(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化複合材料の成形に使用される中間基材であるプリプレグの製造に関して、そのマトリックス樹脂となる樹脂組成物に関するものであり、更に詳しくは、調製後の樹脂組成物パッケージ体、および樹脂組成物パッケージの製造方法に関して、調製後の樹脂組成物を効率よく抜き出し、パッケージ体とする、樹脂組成物パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂組成物２を底部に抜き出し口３を具備した混練槽１で調製し、前記抜き出し口から前記熱硬化性樹脂組成物を包装材の中に抜き出し、包装する熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法であって、前記包装材が熱可塑性樹脂フィルムのチューブ５であり、前記チューブを前記抜き出し口の周囲に貯留し、前記チューブ内に前記熱硬化性樹脂組成物を抜き出すと共に、抜き出し量に応じ貯留したチューブを繰り出すことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂組成物を底部に筒状の抜き出し口を具備した混練槽で調製し、前記抜き出し口から前記熱硬化性樹脂組成物を包装材の中に抜き出し、包装する熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法であって、前記包装材が熱可塑性樹脂フィルムのチューブであり、前記チューブを前記筒状の抜き出し口の周囲に貯留し、前記チューブ内に前記熱硬化性樹脂組成物を抜き出すと共に、抜き出し量に応じ貯留したチューブを繰り出すことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂組成物を前記チューブ内に抜き出す際に、一定間隔毎に前記チューブを閉塞して前記熱硬化性樹脂組成物の充填部を仕切りながら、連続的に前記熱硬化性樹脂組成物をチューブ内に充填していく、請求項１記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記チューブ内の気体を抜き、チューブ同士が密着した箇所で熱融着させることにより閉塞する請求項２に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記チューブを閉塞した部分で切断する、請求項２または３に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記チューブの少なくとも内面が剥離性を有するフィルムから成る、請求項１〜４のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記熱硬化性樹脂組成物が硬化剤を含有したエポキシ樹脂組成物であり抜き出し時の温度が、６０〜８０℃、チューブの材質としてポリエチレンフィルムを使用する請求項１〜５のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
【請求項７】
温度調整手段を有する熱硬化性樹脂組成物を混練する混練槽と、前記混練槽の底部に筒状の抜き出し口と、抜き出し口の周囲に熱可塑性樹脂フィルムのチューブの貯留手段と繰り出し手段を有し、前記抜き出し口には、抜き出し量の調節手段を有し、熱可塑性樹脂フィルムのチューブの繰り出し手段が、繰り出し量を調整可能な調整手段を有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【請求項８】
前記筒状の抜き出し口の下流側に、前記チューブを閉塞して前記熱硬化性樹脂組成物の充填部を仕切る閉塞手段を有する、請求項７記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【請求項９】
前記筒状の抜き出し口に、前記チューブ内の気体を抜く、脱気手段を有する請求項７または８に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【請求項１０】
前記閉塞手段が、熱融着によるものである請求項８または９に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【請求項１１】
