シートモールディングコンパウンドの組成と用途

シート成形材料とは、不飽和ポリエステル樹脂を主体とし、硬化剤、離型剤、充填剤、低収縮剤、増粘剤などを添加し、ポリエチレン（PE）フィルムで被覆した成形材料を指します。本稿では主にSMCの構成と分類適用について簡単に説明します。

シートモールディングコンパウンドの組成

SMCは、不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、開始剤、充填剤、増粘剤、離型剤、ガラス繊維、重合禁止剤で構成されています。このうち、最初の 4 つのカテゴリは主に製品の材料骨格を提供し、強度を高めます。最後の 4 つのカテゴリは主に、製品の粘度の増加、耐食性、絶縁性、構造的安定性の特性を対象としています。

1. 不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤がSMCの本体です。不飽和ポリエステル樹脂は、通常、不飽和ジカルボン酸（または無水物）、飽和ジカルボン酸（または無水物）、およびポリオールから重縮合される。一定の機械的特性と強度があり、内部の力は均一です。架橋剤は主にスチレンである。両者が架橋された後、それらは製品の硬化可塑性の主な材料となり、接続、サポート、伝達バランス、および保護の役割を果たします。

2. 開始剤は、樹脂と架橋剤を硬化させ、樹脂ペーストの段階で形成します。その機能は主に、樹脂とスチレンなどの架橋モノマーの二重結合を共重合させ、SMC を金型キャビティ内で固化して形成できるようにすることです。

3. フィラーはシート成形材料の 3 分の 1 以上を占め、成形材料の粘度を調整できます。一般に、低比重、低油吸着量、気孔の少なさ、耐食性、低コストなどの特性が求められます。一般的に使用されるフィラー成分は主に CaCO3、Al(OH)3 などです。

4. 増粘剤は SMC に高粘度で非粘着性の特性を与えます。シートおよびバルク成形コンパウンドの製造には、樹脂によるガラス繊維および充填剤の含浸を容易にするために、樹脂の粘度が低いことが必要です。また、圧縮成形にはより高い粘度が必要です。そのため、成形前に増粘剤を添加し、ガラス繊維含浸の低粘度をベタつかない高粘度に変える必要があります。

5. 離型剤はシートモールドコンパウンドと金型表面との親和性を妨げます。離型剤は、樹脂混合物の塑性加工中に不飽和ポリエステル樹脂が金型の表面と相互作用するのを防ぐことができます。主に長鎖脂肪酸またはステアリン酸亜鉛に代表される塩。過度に使用すると製品の性能が低下しやすくなります。製品の品質を確保するために、一般的な使用量は製品全体の1〜3％を占めます。

6. ガラス繊維は SMC の耐食性と絶縁特性を向上させることができます。シートモールディングコンパウンドは通常、補強材としてチョップドグラスファイバーマットを選択します。使用量が多すぎると製品がふわふわになりやすくなり、使用量が少なすぎると製品に明らかな強化効果が得られません。一般的な使用量は20%程度です。これにより、押出成形と圧縮成形の2つの工程を同時に行うことができます。

7. 阻害剤は SMC の安定性を高め、保存期間を延長します。開始剤であるスチレンは分解が遅く樹脂の重合を引き起こすため、フリーラジカル捕捉剤（重合禁止剤）を適量添加するとスチレンの分解速度を遅くし、保存期間を延長することができます。阻害剤は通常、ベンゾキノンおよび多価フェノール化合物です。

シートモールディングコンパウンド製品の応用

SMC は、優れた電気的性能、強力な耐食性、軽量、容易かつ柔軟な工学設計などの利点を持っています。その機械的特性は一部の金属材料に匹敵します。そのため、自動車産業、鉄道車両、建設、家電、通信などの8分野で広く利用されています（表1）。

その中でも、初期段階では主に建築、電気機器、通信分野の絶縁板として使用されており、技術は比較的成熟しています。その後、自動車業界で車体の鋼材やアルミニウム合金材の一部を置き換えて車の重量を軽減するために使用されました。

現在の省エネ・排出ガス削減や新エネルギー車の開発を背景に、自動車製品の技術は軽量化・高品質化を目指して発展を続けています。これまで、日常生活のあらゆるところでSMC材料の応用が見られました。それは、無線通信、防爆電気筐体、地面絶縁材、浴室、高速鉄道施設などに反映されています。

表1 SMC材料の8大用途と細分分野

要約する

シート成形材料中の不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、開始剤、および充填剤は、製品の材料骨格を提供し、構造強度を高めます。増粘剤、離型剤、ガラス繊維、重合禁止剤により、製品の粘度、耐食性、絶縁性、構造安定性が向上します。このような製品は、自動車産業や鉄道車両など主要8分野で採用されています。省エネ、環境保護、低エネルギー消費を背景に、自動車業界では軽量化の要求から SMC 材料に対する要求がますます高まっています。それがSMC技術開発の主な原動力です。

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