JP5464459B2 - ガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法および表示素子用透明樹脂基板 - Google Patents
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Description
本発明の第1局面に係る繊維複合樹脂シート製造装置は、樹脂前駆体含浸布帛送り部、エネルギー線照射部および加熱部を備える。樹脂前駆体含浸布帛送り部は、加熱およびエネルギー線照射により硬化する樹脂前駆体組成物が含浸される布帛(以下「樹脂前駆体含浸布帛」という)を一方向に送る。エネルギー線照射部は、樹脂前駆体含浸布帛にエネルギー線を照射し、樹脂前駆体含浸布帛中の樹脂前駆体組成物を半硬化させる。加熱部は、エネルギー線照射部の樹脂前駆体含浸布帛送り方向下流側に配置される。そして、この加熱部は、エネルギー線照射部により半硬化された樹脂前駆体組成物を加熱して樹脂前駆体組成物を全硬化させる。なお、「半硬化」とは、樹脂前駆体組成物の硬化反応が80%未満完了した状態を意味し、「全硬化」とは、樹脂前駆体組成物の硬化反応が80%以上完了した状態を意味する。
本発明の第2局面に係る繊維複合樹脂シート製造装置は、樹脂前駆体含浸布帛送り部、第1硬化部および第2硬化部を備える。樹脂前駆体含浸布帛送り部は、加熱およびエネルギー線照射の少なくとも一方により硬化する樹脂前駆体組成物が含浸される布帛(以下「樹脂前駆体含浸布帛」という)を一方向に送る。第1硬化部は、樹脂前駆体含浸布帛中の樹脂前駆体組成物を半硬化させる。第2硬化部は、第1硬化部の樹脂前駆体含浸布帛送り方向下流側に配置される。そして、この第2硬化部は、第1硬化部により半硬化された樹脂前駆体組成物を全硬化させる。また、この繊維複合樹脂シート製造装置では、第2硬化部の最高温度から第1硬化部の最高温度を差し引いた値が50度C以上である。また、第1硬化部および第2硬化部は、例えば、トンネル炉である。また、第1硬化部は、エネルギー線照射部であってもよい。また、第2硬化部は、段階的に加熱温度が変化するように複数のトンネル炉を連結させて構成してもよい。なお、かかる場合、各トンネル炉の全長は、加熱時間を考慮して決定することができる。
本発明の第3局面に係る繊維複合樹脂シート製造装置は、第2局面に係る繊維複合樹脂シート製造装置であって、第2硬化部の最高温度は50度C以上300度C以下であるのが好ましい。
本発明の第4局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、エネルギー線照射工程および加熱工程を備える。エネルギー線照射工程では、加熱およびエネルギー線照射により硬化する樹脂前駆体組成物が含浸される布帛(以下「樹脂前駆体含浸布帛」という)にエネルギー線が照射され、樹脂前駆体含浸布帛中の樹脂前駆体組成物が半硬化させられる。加熱工程では、エネルギー線照射工程において半硬化された樹脂前駆体組成物が加熱されて樹脂前駆体組成物が全硬化させられる。
本発明の第5局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、第1硬化工程および第2硬化工程を備える。第1硬化工程では、加熱およびエネルギー線照射の少なくとも一方により硬化する樹脂前駆体組成物が含浸される布帛(以下「樹脂前駆体含浸布帛」という)中の樹脂前駆体組成物が半硬化させられる。第2硬化工程では、第1硬化工程において半硬化された樹脂前駆体組成物が全硬化させられる。また、この繊維複合樹脂シート製造方法では、第2硬化工程の最高温度から第1硬化工程の最高温度を差し引いた値が50度C以上である。また、第1硬化工程は、エネルギー線照射工程であってもよい。また、第2硬化工程は、段階的に加熱温度が変化するようにされてもよい。また、第2硬化部の最高温度は50度C以上300度C以下であることが好ましい。第2硬化工程の温度を上記範囲とすることにより繊維複合樹脂シートの硬化反応が充分なものとなり、また樹脂成分の分解や焼け等の不具合を低減することができる。
