(57)【要約】【課題】劣化加速試験後の強度および外観の両方に優れた繊維強化樹脂の水廻り用成形品とその製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂およびガラス繊維を含む繊維強化樹脂の水廻り用成形品１であって、成形品１の水と接する側の層であり、モノフィラメント化したガラス繊維３を含む表面層２と、繊維束であるガラス繊維５を含む裏面層４とを備え、ガラス繊維３、５の含有量が１５〜３０質量％であることを特徴とする。【選択図】図１
2012001607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂およびガラス繊維を含む繊維強化樹脂の水廻り用成形品であって、成形品の水と接する側の層であり、モノフィラメント化したガラス繊維を含む表面層と、繊維束であるガラス繊維を含む裏面層とを備え、ガラス繊維の含有量が１５〜３０質量％であることを特徴とする水廻り用成形品。
【請求項２】
１２４℃、０．２３ＭＰａ、１５０時間、両面浸漬の劣化加速試験後の曲げ強度が５５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水廻り用成形品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水廻り用成形品を製造する方法であって、高開繊度であるガラス繊維を含む表面層用のシートモールディングコンパウンドと、前記高開繊度であるガラス繊維よりも低開繊度であるガラス繊維を含む裏面層用のシートモールディングコンパウンドとを積層し、加熱加圧成形する工程を含むことを特徴とする水廻り用成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂の水廻り用成形品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は高強度かつ成形性に優れ、浴槽・浴室ユニット、システムキッチン等の水廻り用の住設機材に用いられている。これらの製品は、長期使用時における強度および耐久性が必要とされている。
【０００３】
長期使用時における耐久性の一つとして耐熱水性が検討されており、その評価には熱水試験やプレッシャークッカー（ＰＣＴ）試験等の劣化加速試験が用いられ、ブリスター（ふくれ）の発生により評価されている（非特許文献１）。ＰＣＴ試験は短時間で評価が可能であり、９℃半減則により試験時間１５０時間で３０年相当の劣化成形品が得られることが明らかとなっている。
【０００４】
従来、ＦＲＰのガラス繊維には、開繊度の低いものが用いられており、劣化加速試験後においても優れた強度保持率を有するが、ブリスターの発生により外観が低下する。
【０００５】
ＦＲＰの外観および強度を向上させる方法として、特許文献１には、開繊度の異なるガラス繊維を含む複数層からＦＲＰを構成する技術が記載されている。この技術では、厚み方向の両側の外層部に開繊度の低いガラス繊維を含むシートモールディングコンパウンドを配置する。そして厚み方向の中央部に開繊度の高いガラス繊維を含むシートモールディングコンパウンドを配置する。その後、これらの積層体を加熱加圧して成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２７４４５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「強化プラスチックス」、ｖｏｌ．５０、Ｎｏ．８、溝口真知子、清水正良、藤井善道、濱田泰以
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては開繊度の低いガラス繊維が成形品の表面に配置されているため、劣化加速試験を行うと、ブリスターの発生が起こり易くなる。そのため、劣化加速試験後の強度および外観を両立させることは困難である。
【０００９】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、劣化加速試験後の強度および外観の両方に優れた繊維強化樹脂の水廻り用成形品とその製造方法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】
本発明の水廻り用成形品は、熱硬化性樹脂およびガラス繊維を含む繊維強化樹脂の水廻り用成形品であって、成形品の水と接する側の層であり、モノフィラメント化したガラス繊維を含む表面層と、繊維束であるガラス繊維を含む裏面層とを備え、ガラス繊維の含有量が１５〜３０質量％であることを特徴とする。
【００１１】
この水廻り用成形品において、１２４℃、０．２３ＭＰａ、１５０時間、両面浸漬の劣化加速試験後の曲げ強度が５５ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明の水廻り用成形品の製造方法は、前記の水廻り用成形品を製造する方法であって、高開繊度であるガラス繊維を含む表面層用のシートモールディングコンパウンドと、前記高開繊度であるガラス繊維よりも低開繊度であるガラス繊維を含む裏面層用のシートモールディングコンパウンドとを積層し、加熱加圧成形する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水廻り用成形品によれば、劣化加速試験後の強度および外観の両方に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水廻り用成形品の実施形態を模式的に示した断面である。
【図２】モノフィラメント化したガラス繊維を含む表面層の拡大ＳＥＭ像である。
