境中の水分を吸収するため、雨天や湿度の高い時期には初期増粘が進行しやすかったのである。
【０００７】
そのため、従来、雨天や高湿時には、樹脂コンパウンドに添加される充填剤を熱風乾燥したり、充填剤の量を減らしたりして樹脂コンパウンドを調製し、強化繊維に含浸させてＳＭＣを得ていたのが実情である。
【０００８】
しかし、充填剤を熱風乾燥して用いる方法では、設備投資や光熱費を要するため製造コストが高くなるという新たな問題が起こった。また、樹脂コンパウンド中の充填剤量を減少した場合には、ＳＭＣの熟成工程において増粘が十分に進行しなくなり、得られるＳＭＣに「べたつき」やフィルム剥離性の悪化が見られ、作業性が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開昭５７−０４１９１８
【特許文献２】特開昭６３−２５６６３０
【特許文献３】特開昭５２−０３８５６１
【特許文献４】特開２０００−０２５１４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、水分の多い環境下でも初期増粘が抑えられ、強化繊維への高い含浸性が得られるＳＭＣ用樹脂コンパウンドであって、かつ、熟成工程では増粘が十分に進行し、取り扱いが容易で成形性に優れたＳＭＣを与えられるＳＭＣ用樹脂コンパウンドを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、シートモールディングコンパウンドの製造に用いられる樹脂コンパウンドであって、少なくとも、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤が0.01〜3.0重量部配合されていることを特徴とするシートモールディングコンパウンド用樹脂コンパウンドを提供する。
【００１１】
また、この出願の発明は、第２には、樹脂成分100重量部に対して、100〜200重量部の充填剤が配合されていることを特徴とする前記のシートモールディングコンパウンド用樹脂コンパウンドを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
上記第１の発明のシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）用樹脂コンパウンドでは、樹脂コンパウンド中に配合された水分吸着剤が、樹脂コンパウンド中の余計な水分を吸着除去するため、樹脂コンパウンドの初期増粘が抑えられる。このような樹脂コンパウンドをＳＭＣの製造に用いることにより、充填剤の添加量を減少させることなく樹脂コンパウンドの初期増粘を抑制することができる。したがって、季節や天候に関わらず、強化繊維に対する含浸性が高く、かつ、熟成工程においては増粘が十分に進行する樹脂コンパウンドが提供される。
【００１３】
また、上記第２の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドでは、充填剤の量を調整することにより、樹脂コンパウンドの初期増粘を適度に抑制し、強化繊維への樹脂コンパウンドの含浸性を高めるとともに、樹脂コンパウンドそのものの均一性を高めることができる。また、このような樹脂コンパウンドを用いてＳＭＣを製造することにより、熟成工程において十分な増粘が進行し、取り扱いが容易で成形性の高いＳＭＣが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ＳＭＣは、前記のとおり、約25 mmに切断した強化繊維を分散し、そこに樹脂成分と触媒、離型剤、充填剤等の添加剤を配合してなる樹脂コンパウンドを含浸させ、シート状に増粘させて得られるＦＲＰ成形用の材料である。この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドは、そのようなＳＭＣの製造に用いられるものであり、少なくとも、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤が0.01〜3.0重量部配合されていることを特徴とする。
【００１５】
この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドでは、樹脂成分の種類は特に限定されず、一般にＦＲＰの樹脂材料として用いられる不飽和ポリエステル、エポキシ、メラミン、シリコーン、フェノール等の熱硬化性樹脂が例示される。中でも不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂が好ましい。また、これらの熱硬化性樹脂は、増粘、硬化時に収縮する性質があることから、樹脂成分は、低収縮剤として各種の熱可塑性ポリマーやそのモノマーを含有していてもよい。なお、この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドにおいて、樹脂成分が低収縮剤を含有する場合、「樹脂成分」とは、樹脂と低収縮剤を合わせたものを意味し、重量部についても、これらの合計を意味するものとする。
【００１６】
この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドにおいて使用される水分吸着剤としては、凝灰岩等の天然ゼオライト、モレキュラーシーブス等の合成ゼオライト、シリカゲル等が例示される。中でもモレキュラーシーブスに代表される合成ゼオライトは、細孔径が均一であり、水分を選択的に吸着除去できることから、好ましい。水分吸着剤の粒径は、樹脂成分への均一分散が可能で、水分吸着剤としての効果を発揮できる程度であればよく、とくに限定されない。
【００１７】
