(57)【要約】【課題】優れた吸湿作用および形状安定性をもつプリプレグ用紙管を提供すること。【解決手段】紙管にプリプレグを巻付けたロール状プリプレグのパッケージにおいて、前記紙管の少なくとも内部に吸湿剤を含有させたことを特徴とするロール状プリプレグのパッケージ。【選択図】図１
2008100771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙管にプリプレグを巻付けたロール状プリプレグのパッケージにおいて、前記紙管の少なくとも内部に吸湿剤を含有させたことを特徴とするロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項２】
前記吸湿剤がシリカゲルである、請求項１に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項３】
前記紙管の内周部に紙管の長手方向に溝を有し、該溝に吸湿剤が収納されている、請求項１または２に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項４】
前記吸湿剤を収納する溝が紙管の周方向に複数間隔をおいて配置されている、請求項３に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項５】
前記吸湿剤を収納する溝が紙管の周方向に複数間隔をおいて均等に配置されている、請求項３に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項６】
前記吸湿剤が紙管内部に分散して含有されている、請求項１または２に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項７】
前記吸湿剤の含有量が紙管全体の１〜１５重量％である、請求項１〜６のいずれかに記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【請求項８】
紙管に巻装されたプリプレグが非透湿性バックに収納されて密封包装されている、請求項１〜７のいずれかに記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポーツ用途、航空宇宙用途、一般産業用途などにおいて、巻き形状安定性に優れ、高度の機械強度特性を発揮する繊維強化複合材料を得るためのロール状プリプレグのパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリックス樹脂とからなる繊維強化複合材料を製造するに当たっては、各種の方式が適用されるが、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸されたシート状中間基材であるプリプレグを用いる方法が繁用される。この方法ではプリプレグを複数枚積層し、加熱してマトリックス樹脂を硬化させることによって繊維強化複合材料である成形体とする。
【０００３】
かかる繊維強化複合材料は、軽量であり、かつ力学特性に優れるために、スポーツ用途をはじめ、航空宇宙用途、一般産業用途などに広く用いられている。特に航空機用途では、機体の軽量化へのニーズが大きく、近年大幅に需要が伸びている。
【０００４】
プリプレグは通常シート状の形状をなし、巻芯に巻装されたロール体からなるパッケージ、すなわちロール状プリプレグパッケージとして供給される。
【０００５】
スポーツ、航空機用途では、力学特性を高める観点から、強化繊維として炭素繊維、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂とからなるプリプレグを中間基材とする繊維強化複合材料が主として用いられる。
【０００６】
エポキシ樹脂は常温で長時間保存すると、次第に硬化反応が進んでしまうため、通常低温で保管、輸送される。その際に結露した水分をプリプレグが吸湿してしまうと、硬化時にボイドが発生したり、機械強度特性が低下する可能性がある。そのため、シリカゲルなどの吸湿剤を同封することが行われている。しかしながら、吸湿剤を同封することで、プリプレグの吸湿は抑えられるものの、紙管中の水分も抜けてしまい、紙管が収縮してしまう場合がある。そのため、プリプレグと紙管の間に隙間を生じ、紙管がずれたり、外れる（コアムーブメント）などのトラブルが発生する。
【０００７】
そこで、これらの問題を解決する手段として、例えば、絶乾紙管を用いることが行われているが、紙管が吸湿しないよう保管や取り扱いに注意が必要であり、プロセス性が悪化するなどの問題があった。
【０００８】