【図３】繊維束であるガラス繊維を含む裏面層の拡大ＳＥＭ像である。
【図４】ＳＭＣの成形方法の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の水廻り用成形品の実施形態を模式的に示す断面図である。
【００１７】
この水廻り用成形品１は、熱硬化性樹脂およびガラス繊維を含む繊維強化樹脂の成形品であり、表面層２と裏面層４とを備えている。
【００１８】
表面層２は、成形品の水と接する側、すなわち製品表面側の層であり、モノフィラメント化したガラス繊維３を含む。この表面層２は、ガラス繊維３がモノフィラメント化されているため劣化加速試験後においてモノフィラメント化したガラス繊維３と樹脂との界面が水分により劣化を受ける。そして界面に沿って破壊が進行するため強度の低下が比較的起こり易くなる。一方で、モノフィラメント化されているため繊維束内に水分を取り込まないことから、ブリスターの発生を抑制するため外観に優れる。
【００１９】
裏面層４は、繊維束であるガラス繊維５を含む。この裏面層４は、繊維束であるガラス繊維５が繊維束で存在するため劣化加速試験後においてもガラス繊維束で応力を負担する。そのため初期強度からの高い保持率を有する。一方で、繊維束内に水分を取り込むためブリスターが発生し、外観が劣化し易くなる。
【００２０】
本発明では、モノフィラメント化したガラス繊維３と繊維束であるガラス繊維５とを積層することで、劣化加速試験後においても、繊維束であるガラス繊維５による優れた強度と、モノフィラメント化したガラス繊維３による優れた外観とを併せ持つ耐久性に優れた水廻り用成形品１を得ることができる。
【００２１】
すなわち、この水廻り用成形品１は、製品裏面側の繊維束であるガラス繊維５による変形能力および応力負担能力による優れた強度保持率と、製品表面側のモノフィラメント化したガラス繊維３による優れた外観とを併せ持つ。
【００２２】
そして本発明では、強度および外観を両立させるために、モノフィラメント化したガラス繊維３および繊維束であるガラス繊維５の合計含有量を１５〜３０質量％としている。当該含有量が少な過ぎると、水廻り用成形品１の強度が十分でない箇所が生じる場合がある。当該含有量が多過ぎると、ブリスターあるいは繊維量増加による平滑性の低下等により外観が悪化する場合がある。
【００２３】
次に、本発明におけるモノフィラメント化したガラス繊維３および繊維束であるガラス繊維５の開繊状態について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察したＳＥＭ像により説明する。
【００２４】
図２は、モノフィラメント化したガラス繊維３を含む表面層２の拡大ＳＥＭ像である。このように、モノフィラメント化したガラス繊維３を含む表面層２は、ガラス繊維内部まで樹脂が浸透し、繊維がモノフィラメント化した状態のことを示す。
【００２５】
図３は、繊維束であるガラス繊維５を含む裏面層４の拡大ＳＥＭ像である。このように、繊維束であるガラス繊維５を含む裏面層４は、ガラス繊維内部に樹脂が浸透せず、繊維が束として存在している状態のことを示す。
【００２６】
すなわち、モノフィラメント化したガラス繊維３は、開繊度を高くして個々の繊維の分散性を良くしたものであり、繊維束であるガラス繊維５は、開繊度を低くして個々の繊維を分散し過ぎないように調整したものである。
【００２７】
本発明の水廻り用成形品は、高開繊度であるガラス繊維を含む表面層用のシートモールディングコンパウンドと、前記高開繊度であるガラス繊維よりも低開繊度であるガラス繊維を含む裏面層用のシートモールディングコンパウンドとを積層し、加熱加圧成形して得られたものであることが好ましい。
【００２８】
この場合、表面層のモノフィラメント化したガラス繊維３は、原料のガラス繊維として高開繊度のものを用いて個々の繊維の分散性を良くしたものを用いることが好ましい。一方、裏面層の繊維束であるガラス繊維５は、原料のガラス繊維として低開繊度のものを用い、個々の繊維を分散し過ぎないように調整したものを用いることが好ましい。
【００２９】
原料のガラス繊維は、シートモールディングコンパウンドが、加圧ロールに通される時、養生時、加圧プレス時等に開繊度に応じて開繊し、上記構成の成形品が得られる。
【００３０】
原料の高開繊度であるガラス繊維および低開繊度であるガラス繊維は、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を得る際には、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機で集束してストランドを作製する。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る。このようにし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繊し、複数本引き揃えて再度巻き取ることによりガラスロービングが得られる。
【００３１】
集束剤の成分には、例えば、フィルム形成剤、表面処理剤、潤滑剤、静電防止剤、水等が含まれる。
【００３２】
フィルム形成剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。
【００３３】
表面処理剤としては、例えば、シラン系表面処理剤、チタン系表面処理剤等を用いることができる。シラン系表面処理剤としては、例えば、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン、アミノシラン等を用いることができる。
