JP2016002692A - 成形用シート - Google Patents

Abstract

【課題】成形品に対して強固に密着する塗料を備えた成形テープの提供。
【解決手段】この成形テープ１０は、ポリプロピレンからなる基材１１と、この基材１１上に付された転写剤１１とを有する。転写剤１２は、ブロック型イソシアネート及びポリオールが混合されたものである。イソシアネートとして、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）が採用される。ブロック剤として、Dimethylpyrazole (ＤＭＰ)が採用される。ポリオールとして、アクリルポリオールが採用される。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が熱処理を受けることにより所要の形状に成形される際に使用される成形用シートの構造に関するものである。

たとえば釣竿用のブランクは、炭素繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグが熱処理を受けることにより成形される。具体的には、所定形状に裁断されたプリプレグがマンドレルに巻き付けられ、当該プリプレグに成形用シート（一般に「成形テープ」と称される。）が巻回されることにより締め付けられる。なお、そして、所定温度の下で所定時間だけ加熱されることにより、ブランクが焼成される。成形されたブランクは、外周面が研磨され、下地塗装、本塗装、クリア塗装等が施され、製品として完成する。

ところで、従来の成形テープには、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる基材に塗料が付着されているものがある（たとえば非特許文献１及び非特許文献２参照）。このタイプの成形テープが上記プリプレグに巻き付けられて前述の熱処理が施されると、当該成形テープに付着した塗料が上記プリプレグに転写され、ブランクの焼成と同時に模様も付されることになる。

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しかしながら、従来の成形テープは、基材（典型的にはＰＰ）の上にインクとしてのポリアミド樹脂が載せられているだけの構造である。そのため、当該インクが焼成されたブランクの表面に転写されたとしても密着性に劣り、その結果、転写されたインクがはがれやすいという問題があった。

本発明はかかる背景のもとになされたものであって、その目的は、成形品に対して強固に密着する塗料を備えた成形用シートを提供することである。

(1) 本発明に係る成形用シートは、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる薄肉シート状の基材と、当該基材に付された塗料とを有する。当該塗料は、ブロック型イソシアネート及びポリオールが混合されたものである。

この成形用シートは、たとえば炭素繊維に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグに熱処理が施されることにより樹脂成形品が成形される際に使用される。具体的には、プリプレグが所定形状に裁断され、これがマンドレルに巻き付けられる。そして、このマンドレルに巻き付けられたプリプレグに、上記成形用シートがさらに巻き付けられる。このとき、成形用シートは、当該成形用シートに付された塗料が上記プリプレグと対向するように巻かれる。この塗料は、ブロック型イソシアネートとポリオールとが混合されたものであるが、ブロック剤が存在することにより、常温下ではイソシアネートとポリオールとの反応は抑制されている。

その後、所定温度の下で所定時間だけ上記マンドレルに巻回されたプリプレグが上記成形用シートと共に加熱される。この加熱により上記ブロック剤が解離し、イソシアネートとポリオールとが反応することにより上記塗料が活性化する。すなわち、当該塗料が隣接する上記プリプレグに転写されるインクが生成される。この反応と同時に、上記プリプレグに含まれる樹脂が溶融し、上記インクと反応する。すなわち、上記プリプレグに含まれる樹脂が上記インクと強固に結合する。

(2) 上記ポリオールは、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールからなる群から選択されるいずれかであるのが好ましい。

(3) 上記ポリオールは、撥水性シリカを持つアクリル鎖を含んでいるのが好ましい。

この発明によれば、成形用シートの塗料がブロック型イソシアネートとポリオールとが混合されたものであるから、常温ではブロック剤の作用により両者の反応が抑制され、加熱されることにより両者が反応して転写インクが生成される。したがって、本発明に係る成形用シートが、プリプレグから焼成される成形品の製造に使用されることにより、焼成と同時に成形品の表面にインクが強固に転写され、当該成形品に模様等の塗装や装飾が良好に施される。その結果、成形品への塗装作業やその前処理作業が簡略化ないし省略されるので、成形品の品質が向上すると共に製造コストが大幅に低減される。

図１は、本発明の一実施形態に係る成形テープの外観斜視図である。 図２は、ブランクの製造工程の一部を示す図である。 図３は、ブランクの製造工程の一部を示す図である。 図４は、ブランクの製造工程の一部を示す図である。 図５は、ブランクの製造工程の一部を示す図である。 図６は、ブランクの製造において、熱処理時のプリプレグ及び成形テープの位置関係を模式的に示す図である。 図７は、ブランクの製造において、一連の工程を模式的に示す図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る成形テープを用いて製造されたブランクの拡大斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態が、適宜図面が参照されながら説明される。なお、本実施の形態は、本発明に係る成形用シートの一態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様が変更されてもよいことは言うまでもない。