また、紙管に非透湿フィルムを巻装することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。  しかしながら、この方法は吸湿による紙管の膨張は抑制できるものの、吸湿剤の脱水による紙管の収縮を抑制することはできない。
【０００９】
このように水分による影響をすべて解決することは難しいことであり、種々の試みがなされてはいるものの、満足し得る解決策は未だ見出されていないのが現状である。
【特許文献１】特開２００２−０４６８９７号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前述した従来の問題を解決し、形状安定性に優れたロール状プリプレグのパッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のロール状プリプレグのパッケージは上記目的を達成するために次の構成を有する。すなわち、
（１）紙管にプリプレグを巻付けたロール状プリプレグのパッケージにおいて、前記紙管の少なくとも内部に吸湿剤を含有させたことを特徴とするロール状プリプレグのパッケージ。
【００１２】
（２）前記吸湿剤がシリカゲルである、前記（１）に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１３】
（３）前記紙管の内周部に紙管の長手方向に溝を有し、該溝に吸湿剤が収納されている、前記（１）または（２）に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１４】
（４）前記吸湿剤を収納する溝が紙管の周方向に複数間隔をおいて配置されている、前記（３）記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１５】
（５）前記吸湿剤を収納する溝が紙管の周方向に複数間隔をおいて均等に配置されている、前記（３）記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１６】
（６）前記吸湿剤が紙管内部に分散して含有されている、前記（１）または（２）に記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１７】
（７）前記吸湿剤の含有量が紙管全体の１〜１５重量％である、前記（１）〜（６）のいずれかに記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【００１８】
（８）紙管に巻装されたプリプレグが非透湿性バックに収納されて密封包装されている、前記（１）〜（７）のいずれかに記載のロール状プリプレグのパッケージ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、以下に説明するとおり、プリプレグ成形したときに力学特性および耐候性に優れた繊維強化複合材料およびプリプレグを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は紙管の少なくとも内部に吸湿剤を含有させるものである。紙管の内部とは紙管内径から外径の間の部分である。吸湿剤が紙管内部に含まれることで、パッケージを乾燥状態に保ち、プリプレグの吸湿を防止するとともに、紙管内部の吸湿剤自体が吸湿して膨張するため、紙管が乾燥により収縮することも抑制される。吸湿剤としては、塩化カルシウム、粒状ソーダ石灰、過塩素酸マグネシウム、五酸化リン、生石灰、シリカゲル、ゼオライトなどが使用できるが、中でもシリカゲルが適度の大きさをもった固体であり、潮解性もないため、紙管内部から漏出し、プリプレグを汚染することもなく、吸湿して適度に膨張し、紙管の形状を保持するため好ましい。
【００２１】
また、前記吸湿剤は紙管の任意の位置に配置することができる。
【００２２】
図１（Ａ）は本発明にかかる紙管の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【００２３】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、紙管１の内周部に紙管の長手方向に凹状の溝を設け、該溝の中に吸湿剤２を収納するようにしたものである。図１の例では溝は１個設けた例を示すが、紙管の内周方向に複数個間隔をあけて設けたものであってもよい。また、図２に示すように、紙管の内周方向に複数個間隔をあけて設けたものであって、かつ紙管の周方向に上記の溝が均等に配置されていることが、周方向に均等に吸湿膨張するため、紙管の形状がより安定するため好ましい。
【００２４】