【００３４】
高開繊度であるガラス繊維および低開繊度であるガラス繊維の切断寸法は、１０〜５０ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは２０〜３０ｍｍである。
【００３５】
一般に、カットして得られたチョップドストランドは解繊されるが、この開繊度はガラスロービングの集束剤の種類および目付量により調整することができる。
【００３６】
表面層２および裏面層４の熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルテレフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、不飽和ポリエステル樹脂が好ましい。
【００３７】
不飽和ポリエステル樹脂は、不飽和二塩基酸を単独または飽和二塩基酸と併用する形でグリコールとエステル化反応して得られる。
【００３８】
不飽和二塩基酸としては、例えば、無水マレイン酸、フマル酸等を用いることができる。飽和二塩基酸としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、ヘット酸等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
グリコールとしては、例えば、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、水素添加ビスフェノール等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４０】
ＳＭＣには、上記の成分以外に、必要に応じて他の成分を配合することができる。このような他の成分としては、例えば、架橋モノマー、硬化剤、低収縮剤、重合禁止剤、増粘剤、充填剤、着色剤、硬化促進剤、製造上の粘度調製のための減粘剤、トナーの分散性向上のための分散調整剤等を挙げることができる。
【００４１】
架橋モノマーとしては、例えば、スチレン、メタクリル酸メチル、モノクロロスチレン、ジアリルテレフタレート等のビニルモノマー等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
硬化剤としては、例えば、ｔ−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシジカーボネート類、ケトンパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、アルキルパーエステル類等の有機過酸化物等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
低収縮剤としては、例えば、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリカプロラクトン等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
重合禁止剤としては、例えば、ｐ−ベンゾキノン、ハイドロキノン、ナフトキノン、トルハイドロキノン、t−ブチルカテコール等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
増粘剤としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４６】
充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、シリカ、硫酸バリウム、クレー、タルク、ガラスビーズ、アルミナ、マイカ等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４７】
着色剤としては、例えば、有機または無機の顔料やそれを用いたトナー等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
硬化促進剤としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ジメチルアニリン等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
そして本発明の水廻り用成形品１は、例えば、上記の各成分を含有するＳＭＣを加圧加熱成形することにより得ることができる。
【００５０】
ＳＭＣは、例えば、公知のＳＭＣ製造装置により作製することができる。その一例を説明すると、不飽和ポリエステル樹脂と架橋性モノマーと硬化剤とを含有する樹脂組成物（コンパウンド）を、フィルム上に均一の厚さになるように塗布する。その上に高開繊度または低開繊度であるガラス繊維ロービングを１インチ程度の長さに切断、散布する。その後、その片側に同じく樹脂組成物を塗布したフィルムを、散布したガラス繊維が挟まれるように重ねる。これを加圧ロールで含浸し、脱泡を行い１〜８ｍｍ程度の所定厚みのシート状にする。これを３５℃〜４５℃程度で一定期間熟成させ、コンパウンドを増粘させることにより、ＳＭＣを得ることができる。
【００５１】
このＳＭＣを用いて成形を行う際には、例えば、図４に示すように、上金型６、下金型７を用いて行うことができる。下金型（コア）７の製品表面側を成形する面に向けて高開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣ２ａを配置する。そして低開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣ４ａを上金型（キャビティ）６の製品裏面側を成形する面に向けて配置する。上金型６、下金型７によりＳＭＣ２ａ、４ａを加熱加圧することによりこれらが積層される。成形条件は、特に限定されないが、例えば、成形圧力３〜１０ＭＰａ、金型温度１２５〜１５０℃、成形時間３〜７分で行うことができる。