＜成形用シートの構造＞

図１は、本発明の一実施形態に係る成形用シート１０の外観斜視図である。同図に当該成形用シート１０の要部拡大図も描かれている。

成形用シート１０は、基材１１と、当該基材１１に付された転写剤１２（特許請求の範囲に記載された「塗料」に相当）とを備えている。本実施形態では、転写剤１２は、複数の細線状に形成されており、基材１１上に幾何学的な模様を構成している。もっとも、転写剤１２は、このような形態で基材１１上に配置される必要はなく、他の形態で基材１１上に配置されていてもよい。この成形用シート１０は、後述されるように、典型的にはプリプレグに熱処理が施されることによって成形品が焼成される際に使用されるものである。

本実施形態では、上記基材１１は、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる。この基材１１は、細長帯状に形成されており、基材１１の幅寸法Ｃは６ｍｍに設定され、肉厚寸法は２２μｍに設定されている。このため、本実施形態に係る成形用シート１０は、成形テープ１０とも称される。なお、基材１１の肉厚寸法は、２２μｍ〜３０μｍ程度に設定され、幅寸法Ｃは、６ｍｍ〜１５ｍｍ程度に設定される。また、基剤１１の材質は、ＰＰに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）も採用され得る。

上記基材１１に上記転写剤１２が付されている。転写剤１２は、既知の手段により基材１１に塗布ないし印刷されており、換言すれば、基材１１が一定の保持力をもって転写剤１２を担持している。なお、基材１１の材料としてＰＥＴが採用される場合は、いわゆる離型剤（典型的にはシリコーン系離型剤）が使用されるのが好ましい。本実施形態では、転写剤１２は、シルバーやゴールド等の金属色を呈する塗料である。もっとも、転写剤１２の色は、金属色に限定されるものではなく、種々の色が採用され得る。

この転写剤１２は、ブロック型イソシアネートとポリオールとが混合されたものからなる。本実施形態では、イソシアネートとして、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が採用されている。もっとも、イソシアネートとしては、イソシアン酸メチル（ＭＩＣ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等も採用され得る。また、本実施形態では、ブロック剤として、Dimethylpyrazole (ＤＭＰ)が採用されている。ただし、ブロック剤としては、Diethyl Malonate (ＤＥＭ) 、Methylethylketoxime (ＭＥＫＯ)、Caprolactam (Ｅ−ＣＡＰ) 等のほか、マロン酸ジエステルその他の低温（たとえば９０℃）で解離する活性メチレン系ブロック剤も採用され得る。さらに、本実施形態では、ポリオールとして、アクリルポリオールが採用されている。もっとも、ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等も採用され得る。さらに、ポリオールが、撥水性シリカを持つアクリル鎖を含んでいてもよい。

＜成形用シートの使用態様＞

次に、本実施形態に係る成形テープ１０の使用態様について説明される。典型例として、成形テープ１０は、釣竿を構成するブランクの製造工程において採用される。図２〜図８は、ブランクの製造工程を示す図である。

後述の製造工程を経て最終的に図８が示すブランク２０が製造される。このブランク２０は、釣竿を構成する部品（たとえば元節）として使用され、炭素繊維により強化された熱硬化樹脂からなる。当該ブランク２０の表面に模様２１が付されている。この模様２１は、成形テープ１０から転写されたものであり、このように模様２１が転写されることにより、従来から行われているブランクへの塗装作業に比べて大幅に製造コストが低減される。

（１）第１工程（図２・図３参照）

第１工程では、先ずプリプレグ２２が所定の形状に裁断される。プリプレグ２２は、本実施形態では、炭素繊維に熱硬化性樹脂（典型的にはエポキシ樹脂）が含浸されたものであり、汎用品が採用され得る。プリプレグ２２は、シート状に形成されており、一般に図２が示すような台形状に裁断され、上辺寸法Ｂよりも下辺寸法Ａの方が大きい。

次に、図３が示すように、前述のように裁断されたプリプレグ２２がマンドレル２３に巻き付けられる。通常、釣竿用のブランク２０は、所定のテーパが形成される。そのため、マンドレル２３も同図が示すようなテーパを備えている。プリプレグ２２は、図３が示すように台形にカットされているから、テーパが形成されたマンドレル２３に対して確実に巻き付けられる。

（２）第２工程（図４参照）

第２工程では、成形テープ１０がプリプレグ２２に巻き付けられる。具体的には、成形テープ１０は、マンドレル２３に巻回されたプリプレグ２２の周囲を覆って締め付けるように螺旋状に巻き付けられる。この成形テープ１０は、前述のように、基材１１に転写剤１２が付されており、この転写剤１２がプリプレグ２２と接触するように成形テープ１０が巻き付けられる。成形テープ１０の巻付力、すなわちプリプレグ２２に巻き付けられる際の成形テープ１０の引張力は２．６ｋｇｆに設定される。もっとも、この引張力は、２ｋｇｆ〜３ｋｇｆの範囲で設定される。