前記閉塞手段の下流に、切断手段を有する請求項８〜１０のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料の成形に使用される中間基材であるプリプレグの製造に関して、そのマトリックス樹脂となる樹脂組成物に関するものであり、更に詳しくは、調製後の樹脂組成物パッケージ体、および樹脂組成物パッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料は、軽量かつ強度及び弾性率にも優れていることから、スポーツ用途から航空機用途まで広く用いられている。この繊維強化複合材料の成形に使用される中間基材であるプリプレグは、強化繊維にマトッリクス樹脂となる樹脂組成物を含浸したものである。
【０００３】
樹脂組成物は熱硬化性または熱可塑性樹脂の２つに大別され、それぞれ用途によって適用の対象はさまざまである。特に熱硬化性樹脂は、成形後の熱変形性が低くすなわち熱を加えても変形しにくく、耐熱性に優れるため、広範囲に用いられている。中でも、力学的物性、耐薬品性、寸法安定性の観点から、エポキシ樹脂が最もよく用いられている。
【０００４】
さて、プリプレグの製造にあたっては、樹脂組成物を予め調製したものを用いることが一般的であり、樹熱硬化性の製造は樹脂混練設備を使用して、熱硬化樹脂と硬化剤、添加剤を混練して調製し、調製した樹脂組成物を釜から抜き取って冷凍庫等の低温雰囲気下で保管することが従来から行われている。
【０００５】
ここで、樹脂抜き出しについて説明すると、通常、樹脂の調製は加熱雰囲気で行われることが多いが、特に熱硬化性樹脂の場合は加熱された状態で放置しておくと、樹脂表面部分は放熱により冷却されるが、その内部では蓄熱により樹脂温度が徐々に上昇し硬化反応が進んで樹脂品質が悪化するばかりか、硬化反応により発生した熱がさらに樹脂温度を相乗的に上昇させ、樹脂発火などを引き起こす危険性がある。そのため、調製後の樹脂は素早く調製設備から抜き出して冷却する必要があり、たとえば、特許文献１に記載されるような転倒式のニーダーで樹脂を調製後、ニーダーを転倒させ、流れ出る樹脂を厚さ１０ｃｍ以下に薄く拡げながら樹脂受けに受けて、小分けしながら抜き出すことが一般に行われる。しかしながら、従来の樹脂小分けの方法では、樹脂抜き出し作業の際に容器を次々と交換し、さらに樹脂を抜き出した容器にはフタをして１つ１つパッケージを作る必要があり、このパッケージ製作作業が樹脂抜き出し速度に対して律速となるために樹脂抜き出し時間が拡大する要因となっていた。また、上記したとおり作業時間が掛かりすぎるために、一度に調製できる樹脂の量にも制約があり、樹脂調製のスケールアップをも困難という問題があった。
【特許文献１】特開平３−１９５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、調製後の樹脂組成物を効率よく抜き出し、パッケージ体とする、樹脂組成物パッケージの製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）熱硬化性樹脂組成物を底部に筒状の抜き出し口を具備した混練槽で調製し、前記抜き出し口から前記熱硬化性樹脂組成物を包装材の中に抜き出し、包装する熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法であって、前記包装材が熱可塑性樹脂フィルムのチューブであり、前記チューブを前記筒状の抜き出し口の周囲に貯留し、前記チューブ内に前記熱硬化性樹脂組成物を抜き出すと共に、抜き出し量に応じ貯留したチューブを繰り出すことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（２）前記熱硬化性樹脂組成物を前記チューブ内に抜き出す際に、一定間隔毎に前記チューブを閉塞して前記熱硬化性樹脂組成物の充填部を仕切りながら、連続的に前記熱硬化性樹脂組成物をチューブ内に充填していく、前記（１）記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（３）前記チューブ内の気体を抜き、チューブ同士が密着した箇所で熱融着させることにより閉塞する前記（２）に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（４）前記チューブを閉塞した部分で切断する、前記（２）または（３）に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（５）前記チューブの少なくとも内面が剥離性を有するフィルムから成る、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（６）前記熱硬化性樹脂組成物が硬化剤を含有したエポキシ樹脂組成物であり抜き出し時の温度が、６０〜８０℃、チューブの材質としてポリエチレンフィルムを使用する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造方法。
