樹脂成型用的材料及使用這種材料的樹脂成型物的製作方法
2023-06-17 08:23:51
專利名稱：樹脂成型用的材料及使用這種材料的樹脂成型物的製作方法
技術領域：
本發明涉及不需特殊廢棄物處理的樹脂成型物及其成型用的材料。
一般來說，玻璃纖維增強塑料(FRP；Fiberglass Reinforced Plastics)既輕又有強度，可成型成各種形狀，長期使用不會變形，其電性能及熱性能也很好，而且具有良好的觸感、光澤和其它材料所具有的感覺因素，由於具有這些特徵，它廣泛用於製造樹脂成型物的領域中。
具有上述特徵的FRP由層疊成型法、加壓成型法或其它成型法形成各種樹脂成型物。
下面簡單說明上述三種成型法，首先，上述的層疊成型法有手工塗敷法、樹脂注射法、噴霧法、及各種袋成型法。
上述的加壓成型法有溼式成型法和乾式成型法。溼式成型法有對模法、預成對模法、及冷壓法。乾式成型法有SMC法及射出成型法(BMC法)。
其它的成型法有纖維纏繞法、連續層壓成型法、抽出成型法、及旋轉成型法。
由於上述各種成型法各有優缺點，所以需根據要製造的樹脂成型物進行選擇。
下面，採用上述各種成型法中的手工塗敷法製成樹脂成型物，來對傳統方法進行說明。
首先，將離型劑塗敷在P模上(工序1)。
接著，將填充劑混入不飽和聚酯樹脂原料，獲得亮光塗層用的樹脂，並且將硬化劑混入亮光塗層用的樹脂中，形成混合樹脂劑，然後將該混合劑塗敷到P模(工序2)。
在亮光塗層硬化之後，在該亮光塗層上再次塗敷上述混合樹脂劑，用常用的增強樹脂浸漬玻璃纖維板，且將玻璃纖維板層疊(工序3)。
在工序3的樹脂硬化期間或硬化之後，在對位P模的表背面且加以接著時從內側將玻璃纖維塗敷層疊在接合交界處(工序4)。
利用工序4在樹脂硬化之後，將製品從P模脫離下來，且削除接縫的毛邊(工序5)，用砂紙等進行倒角(工序5)。
用砂紙等磨樹脂成型物的外表面，磨掉樹脂成型物表面的剝離材料(工序6)。
然後經過完成製品所需的各種工序，得到了樹脂成型物的成品。
目前，將這種FRP製成的成型物當成廢棄物丟掉的情形越來越多了。但是由於FRP製品的廢棄物具有上述特徵，即使丟棄也是不管到何時也不會變質，所以需要作特別的廢棄處理。
這種由FRP作成的成型物的廢棄物，因為需要進行特別的廢棄處理，而有以下缺點。(1)需要特別的廢棄處理設備，除了需要較多的設備費用之外，還要為了廢棄處理設備的運用及保養來花費功夫、時間及費用。(2)在廢棄物處理的過程中有可能產生有害物質。(3)會消耗貴重的地下資源。
本發明的目的是提供一種可克服上述缺點的不需特殊的廢棄物處理的樹脂成型物及其成型用的材料。
本發明的樹脂成型物成型用的材料由用來形成樹脂的塑料原料和填充劑構成，填充劑是弄碎的玻璃纖維增強塑料成型物的廢棄材料的粉末，其在所述樹脂成型用的材料中的含量為10％(重量)～50％(重量)。
本發明的樹脂成型物是由塑料原料與加入到塑料原料中的填充劑之混合物形成的樹脂成型物，所述填充劑是弄碎的玻璃纖維增強塑料成型物的廢棄材料的粉末，其在所述混合物中的含量是10％(重量)～50％(重量)；該樹脂成型物是使所述混合物成型成預定形狀而形成的成型物。
本發明的樹脂成型物，具有藉助於預定的成型模型而成型成的各種形狀。
下面，參照附圖詳細說明本發明的不需特殊廢棄物處理的樹脂成型物及其成型用的材料和它們的製造方法。