本発明の第6局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、第4局面または第5局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法であって、樹脂前駆体組成物には、樹脂前駆体、熱硬化開始剤およびエネルギー線硬化開始剤が含有される。樹脂前駆体は、活性種の発生により硬化反応が開始される。熱硬化開始剤は、加熱により活性種を生成する。なお、熱硬化開始剤としては、カチオン系のものが好ましい。エネルギー線硬化開始剤は、エネルギー線照射により活性種を生成する。なお、エネルギー線硬化開始剤としては、カチオン系のものが好ましい。
本発明の第7局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、第4局面から第6局面のいずれかに係る繊維複合樹脂シート製造方法であって、布帛は、ガラス繊維から構成されるガラス布帛である。なお、ここにいう「ガラス布帛」とは、例えば、ガラスクロスやガラス不織布などである。
本発明の第8局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、第7局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法であって、樹脂前駆体は、エポキシ系樹脂前駆体またはアクリル系樹脂前駆体である。
本発明の第9局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法は、第8局面に係る繊維複合樹脂シート製造方法であって、樹脂前駆体は、2種以上の樹脂前駆体を含有し、ガラス繊維の屈折率と実質的に同一の屈折率を有する。
本発明の第10局面に係る表示素子用樹脂基板は、第4局面から第9局面のいずれかに係る繊維複合樹脂シート製造方法により得られた繊維複合樹脂シートからなる。
110 樹脂前駆体含浸布帛送り部
120 浸漬槽
130 エネルギー線照射部
131 予備加熱部
140 加熱部
151 布帛
152 樹脂前駆体含浸布帛
153 繊維複合樹脂シート
樹脂前駆体含浸布帛送り部110は、コンベアまたはローラ等からなり、ロール状の布帛151を巻き出し、浸漬槽120、エネルギー線照射部130、加熱部140の順に布帛151を一方向(白抜き矢印方向)に送る。浸漬槽120は、樹脂前駆体組成物が溜められた槽である。布帛151が浸漬槽120の槽内を通過すると、布帛151に樹脂前駆体組成物が含浸し、樹脂前駆体含浸布帛152が得られる。
樹脂前駆体組成物の硬化反応の完了度合={(全く硬化反応していない状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)−(エネルギー線照射によって硬化反応した状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)}/(全く硬化反応していない状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)×100(%)
また、全硬化の場合における樹脂前駆体組成物の硬化反応の完了度合は、以下の式で求められる。
樹脂前駆体組成物の硬化反応の完了度合={(全く硬化反応していない状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)−(エネルギー線照射および加熱によって硬化反応した状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)}/(全く硬化反応していない状態の樹脂前駆体組成物のDSCによる発熱ピークの面積)×100(%)
なお、樹脂前駆体組成物の発熱ピークの測定は、例えば、DSCの昇温速度を5℃/minに設定して行う。
次に、繊維複合樹脂シート製造装置100で製造される繊維複合樹脂シート153について説明する。図2に示されるように、この繊維複合樹脂シート153は、樹脂前駆体組成物が全硬化して形成された樹脂154と、樹脂154で覆われた布帛151とを有する。
ロール状の布帛151は、樹脂前駆体含浸布帛送り部110で巻き出されて浸漬槽120へ送られる。そして、その布帛151に、浸漬槽120中の樹脂前駆体組成物が含浸される。樹脂前駆体組成物が含浸された布帛151は、樹脂前駆体含浸布帛152となり、エネルギー線照射部130へ送られる。
(1)