（７）温度調整手段を有する熱硬化性樹脂組成物を混練する混練槽と、前記混練槽の底部に筒状の抜き出し口と、抜き出し口の周囲に熱可塑性樹脂フィルムのチューブの貯留手段と繰り出し手段を有し、前記抜き出し口には、抜き出し量の調節手段を有し、熱可塑性樹脂フィルムのチューブの繰り出し手段が、繰り出し量を調整可能な調整手段を有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
（８）前記筒状の抜き出し口の下流側に、前記チューブを閉塞して前記熱硬化性樹脂組成物の充填部を仕切る閉塞手段を有する、前記（７）記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
（９）前記筒状の抜き出し口に、前記チューブ内の気体を抜く、脱気手段を有する前記（７）または（８）に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
（１０）前記閉塞手段が、熱融着によるものである前記（８）または（９）に記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
（１１）前記閉塞手段の下流に、切断手段を有する前記（８）〜（１０）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、樹脂組成物の調製設備から抜き出し時間を短縮することができ、結果樹脂組成物調製量のスケールアップが可能となる。さらには樹脂中へのゴミ、異物の混入防止が可能となる。また樹脂組成物を高い密閉性で梱包することができ、樹脂の吸湿を防止し品質良好な樹脂を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における樹脂パッケージ製造方法は、樹脂混練槽の底部に抜き出し口を具備した混練槽を用い、前記抜き出し口から包装材中に樹脂を抜き出して樹脂パッケージを得る、樹脂組成物の製造方法である。その包装材としては、抜き出し口部分に貫通させて貯留したチューブ状の包装材を用いることが出来る。また他の方法として、シート状の包装材の両縁分を熱融着装置や接着シールで接合してチューブ状にしたものを、樹脂抜き出し量に応じて供給する手段を用いても良い。
【００１０】
また、本発明に用いる樹脂調製装置は、底部に筒状の樹脂抜き出し口を具備した混練槽を好適に用いることができる。樹脂調製装置での樹脂調製量は好ましくは５０〜１５００ｋｇ、より好ましくは２００〜１０００ｋｇ、さらに好ましくは２００〜５００ｋｇが良い。本発明によると、樹脂抜き出しに要する時間を短縮できるため、樹脂調製量が多いほどより効果的であるが、２０００ｋｇを超えると抜き出し時間が樹脂品質を維持できる時間を超えるようになるため好ましくない。
【００１１】
ここで、樹脂抜き出しについて説明すると、通常、樹脂の調製は加熱雰囲気で行われることが多いが、特に熱硬化性樹脂の場合は加熱された状態で放置しておくと、樹脂表面部分は放熱により冷却されるが、その内部では蓄熱により樹脂温度が徐々に上昇し硬化反応が進んで樹脂品質が悪化するばかりか、硬化反応により発生した熱がさらに樹脂温度を相乗的に上昇させ、樹脂発火などを引き起こす危険性がある。そのため、調製後の樹脂は素早く調製設備から抜き出して冷却する必要があり、樹脂を薄く平らに拡げる方が冷却効率も良くなり好ましい。かかる観点から、樹脂ブロックの厚みは１０ｃｍ以下とするのがよく、５ｃｍ以下とすると更に好ましい。このことから従来は樹脂を平皿状の容器に抜き出して厚さ１０ｃｍ以下で冷凍庫へ保管し冷却していたが、この方法では樹脂抜き出し作業の際に容器を次々と交換し、さらに樹脂を抜き出した容器にはフタをして１つ１つパッケージを作る必要があり、このパッケージ製作作業が樹脂抜き出し速度に対して律速となるために樹脂抜き出し時間が拡大する要因となっていた。