また、この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドにおいて、配合される水分吸着剤の量は、樹脂成分100重量部に対して0.01〜3.0重量部である。水分吸着剤の配合量が樹脂成分100重量部に対して0.01重量部未満の場合には、十分な効果が発揮されず、雨天や高湿条件下での樹脂コンパウンドの初期増粘が大きくなり、強化繊維への含浸性が低下するため好ましくない。一方、水分吸着剤の配合量が樹脂成分100重量部に対して3.0重量部より多い場合には、ＳＭＣ用樹脂コンパウンドの均一性が低下しやすくなり好ましくない。また、このようなＳＭＣ用樹脂コンパウンドを用いて得られるＳＭＣから成形される成型品では、耐熱水性が低下し、フクレが発生しやすくなる。
【００１８】
この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドは、さらに、増量、粘度調整、物性改質等の目的に応じて各種の充填剤を含有していてもよい。例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸塩等が挙げられる。このような充填剤の配合量は特に限定されない。充填剤の配合量が少ない場合には、初期増粘性が低下し、強化繊維に対する樹脂コンパウンドの含浸性が高まるものの、熟成工程において十分な増粘が進行しなくなる場合がある。反対に、充填剤の配合量が多すぎる場合には、初期増粘が進行し、強化繊維への樹脂コンパウンドの含浸性が低下する場合がある。したがって、充填剤の量は、樹脂成分100重量部に対して100〜200重量部とすることが望ましい。
【００１９】
さらに、この出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドは、水分吸着剤と充填剤以外にも、各種の添加剤を含有していてよい。具体的には、硬化触媒、離型剤、増粘剤、着色剤等が挙げられる。硬化触媒は、ＳＭＣを加熱加圧下で成形した際に樹脂成分を硬化させるための触媒であり、成形温度領域で作用するものを適宜選択できるが、好ましくは、過安息香酸t-ブチル（t-ブチルパーオキシベンゾエート）、メチルエチルケトンパーオキシド、過酸化ベンゾイル等の高温硬化系触媒が例示される。また、離型剤は、ＳＭＣのフィルム剥離性と、成形時の金型離型性を向上させるためのものであり、オレイン酸アミド、ステアリン酸亜鉛等が例示される。さらに、増粘剤は、ＳＭＣ用樹脂コンパウンドを強化繊維に含浸させた後、熟成工程において樹脂の増粘を進行させるためのものであり、酸化マグネシウムが好ましく例示される。また、着色剤は、ＳＭＣに所望の色調を付与できるものであればよく、その種類はとくに限定されない。
【００２０】
以上のとおりのこの出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドを、ガラス繊維、カーボン繊維、有機繊維等の強化繊維に含浸させ、シート状に含痩して熟成することにより、取り扱いが容易で、成形性の高い均一なＳＭＣが得られる。
【００２１】
以下、実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２２】
＜実施例１＞
不飽和ポリエチレン80重量部とポリスチレン／スチレン溶液20重量部に、離型剤としてステアリン酸亜鉛を4重量部、硬化触媒として過安息香酸t-ブチルを1重量部、増粘剤として酸化マグネシウム（MgO）を1重量部、着色剤として顔料を5重量部、充填剤として炭酸カルシウム（CaCO3）を80重量部を配合し、さらに水分吸着剤としてゼオライトを0.01重量部加えて樹脂コンパウンドを調製した。
【００２３】
なお、CaCO3については、予め40℃、90 %の恒温恒湿槽に入れ、飽和まで吸湿させて水分率を高めた後、使用した。
【００２４】
得られた樹脂コンパウンドの粘度を測定し、初期増粘性を評価した。
【００２５】
次いで、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００２６】
さらに、得られたＳＭＣについて、熟成後のフィルム剥離性を目視で確認した。
【００２７】
また、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形し、得られた成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００２８】
各評価結果を表１に示した。なお、表中の各記号は、◎：優、○：良、×：劣を意味する。
＜実施例２＞
水分吸着剤の配合量を3重量部とした以外は、実施例１と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００２９】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００３０】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得た成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００３１】
各評価結果を表１に示した。
＜実施例３＞
充填剤の配合量を100重量部とした以外は、実施例２と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００３２】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００３３】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得た成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００３４】
各評価結果を表１に示した。
＜実施例４＞
