JPH11227057A

JPH11227057A - 繊維強化プラスチック成形品の製造法

Info

Publication number: JPH11227057A
Application number: JP10028236A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokota; 光一横田; Masahiro Kimura; 昌宏木村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】スプレイアップ法による繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造法において、気泡や空洞の発生を著しく
抑制でき、表面に繊維の毛羽立ちがなく、外観品質に優
れ、強度にも優れた成形品を得ることができる繊維強化
プラスチック成形品の製造法を提供する。【解決手段】スプレイアップ機により樹脂組成物と繊
維強化材を成形型に吹き付けた後、その上に炭酸カルシ
ウムを吹き付けることを特徴とする繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スプレイアップ機
を用いて繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと記すこ
とがある）成形品を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄化槽、浴槽などの繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造法の中でハンドレイアップ成形法やスプ
レイアップ成形法といったオープンモールド成形法は、
常温常圧で多品種少量生産が可能であり、また、設備費
が安いことから広く採用されている。この中でもスプレ
イアップ成形法は、予め製作した型の表面に、必要に応
じてゲルコート層を設け、その表面にガラス繊維等の短
繊維（繊維強化材）及び不飽和ポリエステル等を含む樹
脂組成物を吹き付けて繊維補強層を形成する方法である
が、形成された繊維補強層の層内に大小の気泡が混入す
るため、繊維補強層の硬化にあたっては脱泡ロールを用
いて気泡を除去する脱泡作業が欠かせないものとなって
いる。

【０００３】このようなスプレイアップ成形法において
は、繊維補強層を形成する繊維強化材や樹脂組成物の飛
散、樹脂組成物に含まれるスチレンモノマー等の溶剤の
発散などが起こるため、安全衛生上好ましくない環境下
での成形作業を強いられ、さらに脱泡作業の機械化が困
難で人手作業によらなければならず、成形に時間がかか
り、しかも脱泡作業に熟練を要するため、生産性、品質
確保などに問題があった。

【０００４】これらの問題を解決する方法として、特開
昭６３−２９３０３８号公報には、切断した繊維と樹脂
組成物の混練物である繊維強化プラスチック材料を、圧
送ポンプでホース内に圧送し、塗布ノズルで成形型の表
面に塗布することにより、脱泡作業不要とした繊維強化
プラスチック成形品の製造法が提案されている。しかし
ながら、この方法では、１２．５ｍｍ以上の長さに切断
した繊維では繊維同士の絡みが発生して塊ができるた
め、繊維強化プラスチック材料を成形型の表面に均一に
塗布することが困難であり、また、ガラス含有量が少な
いため、成形品の強度が低くなり、さらに混練した材料
の粘度が上昇して成形型に塗布する際に気泡が混入しや
すいという問題があった。

【０００５】また、特開平５−２３９２５９号公報に
は、熱硬化性樹脂と球状の中空充填材及び／又は星状の
充填材を含む樹脂組成物と繊維強化材とをスプレイアッ
プ機を用いて成形型の表面に塗布することにより、ロー
ラ等による脱泡工程を不要とした繊維強化プラスチック
成形品の製造法が提案されている。しかしながら、この
方法では、繊維強化材の含有量が高い場合には、樹脂組
成物と繊維強化材の濡れが低下して表面に繊維の毛羽立
ちの発生や成形品内部に大きな気泡が残存するため、ロ
ーラ等による脱泡工程が必要となる。また、繊維強化材
が少ない場合には、繊維の毛羽立ちや成形品内部の大き
な気泡は減少するものの、成形品の強度が低下するとい
う問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決し、スプレイアップ法による繊維強
化プラスチック成形品の製造法において、気泡や空洞の
発生を著しく抑制でき、表面に繊維の毛羽立ちがなく、
外観品質に優れ、強度にも優れた成形品を得ることがで
きる繊維強化プラスチック成形品の製造法を提供するも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スプレイアッ
プ機により樹脂組成物と繊維強化材を空中で合流させて
混合物としたものを成形型に吹き付けた後、その上に炭
酸カルシウムを吹き付けることを特徴とする繊維強化プ
ラスチック成形品の製造法に関する。また、本発明は、
樹脂組成物５０〜９５重量部に対して炭酸カルシウムを
５〜５０重量部吹き付け、樹脂組成物と炭酸カルシウム
の合計量が１００重量部となるようにする前記繊維強化
プラスチック成形品の製造法に関する。また、本発明
は、樹脂組成物と炭酸カルシウムの合計量６０〜９０重
量部に対して繊維強化材の量を１０〜４０重量部とし、
樹脂組成物と炭酸カルシウムと繊維強化材の合計量が１
００重量部となるようにする前記繊維強化プラスチック
成形品の製造法に関する。また、本発明は、樹脂組成物
と繊維強化材をこれらの混合物が成形型に１〜３mmの厚
さになるように吹き付ける前記いずれかに記載の繊維強
化プラスチック成形品の製造法に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、樹脂組成物とし
ては、浄化槽、浴槽などの繊維強化プラスチック成形品
の製造に使用されるものであれば特に制限はなく、例え
ば、不飽和ポリエステル樹脂組成物、ビニルエステル樹
脂組成物などが挙げられ、特に、不飽和ポリエステル樹
脂組成物が好ましい。不飽和ポリエステル樹脂組成物
は、不飽和ポリエステル、重合性単量体、硬化剤及び必
要に応じて種々の添加剤を含有してなるものである。本
発明に用いられる不飽和ポリエステルは、不飽和二塩基
酸及び／又はその酸無水物と必要に応じて用いられるそ
の他の多塩基酸を含む酸成分と、アルコール成分とを公
知の方法で反応させて得られるものである。