また、前記吸湿剤含有量は紙管全体の１〜１５重量％であることが好ましい。吸湿剤の含有量が１重量％未満の場合、充分パッケージを乾燥させることができず、プリプレグに含まれる水分が多くなり、プリプレグを成形した際に力学物性が低下する可能性がある。一方、１５重量％よりも多いと、紙管の力学強度が低下し、輸送中に紙管が変形する可能性がある。
【００２５】
また、前記吸湿剤を紙管内部に導入する方法としては、紙管の外面、内面、端部などに穴を開け、吸湿剤を入れる方法がある。この場合、紙管に入れた吸湿剤を保持するため、穴の開口部に綿などの通気性のよい充填物を詰めたり、通気性シートでシールしたりすることができる。また、紙管成形前に紙管原紙に吸湿剤を含有させて紙管を成形する方法も採用できる。紙管は通常マンドレルと呼ばれる鉄芯に原紙を巻き付けていくことで成形されるが、原紙上に予め吸湿剤をランダムに配置したり、散布しておき、該原紙をマンドレルに巻き付けることで、紙管内部に吸湿剤を導入することができる。また、紙管成形時には吸湿剤が吸湿しないよう、乾燥した場所で行うか、紙管成形後に乾燥オーブンなどで吸湿剤を乾燥しておくことが好ましい。
【００２６】
図３は吸湿剤２が紙管１の内部に分散して含有されている例を示す断面図である。
【００２７】
また、パッケージの吸湿量を減らすため、パッケージはポリエチレン製バックなどの非透湿性バックに入れ、真空引きした後、バックの開口部をシールすることが好ましい。シール方法としては密封性が高いため、ヒートシールする方法が好ましい。
【００２８】
本発明に用いるプリプレグは強化繊維、マトリックス樹脂に特に限定しないものの、強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維などが好適に用いられる。またマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂などが用いられるが、力学特性が優れているエポキシ樹脂が好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。実施例中、ポリエチレン製バック内の湿度、紙管の寸法測定、および繊維強化複合材料製、および一方向繊維強化複合材料の断面観察は次の方法で行った。
【００３０】
（１）ポリエチレン製バック内の湿度測定
ポリエチレン製バックに直径２ｃｍ程度穴を開け、デジタル湿度計ＳＫ−１１０ＴＲＨ ＩＩ（佐藤計量器製作所（株）社製）を用いて湿度を測定した。
【００３１】
（２）紙管の寸法測定
紙管の周方向に任意の位置で外径をノギスで測定した。さらに、４５°、９０°、１３５°回転させた位置の外径を同じくノギスで測定し、平均外径および４点の測定値のσを算出した。
【００３２】
（３）コアムーブメント
ロールの端面を目視観察し、紙管とプリプレグの間に隙間がないか確認する。さらに、紙管のみを端面を上にして持ち上げた場合、紙管が初期のプリプレグ巻き位置からズレが発生するか確認する。
【００３３】
（４）繊維強化複合材料製円筒の作製
下記（ａ）〜（ｃ）の手順により、円筒軸方向に対して［±４５゜２／０゜３］の積層構成を有する繊維強化複合材料製円筒を作製した。マンドレルには直径１０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製丸棒を使用した。ステンレス製丸棒には予め離型処理を施した。
（ａ）一方向プリプレグを強化繊維の方向がマンドレル軸方向に対して４５°になるように、縦８００ｍｍ×横１０３ｍｍの一方向プリプレグを使用した（以下実施例ではバイアス材と略する）。このバイアス材２枚を繊維方向が互いに交差するように、かつ横方向に１６ｍｍ（マンドレル半周分に対応）ずらして貼り合わせた。
（ｂ）貼り合わせたプリプレグを、離型処理したマンドレルに、プリプレグの縦方向とマンドレルの軸方向が一致するように巻き付けた。
（ｃ）その上に、プリプレグを繊維の方向が縦方向になるように、縦８００ｍｍ×横１１２ｍｍの長方形に切り出したもの（以下ストレート材と略する）をプリプレグの軸方向とマンドレルの軸方向が一致するように巻き付けた。
（ｄ）ラッピングテープ（耐熱性フィルムテープ）を巻きつけ、硬化用の炉の中で１３０℃、２時間加熱し成形した。
（ｅ）成形後、マンドレルを抜き取り、ラッピングテープを除去して繊維強化複合材料製円筒を得た。
【００３４】
（５）円筒複合材料の捻り強度の測定
上記（４）項に示す方法で作製した炭素繊維強化複合材料製円筒から、長さ４００ｍｍの試験片を切り出し、「ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及び基準確認方法」（製品安全協会編、通商産業大臣承認５産第２０８７号、１９９３年）に記載の方法に従い、捻り試験を行った。試験片ゲージ長は３００ｍｍとし、試験片両端の５０ｍｍを固定治具で把持した。捻り強度は次式により求めた。