充填剤の配合量を200重量部とした以外は、実施例１と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００３５】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００３６】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得た成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００３７】
各評価結果を表１に示した。
＜実施例５＞
充填剤の配合量を240重量部とした以外は、実施例２と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００３８】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００３９】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得た成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００４０】
各評価結果を表１に示した。
＜比較例１＞
水分吸着剤を配合せずに、それ以外は実施例１と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００４１】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００４２】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得られた成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００４３】
各評価結果を表１に示した。
＜比較例２＞
水分吸着剤を配合しなかった以外は、実施例３と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００４４】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００４５】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得られた成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００４６】
各評価結果を表１に示した。
＜比較例３＞
水分吸着剤の配合量を4重量部とした以外は、実施例１と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００４７】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００４８】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得られた成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００４９】
各評価結果を表１に示した。
＜比較例４＞
水分吸着剤の配合量を4重量部とした以外は、実施例４と同様の方法により樹脂コンパウンドを調製し、初期増粘性を評価した。
【００５０】
また、この樹脂コンパウンドを約25重量部のガラス繊維に含浸させ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性を目視にて評価した。
【００５１】
さらに、得られたＳＭＣのフィルム剥離性と、このＳＭＣを高温高圧でプレス成形して得られた成型品の耐熱水性を目視にて評価した。
【００５２】
各評価結果を表１に示した。
【００５３】
【表１】
2005042044.tif 000002
【００５４】
表１より、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤を0.01〜3重量部配合して得られるＳＭＣ用樹脂コンパウンドでは、充填剤の配合量に関わらず初期増粘が抑えられ、樹脂コンパウンドのガラス繊維に対する含浸性が高くなることが確認された。また、熟成工程における増粘も十分に進行し、高いフィルム剥離性が得られた。さらに、得られたＳＭＣを用いた成型品の耐熱水性も高かった（実施例１〜５）。中でも、樹脂成分100重量部に対して充填剤を100〜200重量部配合して得られる樹脂コンパウンドでは、とくに初期増粘が低く抑えられ、ガラス繊維に対する含浸性が高かった。それと同時に、熟成後のフィルム剥離性も高くなり、作業性や成形性の良さが確認された（実施例３および４）。
一方、水分吸着剤を含有しない樹脂コンパウンドでは、初期増粘が進行し、ガラス繊維への含浸性が著しく低下した（比較例１および２）。なお、充填剤の配合量を樹脂成分に対して100重量部以上とすることによりフィルム剥離性が向上したが、ガラス繊維への含浸性は改善されず、得られたＳＭＣは不均一なものとなった（比較例２）。
【００５５】
また、水分吸着剤の量を樹脂成分100重量部に対して3重量部より多くした場合には、初期増粘が低くなり、ガラス繊維への含浸性が向上した。しかし、成型品の耐熱水性が悪化し、フクレの発生が見られた（比較例３および４）。充填剤の配合量を増すことにより、熟成による増粘が進行するようになり、フィルム剥離性が若干向上したが、成型品におけるフクレの発生は抑制されなかった（比較例４）。
【００５６】
以上より、樹脂成分100重量部に対して水分吸着剤を0.01〜3重量部含有するこの出願の発明のＳＭＣ用樹脂コンパウンドは、強化繊維への含浸性が高く、これを用いることにより均一でフィルム剥離性が高く、成形性の良いＳＭＣが得られることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、水分の多い環境下でも、初期増粘が抑えられ、強化繊維への高い含浸性が維持でき、かつ、熟成工程では増粘が十分に進行し、作業性が高く成形性に優れたＳＭＣを与えることができるＳＭＣ用樹脂コンパウンドが提供される。