【０００９】不飽和二塩基酸及びその酸無水物として
は、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン
酸、無水マレイン酸などが用いられ、これらのうち２種
以上を併用してもよい。不飽和二塩基酸及びその酸無水
物は、酸成分中１〜１００モル％使用されることが好ま
しい。また、これらは、成形品に適度な硬さを付与し、
しかも脆くなりすぎないためには、酸成分中２０〜９０
モル％使用することがより好ましく、３０〜７０モル％
使用されることが特に好ましい。

【００１０】必要に応じて用いられるその他の多塩基酸
としては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テ
レフタル酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、こ
はく酸、アゼライン酸、アジピン酸、テトラヒドロフタ
ル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル
酸、ヘキサ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、アントラセン−無水マレイン酸付
加物、ロジン−無水マレイン酸付加物、ヘット酸、無水
ヘット酸、テトラクロロフタル酸、テトラクロロ無水フ
タル酸、テトラブロモフタル酸、テトラブロモ無水フタ
ル酸等のハロゲン化多塩基酸などが挙げられる。これら
は２種以上を併用してもよい。これらは、酸成分全体が
１００重量％になるように調整して使用される。

【００１１】アルコール成分としては、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、
ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、
１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ル、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、１，４−シクロヘキサンジオール、水素添加ビスフ
ェノールＡ等の二価アルコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン等の三価アルコール、ペンタエリスリト
ール等の四価アルコールなどが用いられる。これらのう
ち２種以上を併用してもよい。酸成分とアルコール成分
の反応は、主に縮合反応を進めることにより行われ、両
成分が反応するときに生じる水などの低分子化合物を系
外へ脱離させることにより進行させる。酸成分とアルコ
ール成分は、酸成分１当量に対してアルコール成分を１
〜１．３当量使用することが好ましく、１．０３〜１．
２当量使用することがより好ましい。

【００１２】重合性単量体としては、例えば、スチレ
ン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチ
レン、ジビニルベンゼン、メタクリル酸メチル等の（メ
タ）アクリル酸エステル〔（メタ）アクリル酸は、メタ
クリル酸及びアクリル酸を意味する。以下同様〕、酢酸
ビニルなどが用いられ、これらのうち２種以上を併用し
てもよい。不飽和ポリエステルと重合性単量体は、硬化
度と粘度を考慮して、前者３０〜８０重量％及び後者２
０〜７０重量％使用することが好ましく、前者３５〜６
５重量％及び後者３５〜６５重量％使用することが特に
好ましい。

【００１３】また、硬化剤としては、メチルエチルケト
ンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クメン
ハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等
の有機過酸化物が挙げられる。この硬化剤は、不飽和ポ
リエステル樹脂組成物に対して、通常、０．５〜３．０
重量％の割合で配合する。硬化剤は、別途に用意し、樹
脂組成物の使用直前又は使用時に混合されることが好ま
しい。硬化剤は、キシレン、トルエン等の有機溶剤、ジ
メチルフタレート、ジオクチルフタレート等の液状可塑
剤などに溶解して使用することが好ましい。

【００１４】不飽和ポリエステルを上記のような重合性
単量体に溶解させ、硬化剤、硬化促進剤などを配合した
不飽和ポリエステル組成物に、必要に応じてさらに、ハ
イドロキノン、ピロカテコール、２，６−ジ−ターシャ
リーブチルパラクレゾール等の重合禁止剤、染料、可塑
剤、紫外線吸収剤、シリカ粉、アスベスト粉、水素化ヒ
マシ油、脂肪酸アミド等の公知の揺変剤、炭酸カルシウ
ム、チタン等の比重の大きい充填剤、シリカバルーン、
ガラスバルーン等の比重の小さい充填剤、安定剤、消泡
剤、レベリング剤等の各種添加剤を配合してもよい。