しかしながら本発明のパッケージ製造方法によれば、樹脂抜き出し前に予め包装材を抜き出し口部分に貯留して準備しておけば、樹脂の抜き出し量に応じて包装材が供給され、熱融着してシールするだけのわずかな時間でパッケージを製造することが出来るため、抜き出し時間を大幅に短縮することが可能となる。さらに調製樹脂量が多ければ多いほど、従来方法との抜き出し時間の差はより顕著となり、従来方法では樹脂品質を維持できる時間内（通常６０分以内）に抜き出しが完了できなかったものが、本発明では十分に時間内で完了することができようになる。樹脂パッケージの断面形状は、円筒形、扁平形など任意の形状とすることが出来るが、厚み１０ｃｍ以下の扁平形とするのが好ましく、厚さ５ｃｍ以下の扁平形とするのが更に好ましい。
【００１２】
本発明に用いる包装材としては、熱可塑性樹脂フィルムを用いるが、耐熱性、熱融着性、伸縮性に優れるをことが必要であり、その材質としては、ポリエチレンのほか、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどを用いることが出来る。さらに樹脂組成物が接触する包装材内側に剥離処理が施されたフィルムや、包装材内側を剥離性を有する素材とした積層フィルムを適用すれば、開梱時に包装材を樹脂組成物から容易に剥ぎ取ることができ、より好ましい。
【００１３】
本発明の樹脂パッケージは、チューブに樹脂を充填後に一定間隔毎に充填部を仕切ながら、連続的に樹脂をチューブ内に充填して製造される。その仕切り方法としては、熱融着させて仕切っても良いし、パッケージとパッケージとの間のチューブを絞り込む様にして挟み込む閉塞部材を用いてもよい。または、樹脂を扁平形状に薄く拡げながらチューブ内に充填して得られた樹脂パッケージを、ロール状に巻き上げて樹脂パッケージのロール体としてもよい。
【００１４】
本発明において、樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のいずれを含むものでも良いが、熱硬化性樹脂に適用することが好ましく、特に熱硬化性エポキシ樹脂に適用するのが好ましい。熱硬化性エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物である。かかる樹脂組成物には、通常、硬化剤と、必要において硬化助剤が含まれている。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などを使用することができる。これらのエポキシ樹脂は単独または２種類以上を併用して使用することができ、さらには液状のものから固体状のものまでタック性などプリプレグに要求する特性に応じて便宜選択して使用することができる。また、樹脂の種類や要求特性に応じて適当な硬化剤、硬化助剤を添付することが好ましい。さらに離型紙とプリプレグ材の剥離抵抗をコントロールし、取り扱い性を高める上で適当な熱可塑性樹脂や無機粒子を添加してもよい。
【００１５】
本発明において、樹脂の抜き出し時の温度は、６０〜８０℃とすることが好ましい。より好ましくは６０〜７５℃、さらに好ましくは、６５〜７５℃である。樹脂温度が高すぎると、抜き出し作業中に樹脂が熱履歴を受けて樹脂の硬化が進などの品質への悪影響をきたす可能性があり好ましくない。また温度が低すぎると樹脂の粘度が高く流動性がわるくなり、樹脂抜き出し速度が遅くなるため好ましくない。
【００１６】
また本発明では、温度調整手段を有する熱硬化性樹脂組成物を混練する混練槽と、前記混練槽の底部に筒状の抜き出し口と、抜き出し口の周囲に熱可塑性樹脂フィルムのチューブの貯留手段と繰り出し手段を有し、前記抜き出し口には、抜き出し量の調節手段を有し、熱可塑性樹脂フィルムのチューブの繰り出し手段が、繰り出し量を調整可能な調整手段を有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物パッケージの製造装置を用いる。前記筒状の抜き出し口の下流側には、前記チューブを閉塞して前記熱硬化性樹脂組成物の充填部を仕切る閉塞手段を有している。また、前記筒状の抜き出し口に、前記チューブ内の気体を抜く、脱気手段を有している。前記閉塞手段は、熱融着によるものであることが作業効率性、パッケージの密封性に優れているが、パッケージとパッケージとの間のチューブを絞り込む様にして挟み込む閉塞部材を用いてもよい。さらに前記閉塞手段の下流に、切断手段を有し、連続して製造されるパッケージを個々に分断していくと、一つ一つのパッケージの取り扱いが容易となり、好ましい。