圖1說明本發明的一個實施方式的樹脂成型物及其製造過程。其中編號分別為1作業臺；2P模；3離型劑處理層；4亮光塗層；5玻璃纖維板6樹脂供給筒；7滾筒在圖1中，1是作業臺，作業臺1上面載著P模。P模2是形成的所需要的形狀。下面說明使用層疊法中的手工塗敷法製造樹脂成型物的過程。
首先，將離型劑塗敷在P模2上(工序1)。由此，在P模2的表面形成離型劑處理層3。
接著，形成亮光塗層(工序2)。首先，例如在不飽和聚酯樹脂50～60(％重量)及苯乙烯50～40(％重量)的塑料原料中，將弄碎的被丟棄的FRP成型物的粉末(以下稱為FRP再生粉末)作為填充劑混入，混入量為30(％重量)～35(％重量)，優選33(％重量)，獲得裡面混有硬化劑的混合樹脂劑。將該混合樹脂劑塗敷在離型劑處理層3的表面。由此形成了亮光塗層4。
當上述亮光塗層4硬化之後，將上述混合樹脂劑再次塗敷在該亮光塗層4的表面，採用滾筒7等用樹脂供給筒6供應的增強樹脂浸漬玻璃纖維板5，來層疊玻璃纖維板5(工序3)。這裡所使用的增強樹脂為，在常用的不飽和聚酯樹脂中混入FRP再生粉末8～12％(重量)、優選10％(重量)的混合劑。
然後，在浸漬玻璃纖維板5的增強樹脂硬化期間或在硬化後，在對位P模2的表背面且令其接著在一起時，將玻璃纖維塗在接合處而使其強化(工序4)。這裡的玻璃纖維為，在不飽和聚酯樹脂混入FRP再生粉末35～40(％重量)、最好是37％(重量)程度的混合劑。
在玻璃纖維硬化之後，將樹脂成型物從P模脫離下來，削除接縫的毛邊，用砂紙等來進行倒角(工序5)。
用砂紙等來磨樹脂成型物的外表面，磨掉樹脂成型物表面的剝離材料(工序6)。
然後經過為了要得到完成品所需的各種工序，獲得樹脂成型物的完成品。這樣就獲得了樹脂成型物的完成品。
將用混入了FRP再生粉末的混合劑所形成的樹脂成型物的完成品的強度，和用沒有混入FRP再生粉末的普通混合劑所形成的樹脂成型物的普通物品的強度互相對照著進行實驗。
這個實驗是委託崎玉縣工業技術中心完成的。實驗方法為，兩者都使用這些樹脂成型物的實驗片，用「硬質塑料的艾氏衝擊實驗方法」來進行實驗。
「艾氏衝擊實驗」是使用艾氏衝擊實驗機，將實驗片的一端固定在切口部，而實驗片的另一端位於距切口部22(mm)的位置，將和切口部同側的實驗片的表面用鐵錘打下去且用一次的打擊來破壞實驗片的表面，而來測定衝擊值的實驗。這種衝擊實驗，是衝擊彎曲實驗的一種，是要測定用一次的打擊來破壞它所需要的能量，而可獲得這個硬質塑料的耐衝擊性、脆度、或黏性強度等的資料。
由崎玉縣工業技術中心的實驗報告來看，用FRP再生粉末製成的樹脂成型物的完成品的艾氏衝擊值為58(kjm-2)，普通物品的艾氏衝擊值為26.8(kjm-2)，我們得知用FRP再生粉末製成的樹脂成型物的完成品有超過兩倍的強度。
另一方面，在製造上述的用FRP再生粉末製成的樹脂成型物時，所使用的樹脂成型用材料是亮光塗層用的混合樹脂劑和玻璃纖維。
這個混合樹脂劑是，在不飽和聚酯樹脂，將弄碎的被丟棄的FRP成型物的再生粉末作為填充劑混入，混入量為33％(重量)～35％(重量)，它是裡面混入硬化劑的東西。
而玻璃纖維為，在不飽和聚酯樹脂混入FRP再生粉末37％(重量)所獲得的混合劑。
