JPH10251973A - 構造体補強用のシートモールディングコンパウンドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂保持性がよく、強さ並びに剛性を兼ね備
えると共に取扱い及び管理が容易なＳＭＣを提供するこ
と。 【解決手段】 長繊維または短繊維の何れかを含むラン
ダム配向の繊維マットと、一方向に引揃え若しくは格子
状に配向し又は編網状に配向した長繊維織布を予め一体
化しておき、シートモールディングコンパウンド作製時
に一体のまま樹脂を含浸させることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造体補強用のシ
ートモールディングコンパウンドの製造方法に関し、詳
しくは長繊維織布を裏打ちしたシートモールディングコ
ンパウンドの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと
いうことがある）の成形方法としてのシートモールディ
ングコンパウンド（以下、ＳＭＣということがある）
は、短時間で一体成形が可能でありしかも外観性能の良
好な成形法であって、又、作業環境も優れているため大
量生産に適している。

【０００３】しかしながら、ＳＭＣは成形上の問題から
ランダム配向の長繊維マット（コンティニアスストラン
ドマット）を用いることもあるが、通常は短繊維を用い
ているので強さ及び剛性が低く、殊にＦＲＰの特徴であ
る設計上必要な方向に強さ並びに剛性を高めることは不
可能である。又、成形品の形状によっては、加圧成形時
に樹脂と強化繊維が型内の隅々まで均一に分布せずに一
定方向に繊維配向が生じ易くなり、必ずしも強さ並びに
剛性が必要のない特定方向に強さ及び剛性が高まってし
まうという問題が生じる。このため、成形品全体の安全
率も高く設定しなければならず、重量増あるいはコスト
増を招いている。

【０００４】又、通常のプリプレグは、一方向に揃えた
長繊維もしくは織布で製造されるため、強さ並びに剛性
はＳＭＣに比べて格段に優れたものができるが、樹脂の
強化繊維に対する含有率（通常は１５〜３０％）を高め
ることができないため、それ自体で一体成形する場合は
ともかく、表面が凹凸のある構造体に被着すると凹部に
樹脂が集まる現象が生じる。このため、ＦＲＰとしては
俗にいう「樹脂枯れ現象」を起こし、補強材としてのＦ
ＲＰ本来の機能を発揮させることが難しいことになる。
それ故、樹脂の保持力の高いランダム配向の繊維が被着
物側に必要となる。これにより補強される構造体の表面
凹部に樹脂が多少入り込んでも、上記した樹脂枯れ現象
を生じさせずに構造体の補強が可能となる。

【０００５】一方、プリプレグ用の樹脂を硬化時におい
て流動性を持たせないようにして被着物の凹面に入り難
くする方法もあるが、この場合、補強される被着物との
接着面積が少なくなり剥離の原因となる。又、温度の上
昇または下降によっては、凹部に存在する空気が膨張な
いしは収縮し、外力が負荷しなくても剥離することが考
えられるので実用的とは言えない。

【０００６】これを補完するため、特公昭５９−３６８
４７号発明によって提案されたように、熱硬化性樹脂を
ガラス繊維に含浸させた後、Ｂステージ化させたシート
モールディングコンパウンドと不飽和ポリエステル樹脂
とポリイソシアネート化合物とを主成分とする樹脂組成
物を長繊維補強材に含浸させた後、Ｂステージ化させて
得られるプリプレグロービングとを加熱・加圧で一体成
形する方法が知られている。要するに、ＳＭＣとプリプ
レグを別体で製作し、成形時のそれらを重ねて一体成形
する方法である。