（３）第３工程（図５・図６・図７参照）

第３工程では、上記プリプレグ２２及び成形テープ１０に対して熱処理が行われる。この工程は、図５が示すように、上記成形テープ１０により締め付けられたプリプレグ２２が、加熱炉２４に収容され、上記所定温度の下で所定時間だけ加熱される。図６は、熱処理時のプリプレグ２２及び成形テープ１０の位置関係を模式的に示している。プリプレグ２２の表面２５に上記転写剤１２が対向して接触している。なお、同図では、位置関係の明確化のために、プリプレグ２２と成形テープ１０との間に隙間が形成されている。本実施形態では、加熱炉２４内の温度は、８０°Ｃ〜１４０°Ｃに設定され、加熱時間は、９０分〜１５０分である。

プリプレグ２２が加熱されることにより、プリプレグ１２に含まれている上記樹脂が溶融した後に硬化する。これにより、当該樹脂は上記炭素繊維にて強化された材料となり、この樹脂により上記ブランク２０が成形される。このブランク２０が形成される過程において、上記成形テープ１０の基材１１に担持された転写剤１２が当該基材１１から離脱する。上記プリプレグ２２は成形テープ１０によって締め付けられているから、上記樹脂が硬化することにより成形されたブランク２０の表面２５に、上記転写剤１８が転写される。転写剤１２がブランク２０に転写されるメカニズムは次のとおりである。

式（１）は、転写剤１８の反応を示している。

まず、転写剤１８は、式（１）が示すように、加熱されることにより（９０℃〜１３０℃）、ブロック型イソシアネートが過熱解離してポリオールと反応する。つまり、基材１９から離れてブランク２０に転写可能なインクが生成される。なお、式（１）において、「Ｂ」はブロック剤を表している。

他方、プリプレグ１２は、過熱されることにより式（２）で示される反応が生じる。

そして、上記（１）式及び（２）式で示される反応が同時に進行して、結果として次の式（３）が示す反応が生じる。

すなわち、プリプレグ１２においてエポキシ反応が生じると共に転写剤１２においてウレタン反応が生じることにより、両者間でウレア結合が生じる。これにより、転写剤１２が確実に硬化すると共にブランク２０に対して強固に密着する。

（４）第４工程（図７・図８参照）

図７は、上記一連の工程を模式的に示している。

すなわち、同図（Ａ）（Ｂ）が示すように、成形テープ１０がプリプレグ２２に巻回された後に、前述のように熱処理が行われる。この熱処理の後、同図（Ｃ）が示すように、上記成形テープ１０が取り外される（第４工程）。このとき、上記炭素繊維にて強化された樹脂によって釣竿用のブランク２０が形成されているから、転写剤１２が強固にブランク２０の表面に密着しているから、基剤１１のみが良好にはがれる。そして、図８が示すように、ブランク２０の表面には上記転写剤１２が転写された模様２１が付される。

＜作用効果＞

本実施形態では、成形テープ１０に付された転写剤１２がブロック型イソシアネートとポリオールとが混合されたものであるから、常温ではブロック剤の作用により両者の反応が抑制されている。ただし、上記第３工程で転写剤１２が加熱されることにより前述のようなウレタン反応が生じてブランク２０に転写し得るインクが生成される。そして、このインクがプリプレグ１２と同時に反応して、ブランク２０の表面に強固に密着する。その結果、簡単にブランク２０の表面に模様２１が付され、ブランク２０に装飾が施されることになる。すなわち、ブランク２０の塗装作業やその前処理作業が簡略化ないし省略されるので、ブランク２０の製造コストが大幅に低減される。しかも、上記ポリオールが、撥水性シリカを持つアクリル鎖を含んでいる場合には、上記インクが撥水性を有し、塗装の品質が向上する。

なお、本実施形態では、成形テープ１０が釣竿を構成するブランクの製造に適用されているが、自転車用フレーム、自転車用部品（たとえばリム、ブレーキレバー、クランク）のほか、自転車用シューズのソールの製造にも同様に適用され得る。

１０・・・成形テープ
１１・・・基材
１２・・・転写剤
２０・・・ブランク
２１・・・模様
２２・・・プリプレグ
２３・・・マンドレル
２４・・・加熱炉
２５・・・表面

Claims (3)

1. ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる薄肉シート状の基材と、当該基材に付された塗料とを有し、
   当該塗料は、ブロック型イソシアネート及びポリオールが混合されたものである成形用シート。
2. 上記ポリオールは、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールからなる群から選択されるいずれかである請求項１に記載の成形用シート。
3. 上記ポリオールは、撥水性シリカを持つアクリル鎖を含んでいる請求項１に記載の成形用シート。
   
   
   

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