FRP再生粉末可由下述工序獲得。將被丟棄的FRP浴缸等的FRP成型物用前處理機擊潰，從中除去殘渣，用磁選機除去磁性物之後，用一軸粉碎機將其粉碎，將粉碎材儲藏在中間料箱。將從中間料箱取出的粉碎材用微粉碎機微粉碎化，並在通過旋風過濾器之後，震動過濾機藉由重量進行篩選，而得到了複數種的FRP再生粉末。將這些FRP再生粉末因用途而分別使用。
在上述的本發明的詳細說明中，說明了用手工塗敷法來製造樹脂成型物的過程，也不只限於此，當然也可以使用其它的成型法。
下面對其它的製造過程進行說明，例如將FRP再生粉末作為填充劑，以10％(重量)～50％(重量)混入到上述的塑料原料，而使用這個混合物，例如除了手工塗敷法(已敘述的)之外，藉由層疊成型法、加壓成型法或不被分類於上述兩種成型法的其它成型法等的各種成型法，並且用該成型法所使用的模型，可形成成各種形狀的樹脂成型物。
作為由這些成型法所形成的各種形狀的樹脂成型物，它們可以不僅是假人模型、浴缸、各種槽、小型船舶、活動房屋、保護板、或其它形狀的成型物。
下面針對上述分類的成型法，雖然之前有說明過，還是再一次加以說明。(1)「層疊成型法」為手工塗敷法、樹脂注射法、噴霧法、及各種袋成型法。以下簡單地說明代表性的成型法的內容。
在「噴霧法」，作離型處理，在因應需求而作亮光塗層的開放模，一面連續地以25mm切斷玻璃纖維絲一面噴上樹脂，用滾筒等按壓，而讓其浸漬層疊。
在「袋成型法」，有真空袋成型法、加壓袋成型法等。
真空袋成型法為，使用開放模且在人工塗敷之後，將層疊體周圍掃除乾淨，且設置密封構件，用可連接到真空幫浦的薄膜覆蓋住，將薄膜內減壓且予以成型。
加壓袋成型法為，用開放模和加壓袋的壓縮成型，在凹模放入預先成型的增強材料，將複合物供給到預製件上面，用加壓空氣加壓加壓袋而予以成型。(2)在「上述的加壓成型法」有溼式成型法和乾式成型法。上述溼式成型法有對模法、預成對模法、及冷壓法。上述乾式成型法有SMC法及BMC法。
溼式成型法以冷壓法作代表加以說明，在模子上設置預製件，且將複合物供給到上面，予以加壓且關閉模子而予以成型。
乾式成型法以BMC作代表來說明，將1mm程度的玻璃纖維、樹脂、硬化劑、填充劑、色素等用攪拌機混合起來，將攪拌機放在容器而加溫一天左右而得到BMC，然後，將一定量的BMC放入金屬模型，予以加壓且關閉模子而予以成型。(4)在上述「其它成型法」有纖維纏繞法、連續層壓成型法、抽出成型法、及旋轉成型法。
作為其它的成型法，以纖維纏繞法當作代表來加以說明。在以等速旋轉的模子，將在樹脂槽連續地浸漬樹脂的玻璃纖維絲，具張力且以一定的角度纏繞到旋轉軸直到達成所需要的厚度，在使其硬化期間，從模子脫離，藉由修切而予以成型。
以上，藉由使用各種的成型法，從而可以得到形成成各種形狀的樹脂成型物。
從本發明的詳細說明可知，由於將作為亮光塗層的在不飽和聚酯樹脂混入FRP再生粉末33～35(％重量)的混合劑、即將作為玻璃纖維的在不飽和聚酯樹脂混入FRP再生粉末36～38(％重量)的混合劑，當成樹脂成型用的材料使用，作為傳統填充劑使用，除了可以大量減少滑石粉、Aerosil(登記商標)、Carplex(登記商標)、碳酸鈣等的使用量，而且不必使用新的填充劑從而可以更節省資源。
從本發明的詳細說明中還可知，由於再次利用了當成廢棄物丟棄的FRP成型物，所以不需要為丟棄而設置特別的廢棄物處理設施，也不需要建設設施費用、設施營運費用、保養費用，而且不需要廢棄物處理的設施進行運轉所需要的能源，從而可以更節省能源。