【０００７】但し、この方法でもＳＭＣの強さ及び剛性
を高めたり、設計上必要な方向に強さ並びに剛性を高め
ることは可能であるが、ＳＭＣとプリプレグを別々に作
製すること及び一体成形時人力で積層すること並びに資
材の別々の保管が必要なことなど、実用上は非常なコス
トアップとなってしまうという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、樹脂保持性
がよく、強さ並びに剛性を兼ね備えると共に取扱い及び
管理が容易なＳＭＣを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明において課題を解
決するための第１の手段は、長繊維または短繊維の何れ
かを含むランダム配向の繊維マットと、一方向に引揃え
た長繊維織布を予め一体化しておき、シートモールディ
ングコンパウンド作製時に一体のまま樹脂を含浸させる
ことである。

【００１０】又、第２の手段は、長繊維または短繊維の
何れかを含むランダム配向の繊維マットと、格子状に配
向した長繊維織布を予め一体化しておき、シートモール
ディングコンパウンド作製時に一体のまま樹脂を含浸さ
せることである。

【００１１】又、第３の手段は、長繊維または短繊維の
何れかを含むランダム配向の繊維マットと、編網状に配
向した長繊維織布を予め一体化しておき、シートモール
ディングコンパウンド作製時に一体のまま樹脂を含浸さ
せることである。

【００１２】又、ランダム配向の繊維マットと、一方向
に引揃え若しくは格子状に配向し又は編網状に配向した
長繊維織布を一体化するには、両者を繊維で縫合するか
又は接着剤によって接着することである。

【００１３】

【発明の実施の形態】長繊維または短繊維の何れかを含
むランダム配向の繊維マット（以下、「マット」とい
う）と、一方向に引揃え若しくは格子状に配向し又は編
網状に配向した各長繊維織布（以下、「織布」という）
を樹脂の含浸前に一体化し、ＳＭＣ作製時に一体のまま
樹脂を含浸させる。

【００１４】本製法の阻害要因は、樹脂の粘度が高く
「マット」と「織布」を一体化した強化繊維では樹脂の
含浸が難しく、ＳＭＣ内に空気が残存し外観を損うだけ
でなく、強さ特に疲労強度を低下させる原因となる。さ
らに、増粘剤を使用すると、樹脂の粘度を急速に増粘さ
せ、空気残存を助長する。

【００１５】本願発明者は、樹脂に使うエポキシ・アク
リレート及び不飽和ポリエステルの樹脂粘度を含浸する
まで５０ポイズ以内に保ち増粘を遅らせることに成功し
た。又、樹脂に硬化剤及び増粘剤の混合、攪拌、含浸ま
でを連続的に処理する装置を用いることで１０分以内と
することに成功した。なお、装置はマルチ・フロー（旭
エンジニアリング製）を使用した。

【００１６】［１］樹脂 樹脂としては、液状不飽和ポリエステル及び液状エポキ
シ・アクリレートである。液状不飽和ポリエステル樹脂
とは、不飽和ポリエステルと液状の重合性不飽和単量体
との混合物であり、又、液状エポキシ・アクリレート樹
脂とは、エポキシ・アクリレートと液状の不飽和単量体
との混合物である。

【００１７】上記不飽和ポリエステルは、多価アルコー
ルとα，β−不飽和二塩基酸とからなり、上記α，β−
不飽和二塩基酸又はその無水物の一部を飽和二塩基酸又
はその無水物と置換することもできる。

【００１８】多価アルコール成分としては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、１・３−ブタンジオール、１・４−ブタンジオー
ル、１・６−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物、ビ
スフェノールＡエチレンオキサイド付加物、ジブロモネ
オペンチルグリコール、ペンタエリスリトジアリルエー
テル、アリルグリシジルエーテル等を用いることができ
る。

【００１９】α，β−不飽和二塩基酸又はその無水物成
分としては、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等
を用いることができ、又、飽和二塩基酸又はその無水物
成分としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタ
ル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ
無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル
酸、アジピン酸、セバシン酸、ヘット酸（クロレンド
酸）、テトラブロム無水フタル酸、テトラクロル無水フ
タル酸等を用いることができる。