【００１５】硬化促進剤としては、ナフテン酸コバル
ト、オクテン酸コバルト等の金属石けん類、ジメチルベ
ンジルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム
塩、アセチルアセトン等のβ−ジケトン類、ジメチルア
ニリン、Ｎ−エチル−ｍ−トルイジン、トリエタノール
アミン等のアミン類などが挙げられる。この硬化促進剤
の配合割合には特に制限はなく、要求される硬化性に応
じて適宜決定されるが、好ましくは不飽和ポリエステル
と重合性単量体の総量に対して、０．００５〜５重量％
使用される。

【００１６】本発明のＦＲＰ成形品の製造は、スプレイ
アップ成形法によって行われるが、この方法では、予め
製作した成形型の表面に、必要に応じて離型剤の塗布及
びゲルコート層の形成を行い、その表面に繊維強化材と
樹脂組成物をスプレイし、アルミニウム製又は豚毛製の
脱泡ロールを用いてロール掛けするなどの脱泡作業を行
った後に硬化させ、ＦＲＰ成形品を得る。繊維強化材と
樹脂組成物はそれぞれ別々に、しかし、同時に吹き付け
られてもよく、一つのスプレーガンから繊維強化材と樹
脂組成物が空中で合流するように吹き付けても良い。

【００１７】繊維強化材としては、特に制限はなく、公
知の各種の繊維強化材及びカップリング剤で表面処理さ
れた繊維強化材を用いることができ、例えば、ガラス繊
維、炭素繊維、有機合成繊維、ウィスカー、セラミック
繊維、金属繊維、天然植物繊維などが挙げられる。繊維
強化材の使用量は、成形品の強度と成形性を考慮する
と、樹脂組成物と炭酸カルシウムの合計量６０〜９０重
量部に対して繊維強化材の量を１０〜４０重量部とする
ことが好ましく、１５〜３５重量部とすことがより好ま
しい。上記配合割合は、樹脂組成物と炭酸カルシウムと
繊維強化材の合計量が１００重量部となるように決定す
る。また、樹脂組成物と繊維強化材の総量は、２〜１５
kg／分の吐出量で成形型に吹き付けることが好ましい。

【００１８】噴射される繊維強化材としては、ガラスロ
ービングが好ましい。繊維強化材の長さ（ガラスロービ
ングの切断長さ）は、５〜５０mmの範囲が好ましく、特
に成形型に吹き付けられた混合物のタレを防止し、気泡
の巻き込みを低減するという観点からは１０〜４０mmで
あることが好ましく、１２〜２５mmであることがより好
ましい。

【００１９】本発明において、成形型とスプレイガンの
距離は、特に制限はないが、この距離が長すぎると気泡
の混入が多くなりやすく、短すぎると樹脂組成物及び繊
維強化材の飛散が多くなることから４００〜１２００mm
とすることが好ましく、５００〜７００mmであることが
より好ましい。

【００２０】また、成形型に吹き付けられた混合物の気
泡の巻き込みを低減し、さらに破泡性を向上させる観点
から、樹脂組成物及び繊維強化材を成形型に吹き付ける
１回の厚さを１〜３mmとした後で炭酸カルシウムを吹き
付けることが好ましい。本発明に使用する炭酸カルシウ
ムは、採取場所及び処理方法について特に制限はない
が、成形品の空洞率と強度を考慮すると、粒径は１０〜
３０００μｍが好ましく、５０〜２０００μｍが特に好
ましい。

【００２１】また、炭酸カルシウムの使用量は、樹脂組
成物５０〜９５重量部に対して、５〜５０重量部とする
ことが好ましく、樹脂組成物６０〜８０重量部に対し
て、２０〜４０重量部とすることが特に好ましい。但
し、樹脂組成物と炭酸カルシウムの合計量が１００重量
部となるように決定する。炭酸カルシウムの割合が上記
範囲外であると、成形品に気泡が多く残るため空洞率が
高くなり、強度が低くなる傾向になる。本発明におい
て、炭酸カルシウムを吹き付ける方法については特に制
限はなく、必要に応じてスプレイ式のガンなどを用いる
ことができる。この炭酸カルシウムを吹き付ける時の吐
出量は、気泡の巻き込みと破泡性を考慮すると０．１〜
５kg／分とすることが好ましい。炭酸カルシウムは、樹
脂組成物と繊維強化材を吹き付けた後またはそれらの混
合物を吹き付けた後、好ましくは１０分以内、さらに好
ましくは５分以内に吹き付ける。炭酸カルシウムの吹き
付けが遅すぎると炭酸カルシウムと樹脂組成物のヌレが
悪くなる傾向がある。また、炭酸カルシウムの吹き付け
が早すぎると気泡を破る効果がないため、急ぎすぎる必
要はなく、樹脂組成物と繊維強化材の混合物を吹き付け
た後、１〜２分経過後に行えばよい。