並且，從本發明的詳細說明中還可知，如果在亮光塗層利用FRP再生粉末，除了磨掉毛邊之外，不再需要砂磨(研磨)的功夫，從而更節省能源。
除此之外，從本發明的詳細說明中還可知，由於可以將製品本身、在生產樹脂成型物時所產生的FRP層、毛邊、及剩餘的樹脂全部再當成FRP再生粉末來使用，則不會有傳統的將廢棄物當成垃圾作廢棄處理的情形，從而可以防止資源的浪費。
從本發明的詳細說明中可知，由於FRP再生粉末代替了亮光塗層的不飽和聚酯樹脂，所以可以節省不飽和聚酯樹脂的量10～50％(重量)。
另外，從本發明的詳細說明中還可知，由於填充劑的量非常少，通過使用FRP再生粉末就可以大量減少填充劑。
且從本發明的詳細說明中還可知，使用FRP再生粉末所形成的樹脂成型物有普通物品兩倍強的強度。
下面，比較著使用本發明的樹脂成型用的材料和使用普通的樹脂成型用的材料的情況進行說明。
表1顯示了製作普通假人模型時所需的樹脂成型用的材料及玻璃纖維基材、和製作本發明實施例的假人模型時所需要的樹脂成型用的材料及玻璃纖維基材。
表1
在表1中，對於普通的假人模型，亮光塗層是需要2500(g)由不飽和聚酯樹脂和滑石粉、Aerosil(登錄商標)、Carplex(登錄商標)、碳酸鈣等填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明實施例所制的假人模型中，亮光塗層是以不飽和聚酯樹脂1675(g)、FRP再生粉末825(g)而合計2500(g)所構成。其配合率為33(％重量)。
在表1中，對於普通的假人模型，玻璃纖維是需要1000(g)由不飽和聚酯樹脂和較亮光塗層中要多的滑石粉、Aerosil(登錄商標)、Carplex(登錄商標)、碳酸鈣等填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明的實施例所制的假人模型，玻璃纖維是以不飽和聚酯樹脂625(g)、FRP再生粉末375(g)而合計1000(g)所構成。其配合率為37％(重量)。
在表1中，對於普通的假人模型，增強樹脂是需要2100(g)在不飽和聚酯樹脂加入填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明的實施例所制的假人模型，增強樹脂是以不飽和聚酯樹脂1890(g)、FRP再生粉末210(g)而合計2100(g)所構成。其配合率為10％(重量)。
而玻璃纖維在普通的假人模型和在本發明的實施例的假人模型都是900(g)。
於是，在本發明實施例的假人模型中，全體使用的FRP再生粉末為1410(g)，其相對於樹脂總量為25.2％(重量)的配合率，相對於假人模型重量為21.7％(重量)的配合率。藉此，資源的使用量就減少了，而可以再次利用。
表2顯示了製作普通的機身時所需要的樹脂成型用的材料及玻璃纖維基材、和製作本發明的實施例的機身時所需要的樹脂成型用的材料及玻璃纖維基材。
表2
在表2中，對於普通的機身，亮光塗層是需要600(g)由不飽和聚酯樹脂和滑石粉、Aerosil(登錄商標)、Carplex(登錄商標)、碳酸鈣等的填充物所構成的材料。而相對於此，對於用本發明的實施例所制的機身，亮光塗層是以不飽和聚酯樹脂400(g)、FRP再生粉末200(g)而合計600(g)所構成。其配合率為33％(重量)。