【００２０】前記エポキシ・アクリレートは、エポキシ
基を分子中に少なくとも１個以上有するエポキシ化合物
と、アクリル酸又はメタクリル酸（以下（メタ）アクリ
ル酸と称す）とからなる。

【００２１】エポキシ化合物としては、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂、含ブロムエポキシ型エポキ
シ樹脂等を用いることができる。

【００２２】さらに、前記液状の重合性不飽和単量体と
しては、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレ
ン、ρ−メチルスチレン、クロルスチレン、メタクリル
酸メチル等を用いることができ、特にメタクリル酸メチ
ルは、樹脂硬化物の発煙性を抑制することができ有用で
ある。

【００２３】［２］強化繊維 「マット」としては、ガラス繊維・カーボン繊維等の無
機物からビニロン繊維・ポリエステル繊維・アラミド繊
維等の有機物まで、あらゆる繊維が使用でき不織布やフ
ェルトも使用することが可能である。

【００２４】「織布」としては、ガラス繊維・カーボン
繊維・ボロン繊維等の無機物からアラミド繊維・高密度
ポリエチレン繊維・液晶繊維等の有機物、もしくはＳｉ
Ｃ等の金属繊維まで可能であるが、基本としては「マッ
ト」の使用繊維と同等以上の強さ並びに剛性を持ってい
ることが望ましい。

【００２５】本発明のＳＭＣをそれ自身で成形すると、
カップリング効果で”そり”が生じ易いため、単独での
成形には向いているとは言えない。単独成形には「マッ
ト」と「織布」を同素質とすることが必須である。

【００２６】［３］「マット」と「織布」の一体化 「マット」と「織布」を一体化する方法は、「マット」
と「織布」を同等の繊維によって縫合するか、又は両者
を接着することである。接着剤はエポキシ・アクリレー
ト及び不飽和ポリエステル樹脂で溶けることが望まし
く、ポリエステル樹脂を使うことが推奨される。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、樹脂保持性の良いランダム配
向の繊維マットと強さ及び剛性の改善を目的とした長繊
維織布を予め一体化した後、ＳＭＣ作製時に一体のまま
樹脂を含浸させるようにしたものであって、強さ並びに
剛性を有すると共に取扱い又は管理が容易となり、さら
にはコストダウンが計れることの効果がある。

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長繊維または短繊維の何れかを含むラン
   ダム配向の繊維マットと、一方向に引揃えた長繊維織布
   を予め一体化しておき、シートモールディングコンパウ
   ンド作製時に一体のまま樹脂を含浸させることを特徴と
   する構造体補強用のシートモールディングコンパウンド
   の製造方法。
2. 【請求項２】 長繊維または短繊維の何れかを含むラン
   ダム配向の繊維マットと、格子状に配向した長繊維織布
   を予め一体化しておき、シートモールディングコンパウ
   ンド作製時に一体のまま樹脂を含浸させることを特徴と
   する構造体補強用のシートモールディングコンパウンド
   の製造方法。
3. 【請求項３】 長繊維または短繊維の何れかを含むラン
   ダム配向の繊維マットと、編網状に配向した長繊維織布
   を予め一体化しておき、シートモールディングコンパウ
   ンド作製時に一体のまま樹脂を含浸させることを特徴と
   する構造体補強用のシートモールディングコンパウンド
   の製造方法。
4. 【請求項４】 ランダム配向の繊維マットと、一方向に
   引揃え若しくは格子状に配向し又は編網状に配向した長
   繊維織布を繊維によって縫合して一体化することを特徴
   とする請求項１から３に記載の構造体補強用のシートモ
   ールディングコンパウンドの製造方法。
5. 【請求項５】 ランダム配向の繊維マットと、一方向に
   引揃え若しくは格子状に配向し又は編網状に配向した長
   繊維織布を接着剤によって接着して一体化することを特
   徴とする請求項１から３に記載の構造体補強用のシート
   モールディングコンパウンドの製造方法。