【００１７】
図１は、本発明方法を好適に実施することができる樹脂調製設備と樹脂抜き出し装置の一例を示す概略図である。
【００１８】
チューブ状の包装材中に樹脂を抜き出す方法では、混練槽（樹脂調製設備）１で調製された樹脂組成物２は、抜き出し口３から抜き出される。このとき、抜き出し口３に予め熱可塑性樹脂フィルムのチューブ５を抜き出し口３に貫通させて貯留し、最先端部をヒートシーラーで密着して袋状にしておく。そしてこの袋状にした熱可塑性樹脂フィルムのチューブ５内に樹脂組成物を抜き出し口３から抜き出して充填していく。この時、樹脂組成物の抜き出し量に応じて、抜き出し口３に貯留していた熱可塑性樹脂フィルムのチューブを供給していくことで、樹脂組成物パッケージ７が得られる。１０〜１５ｋｇの樹脂を熱可塑性樹脂フィルムのチューブ内に充填後、エア抜き配管４を介して余分な空気を排気し、熱可塑性樹脂フィルムのチューブの端部が密接したところでヒートシーラー６で熱可塑性樹脂フィルムのチューブ同士を密着させて閉塞する。閉塞させた部分を新たな最先端部として袋状にし、次の抜き出し樹脂を充填することができ、次々と樹脂組成物パッケージ７が得られる。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
図１に示す樹脂調製装置を用いてエポキシ樹脂組成物３６０ｋｇを調製後、抜き出し口３からエポキシ樹脂組成物をパッケージ用チューブ５に充填し、１２ｋｇ充填毎に抜き出しを停止し熱融着装置６で１６０℃に加熱してパッケージチューブをシーリングし、かつシーリング部で切断して樹脂パッケージ７を得た。パッケージ用チューブの材質にはポリエチレン製フィルムを使用した。
【００２０】
この方法によると樹脂抜き出し時間は１５分あった。また、樹脂中への異物混入もなく、品質良好な樹脂組成物パッケージを得ることが出来た。熱硬化性樹脂組成物パッケージは冷凍保管後に常温放置してもシール性が高く、樹脂組成物の吸湿防止性能の良好であった。
［実施例２］
図１に示す樹脂調製装置を用いてエポキシ樹脂組成物１５００ｋｇを調製後、実施例１の方法と同様に樹脂を抜き出し、樹脂パッケージを得た。
【００２１】
このとき樹脂抜き出し時間は６０分であった。また、樹脂中への異物混入もなく、品質良好な樹脂組成物パッケージを得ることが出来た。熱硬化性樹脂組成物パッケージは冷凍保管後に常温放置してもシール性が高く、樹脂組成物の吸湿防止性能の良好であった。
［比較例１］
比較例１と同様に調製した熱硬化性樹脂３５０ｋｇを、樹脂受け容器へ抜き出し後、容器にフタを被せて密封する方法で樹脂パッケージを得た。容器はポリエチレン製の平皿形状のものを用いた。
【００２２】
この方法によると、１２ｋｇ樹脂抜き出し毎に樹脂受け容器を交換する作業、樹脂を受けた容器にフタを被せる作業が必要となり、樹脂抜き出し時間は６５分を要し、目標時間６０分以内を達成出来なかった。また、樹脂抜き出しの際、大気中を介して容器に抜き出すため、異物混入が見られた。さらに、熱硬化性樹脂組成物パッケージは冷凍保管後に常温放置すると容器とフタの隙間から空気が入り込み、樹脂表面で結露が見られ、樹脂が吸湿した。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、釣竿、ゴルフシャフトなど各種スポーツ用途を構成する繊維強化複合繊維材料、航空・宇宙用途機材を構成する繊維強化複合材料、その他各種繊維強化複合材料を製造するための中間基材であるプリプレグの製造に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】樹脂組成物抜き出しと樹脂パッケージ製造の概要図
【符号の説明】
【００２５】
１：混練槽（樹脂調製設備）
２：樹脂組成物
３：樹脂抜き出し口
４：エア抜き管
５：熱可塑性樹脂フィルムのチューブ
６：ヒートシーラー
７：樹脂組成物パッケージ
８： 閉塞部分
【図１】
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