不飽和ポリエステル向け硬化剤の硬化不良発生とその対応

当社ではガラス繊維を強化繊維とし、マトリックス樹脂に不飽和ポリエステルやビニルエステルを用いたGFRPを基本材料とした成形物を設計、生産しています。しかし2020年に入ってから硬化不良とみられる現象が特に多く確認できるようになったことから、社内において現象を技術的観点から仮説立案と考察を行い、またその結果を踏まえ再発防止の対策をとることとしました。今回は調査結果と対策の概要について述べたいと思います。

 

1. 硬化不良の現象

4年前より継続的に製作をしているFRP製タンクの製造過程において、ＳＵＳ製部品にプライマー（ビス系ビニルエステル樹脂）を塗布し、当社で使用する硬化剤であるパーメックＮを主剤に混錬後、硬化を促進するためにナフテン酸コバルトを混錬します。通常はおよそ5分で硬化が始まり塗布した箇所も1時間も経過すると完全に硬化します。

しかし、今年（2020年）の春頃（3月）より「少し硬化が遅いな」と感じることが多くなってきました。そして9月になったところで様々な場面で硬化遅延現象が多発するようになってきたのです。

当該現象が原因となり、タンクでの部品オーバーレイ部はガラス繊維の中のマトリックス樹脂が垂れて流れ出て白化する、内面トップコート部はやはり流れて硬化しない、といった現象が見られるようになりました。初期対応として加熱するといったことを行いましたが効果は限定的で、硬化不良の根本的な解決にはなりませんでした。

 

2. 硬化不良が起こった際の初期対応

今回発生した硬化不良に対する初期の対応としては以下のようなことを行いました。

 

‐樹脂単体での使用では加熱を行う

今回用いている硬化剤のパーメックＮは常温系硬化剤であり、通常は加熱等の熱履歴は必要ありません。しかし、硬化不良による樹脂の流動等の不具合が起こりやすい、プライマーやトップコートのようにマトリックス樹脂を塗るだけの場合に、加熱を行うようにしました。

 

‐硬化剤を多めに添加したマトリックス樹脂で樹脂の漏出を抑制

ガラス繊維に含侵させた後、硬化不良を起こしたマトリックス樹脂が垂れてしまった場合、硬化剤を多めに添加して硬化を進行させたマトリックス樹脂を、脱泡ローラーで強制的にガラス繊維に塗り込みます。これにより、硬化不良を起こした樹脂の硬化が進行することで、樹脂の垂れを抑えました。

 

‐硬化不良部分のGFRPを除去

ガラス繊維に含侵後、硬化不良による粘度上昇不足で垂れてしまったものについては、剥がすことができるものは手で取り除き、手作業では困難なものについては、サンダー等の電動工具で削り落とすことで除去しました。

 

ただ、上記のいずれの対応も応急処置に近い対応であったため、原因究明と対策立案が必要な状況に変わりはありませんでした。