【００２２】

【実施例】次に、本発明を実施例により詳しく説明する
が、本発明はこれによって制限されるものではない。な
お、例中「部」及び「％」は、特に断らない限り、それ
ぞれ「重量部」及び「重量％」を示すものとする。

【００２３】参考例（不飽和ポリエステル組成物の製
造）無水マレイン酸５モル、無水フタル酸５モル及びプロピ
レングリコール１０．５モルを、撹拌機、コンデンサ、
温度計及び不活性ガス導入口付きの２リットルの四つ口
フラスコに仕込み、窒素ガス導入下に２１０℃で常法に
より反応させた。得られた不飽和ポリエステル５５部に
スチレン４５部及びこの混合物に対してハイドロキノン
２００ppmを加えて不飽和ポリエステル組成物を得た。

【００２４】実施例１〜３参考例で製造した不飽和ポリエステル組成物１００部、
揺変剤としてシリカ粉（日本アエロジル(株)製、商品名
アエロジル＃２００）１．８部、６％ナフテン酸コバル
ト０．４部、５％ナフテン酸銅０．０１部及びジメチル
アニリン０．１部を混合し、溶解し、粘度０．４Pa・S、
揺変度４．０、ゲル化時間１５分とした成形用の樹脂組
成物を得た。粘度、揺変度及びゲル化時間は、ＪＩＳ
Ｋ６９０１に従って測定した。なお、ゲル化時間測定に
際しては、硬化剤として上記樹脂組成物に対して５５％
メチルエチルケトンパーオキサイドのジメチルフタレー
ト溶液１．０％用いた。

【００２５】この樹脂組成物に対して硬化剤１％の割合
の５５％メチルエチルケトンパーオキサイドのジメチル
フタレート溶液及びガラスロービングからなる繊維強化
材（日東紡績(株)製ガラスロービング、商品名ＲＳ２３
０−ＦＧ６１０、樹脂組成物と繊維強化材の総量に対し
て３３％になるように使用）を表１に示す条件で成形型
に塗布し、スプレイガンを用いて表１に示す条件で炭酸
カルシウムを吹き付けた。その直後に、豚毛製スパイラ
ルロール（外径５０mm、長さ１５０mm）により、所定回
数のロール掛けからなる脱泡工程を行い、室温で硬化さ
せた後、脱型して繊維強化プラスチック成形品を得た。
このときの型は、垂直に立てて作業した。得られた成形
品の繊維による毛羽立ちの有無を目視により観察し、ま
た、成形品の平面部を切り出してＪＩＳＫ７０５３に
準じて空洞率及びＪＩＳＫ７０５５に準じて強度を測
定し、その結果を表１に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例１〜２上記実施例に準じた方法で、表２に示す条件でＦＲＰ成
形品を製造し、実施例と同様にして成形品の繊維による
毛羽立ちの有無、空洞率、強度の測定結果を表２に示し
た。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、脱泡工程を簡略
化（例えば、脱泡のためのロール掛け回数を低減）して
も気泡の混入を防止することができ、繊維の毛羽立ちの
ない、強度に優れた成形品が得られ、脱泡不良による欠
陥の防止、製造コストの削減など、品質及び生産性の向
上を図ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スプレイアップ機により樹脂組成物と繊
維強化材を成形型に吹き付けた後、その上に炭酸カルシ
ウムを吹き付けることを特徴とする繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造法。
【請求項２】樹脂組成物５０〜９５重量部に対して炭
酸カルシウムを５〜５０重量部吹き付け、樹脂組成物と
炭酸カルシウムの合計量が１００重量部となるようにす
る請求項１記載の繊維強化プラスチック成形品の製造
法。
【請求項３】樹脂組成物と炭酸カルシウムの合計量６
０〜９０重量部に対して繊維強化材の量を１０〜４０重
量部とし、樹脂組成物と炭酸カルシウムと繊維強化材の
合計量が１００重量部となるようにする請求項１記載の
繊維強化プラスチック成形品の製造法。
【請求項４】樹脂組成物と繊維強化材をこれらの混合
物が成形型に１〜３mmの厚さになるように吹き付ける請
求項１、２又は３記載の繊維強化プラスチック成形品の
製造法。