【００３５】
捻り強度（Ｎ・ｍ・ｄｅｇ）＝破壊トルク（Ｎ・ｍ）×破壊時の捻れ角（ｄｅｇ）
（６）円筒複合材料の断面観察
上記（４）項に示す方法で作製した炭素繊維強化複合材料製円筒を約２ｃｍ程度の長さにカットし、断面を研磨した後、キーエンス（株）社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００／１００Ｆを用いて断面観察を行った。
【００３６】
（実施例１）
下記に示すような紙管を準備した。なお、以下の実施例は室温、湿度６０％の雰囲気化で行った。
【００３７】
外径：３００±０．５ｍｍ
厚み：１２±１．０ｍｍ
幅：３００±０．５ｍｍ
重量：１ｋｇ
該紙管内側に周方向に１点の凹状の溝を紙管の長手方向に沿って設け、該溝にシリカゲル８０ｇを充填し、ガーゼの端部を両面テープで該凹部をシールするように貼り付け、吸湿剤含有量が８重量％となるよう吸湿剤を含有させた紙管を作成した（図１）。紙管の外径を測定したところ、平均外径３００．０、σ０．１ｍｍであった。
さらに該紙管に、幅３００ｍｍにスリットした東レ（株）社製一方向プリプレグＰ２２５５Ｆ−１２を１００プライ巻き付けた。その後厚みが０．２ｍｍのポリエチレン製バックに入れ、真空引きにして内部の空気をなるべく吸引したのち、開口部をヒートシールした。このようなパッケージを室温で１２時間放置した後、ポリエチレン製バック内の湿度を測定したところ３％であり、ポリエチレン製バック内が乾燥状態に保たれていることが確認された。また、紙管の外径を測定したところ平均外径３００．１ｍｍ、σ０．６ｍｍであった。また、巻き付けたプリプレグと紙管の間に若干の隙間が認められた。また、紙管のみを持ち端面を上にして持ち上げた際に、紙管とプリプレグ巻き位置のズレは発生しなかった。
また、該放置後のプリプレグを用い上記（４）項に示す方法で円筒を成形し、上記（４）項に示す方法で捻り強さを測定したところ、３３００N・m・degであった。また、円筒の断面観察を行った結果、ボイドはほとんど認められなかった。
【００３８】
（実施例２）
周方向に均等になるよう８点の凹状の溝を設けた紙管を用いた（図２）以外は実施例１と同じ方法でポリエチレン製バック内の湿度、紙管の寸法、コアムーブメントを評価した。また、円筒を成形し、捻り強さを測定、断面観察を行った。その結果を表１にまとめた。
【００３９】
（実施例３）
予め吸湿剤をランダムに配置した原紙をマンドレルに巻き付けることで、紙管内部にランダムに吸湿剤を導入するようにした紙管を用いた（図３）以外は実施例１と同じ方法でポリエチレン製バック内の湿度、紙管の寸法、コアムーブメントを評価した。また、円筒を成形し、捻り強さを測定、断面観察を行った。その結果を表１にまとめた。
【００４０】
（実施例４）
シリカゲルを１６０ｇ用いて、吸湿剤含有量が１６重量％となるよう吸湿剤を含有させた紙管を作成した以外は、実施例１と同じ方法でポリエチレン製バック内の湿度、紙管の寸法、コアムーブメントを評価した。また、円筒を成形し、捻り強さを測定、断面観察を行った。その結果を表１にまとめた。
【００４１】
（比較例１）
シリカゲルを同封しなかったこと以外は実施例１と同じ方法でポリエチレン製バック内の湿度、紙管の寸法、コアムーブメントを評価した。また、円筒を成形し、捻り強さを測定、断面観察を行った。その結果を表１にまとめた。
【００４２】
（比較例２）
シリカゲルを紙管内部ではなく、パッケージの外表面にテープで貼り付けて、ポリエチレン製バック内に同封した以外は実施例１と同じ方法でポリエチレン製バックの湿度、紙管の寸法、コアムーブメントを評価した。また、円筒を成形し、捻り強さを測定、断面観察を行った。その結果を表１にまとめた。
【００４３】
【表１】
2008100771.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（Ａ）は本発明にかかる紙管の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図２】本発明にかかる紙管の他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる紙管のさらに他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：紙管
２：吸湿剤
【図１】
2008100771.tif 000004
【図２】
2008100771.tif 000005
【図３】
2008100771.tif 000006