在表2中，對於普通的機身，玻璃纖維是需要100(g)由不飽和聚酯樹脂和較亮光塗層中要多的填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明的實施例所制的機身，玻璃纖維是以不飽和聚酯樹脂63(g)、FRP再生粉末37(g)而合計100(g)所構成。其配合率為37％(重量)。
在表2中，對於普通的機身，增強樹脂是需要530(g)在不飽和聚酯樹脂加入填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明的實施例所制的機身，增強樹脂是以不飽和聚酯樹脂477(g)、FRP再生粉末53(g)而合計530(g)所構成。其配合率為10％(重量)。
而玻璃纖維在普通的機身和在本發明實施例的機身都是270(g)。
於是，在本發明實施例的機身中，全體使用的FRP再生粉末為290(g)，其相對於樹脂總量為23.6％(重量)的配合率，相對於機身重量為19.3％(重量)的配合率。藉此，資源的使用量就減少了，而可以再次利用。
表1顯示了在製作普通的鑄型樹脂時所需要的樹脂成型用的材料和製作本發明實施例的鑄型樹脂時所需要的樹脂成型用的材料。
表3
在表3中，在普通的鑄型樹脂是需要100(g)由不飽和聚酯樹脂和滑石粉、Aerosil(登錄商標)、Carplex(登錄商標)、碳酸鈣等的填充物所構成的材料。而相對於此，在用本發明的實施例所制的鑄型樹脂是以不飽和聚酯樹脂50(g)、FRP再生粉末50(g)而合計100(g)所構成。其配合率為50(％重量)。
於是，在本發明實施例的鑄型樹脂中，FRP再生粉末為相對於成型品重量為50(％重量)的配合率。藉此，資源的使用量就減少了，而可以再次利用。
藉由本發明的實施例，在製造樹脂成型品時，因應著所要製造的樹脂成型品，而可以混合入10(％重量)～50(％重量)的FRP再生粉末。
權利要求
1.一種樹脂成型用的材料，它由用來形成樹脂的塑料原料和填充劑構成，其特徵在於所述填充劑是弄碎的玻璃纖維增強塑料成型物的廢棄材料的粉末，其在所述樹脂成型用的材料中的含量為10％(重量)～50％(重量)。
2.一種樹脂成型物，它是由塑料原料與加入到塑料原料中的填充劑之混合物形成的樹脂成型物，其特徵在於所述填充劑是弄碎的玻璃纖維增強塑料成型物的廢棄材料的粉末，其在所述混合物中的含量是10％(重量)～50％(重量)；所述樹脂成型物是使所述混合物成型成預定形狀而形成的成型物。
3.如權利要求2所述的樹脂成型物，其中所述樹脂成型物具有藉助於預定的成型模型而成型成的各種形狀。
全文摘要
本發明涉及不需特殊廢棄物處理的樹脂成型物及其成型用的材料。所述材料由用來形成樹脂的塑料原料和填充劑構成,所述填充劑是弄碎的玻璃纖維增強塑料成型物的廢棄材料的粉末,其在所述材料中的含量為10%(重量)～50%(重量),所述樹脂成型物是使所述材料藉助於預定的成型模型而成型成預定形狀的成型物。本發明的樹脂成型物不需特殊廢棄物處理,並可有效地利用資源。
文檔編號C08L101/00GK1319488SQ0111219
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月30日 優先權日2000年3月30日
發明者降矢進, 山本新治 申請人:株式會社模德中心, 株式會社模德工藝