【００５２】
このようにして、強度および外観の両方に優れた水廻り用成形品１を得ることができる。例えば、１２４℃、０．２３ＭＰａ、１５０時間、両面浸漬の劣化加速試験後の曲げ強度が５５ＭＰａ以上である水廻り用成形品１を得ることができる。本発明の水廻り用成形品１は、浴槽・浴室ユニット、システムキッチン等に好適である。
【００５３】
以上に、本発明について説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、上記においては、２枚のＳＭＣを積層した場合について説明したが、２枚に限らず、各ＳＭＣに含ませるガラス繊維の開繊度を異ならせて３枚以上を積層するようにしてもよい。
【実施例】
【００５４】
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例1＞
不飽和ポリエステル樹脂８０質量部に、低収縮剤としてポリスチレン樹脂２０質量部、硬化剤としてｔ−アミルパーオキシイソピルカーボネート1質量部、重合禁止剤としてp−ベンゾキノン０．７質量部、離型剤としてステアリン酸７質量部、充填剤として炭酸カルシウム１６０質量部、増粘剤として酸化マグネシウム1質量部、着色剤としてトナー７質量部を混合しＳＭＣ用コンパウンドを得た。
【００５５】
なお、不飽和ポリエステル樹脂は、溶媒としてのスチレンモノマーを４０質量％含有する樹脂溶液であり、昭和高分子（株）製 Ｍ−６４０ＬＳを用いた。
【００５６】
次に、このように調製したコンパウンドをフィルムに均一な厚みになるように塗布し、そこに高開繊度であるガラス繊維または低開繊度であるガラス繊維６０質量部を散布した。その後、その上に、散布したガラス繊維を挟み込むようにコンパウンドを塗布したフィルムを重ね、これをロールで加圧し、コンパウンドをガラス繊維に含浸させてＳＭＣを作製した。
【００５７】
その後、４０℃で２４時間熟成させ、開繊度の異なるＳＭＣを得た。なお、ガラス繊維は１インチにカットしたものを用いた。
【００５８】
このようにして作製した高開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣを下金型に配置し、その上に低開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣを積層し、以下の条件で成形して目的とする水廻り用成形品を得た。
[成形条件]
ＳＭＣ質量：高開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣ ４５０ｇ
低開繊度であるガラス繊維を含むＳＭＣ ４５０ｇ
金型寸法：３００×３００ｍｍ（成形品板厚 ６ｍｍ）
成形温度：表面側（下金型）１４５℃  裏面側（上金型）１３５℃
成形圧力：７ＭＰａ
成形時間：４分
＜実施例２、３および比較例１、２＞
ガラス繊維の配合量を表１に示すように変更した以外は実施例1と同様にして水廻り用成形品を得た。
＜比較例３＞
ガラス繊維の配合量を表１に示すように変更し、低開繊度であるガラス繊維のみを含むＳＭＣを金型に配置して成形を行った。それ以外は実施例1と同様にして水廻り用成形品を得た。
＜比較例４〜６＞
ガラス繊維の配合量を表１に示すように変更し、高開繊度であるガラス繊維のみを含むＳＭＣを金型に配置して成形を行った。それ以外は実施例1と同様にして水廻り用成形品を得た。
【００５９】
上記のようにして作製した実施例および比較例の水廻り用成形品について、劣化加速試験に基づいて次の評価を行った。成形品の劣化加速試験はプレッシャークッカー試験により、１２４℃、０．２３ＭＰａ、１５０時間、両面浸漬の条件で行った。
[曲げ強度]
成形品の劣化加速試験前後での曲げ強度（初期強度、劣化後強度）をＪＩＳ Ｋ７１７１に準拠して測定した。押し込み面は製品面とした。
[外観]
成形品の外観を目視で観察し、劣化加速試験後においてブリスターの面積が総面積に対して１０％以下のものを「○」、１０％を超えるものを「×」とした。
【００６０】
評価結果を表1に示す。
【００６１】
【表１】
2012001607.tif 000003
【００６２】
表１より、実施例１〜３は、劣化加速試験後の曲げ強度が５５ＭＰａ以上で、かつブリスターの面積が総面積に対して１０％以下であり、高強度かつ優れた外観を有する耐久性の高い成形品を得ることができた。
【００６３】
これに対して、比較例１は、ガラス繊維量が少ないため、部位による強度バラつきが大きく、品質の悪いものであった。比較例２はガラス繊維量が多いため、ブリスターの発生やガラス繊維目が現われるなど外観が悪化した。
【００６４】
比較例３は、劣化加速試験後の曲げ強度は実施例１と同等であるが、ブリスターの発生やガラス繊維目が現われるなど外観が悪化した。
【００６５】
比較例４〜６は、劣化加速試験後の外観は良好であるが、曲げ強度はガラス繊維量が同じである実施例１〜３と比較すると低いものであった。
【符号の説明】
【００６６】
１      水廻り用成形品
２      表面層
３      モノフィラメント化したガラス繊維
４      裏面層
５      繊維束であるガラス繊維
【図１】
2012001607.tif 000004
【図４】
2012001607.tif 000005
【図２】
2012001607.tif 000006
【図３】
2012001607.tif 000007