硬化反応初期における硬化速度は、エネルギー線照射による場合の方が加熱による場合よりも速い。その一方、硬化反応末期における硬化速度は、加熱による場合の方がエネルギー線照射による場合よりも速い。このため、樹脂前駆体含浸布帛152中の樹脂前駆体組成物は、エネルギー線照射部130におけるエネルギー線の照射によって短時間で一定レベルまで半硬化された後に、加熱部140における加熱によって短時間で全硬化される。これにより、従来よりも樹脂前駆体含浸布帛152中の樹脂前駆体組成物の硬化時間を短縮することができ、延いては、繊維複合樹脂シート153の製造効率を向上させることができる。
また、繊維複合樹脂シート製造装置100は、加熱部140の加熱温度を高めることなく樹脂前駆体組成物の硬化時間を短縮させる。これにより、樹脂前駆体組成物の硬化時間を短縮させつつ、繊維複合樹脂シート153中の樹脂154の熱履歴を維持または低減させることができる。
(A)
繊維複合樹脂シート製造装置100には、エネルギー線照射部130の樹脂前駆体含浸布帛送り方向上流側の近傍に、加圧ロールやプレス板などのシート成形手段が存在してもかまわない。
繊維複合樹脂シート153には、その表面を保護するためのコート樹脂などが片面または両面に積層されてもかまわない。
布帛151がガラス布帛である場合、2種以上の樹脂前駆体を樹脂前駆体含浸布帛152の樹脂前駆体組成物に含有させることで、樹脂154の屈折率とガラス布帛の屈折率が実質的に同一となるようにしてもかまわない。これにより、繊維複合樹脂シート153の低複屈折性を損なうことなく、場合によっては繊維複合樹脂シート153の低複屈折性を高めつつ、繊維複合樹脂シート153の製造効率を向上させることができる。なお、1種の樹脂前駆体を樹脂前駆体含浸布帛152の樹脂前駆体組成物に含有させることで、樹脂154の屈折率とガラス布帛の屈折率が実質的に同一となるようにしてもかまわない。
樹脂前駆体組成物には、必要に応じて、透明性、耐溶剤性、耐熱性などの特性を損なわない範囲で、少量の酸化防止剤、紫外線吸収剤、染顔料、他の無機フィラー等の充填剤などが含まれていてもかまわない。
樹脂前駆体組成物は、硬化開始剤を有していなくてもエネルギー線照射部130のエネルギー線照射と加熱部140の加熱によって全硬化が可能であれば、製造コスト削減のためにエネルギー線硬化開始剤と熱硬化開始剤の両方またはいずれか一方を有していなくてもかまわない。
加熱部140による加熱時間は、エネルギー線照射部130によるエネルギー線照射時間より短くてもかまわない。加熱時間をエネルギー線照射時間より短くすることで、繊維複合樹脂シート153中の樹脂154の熱履歴を低減させつつ、樹脂前駆体組成物を硬化させることができる。
(G)
先の実施形態に係る繊維複合樹脂シート製造装置100に代えて、図3に示される繊維複合樹脂シート製造装置101が用いられてもよい。この繊維複合樹脂シート製造装置101では、先の実施形態に係るエネルギー線照射部130がヒータ等の加熱部(以下「予備加熱部」と称する)131に置き換えられている。なお、かかる場合であっても、その予備加熱部131では、内部がほぼ一定温度となるように温度制御されるのが好ましい。また、かかる場合、加熱部140の最高温度から予備加熱部131の最高温度を差し引いた値が50度C以上となるように加熱部140及び予備加熱部131が温度設定されるのが好ましい。
Claims (7)
- 加熱およびエネルギー線照射により硬化する樹脂前駆体組成物がガラス布帛に含浸された樹脂前駆体含浸ガラス布帛に前記エネルギー線を照射し、前記樹脂前駆体含浸ガラス布帛中の前記樹脂前駆体組成物を半硬化させるエネルギー線照射工程と、
前記エネルギー線照射工程において半硬化された前記樹脂前駆体組成物を加熱して前記樹脂前駆体組成物を全硬化させ、前記ガラス布帛と、前記ガラス布帛を構成するガラス繊維と実質的に同一の屈折率を有する樹脂とからなるガラス繊維複合透明樹脂シートを製造する加熱工程と
を備え、
前記半硬化における反応率は80%未満である、ガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法。 - 前記加熱工程の最高温度から前記エネルギー線照射工程の最高温度を差し引いた値が50度C以上である、
請求項1に記載のガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法。 - 前記樹脂前駆体組成物には、
活性種の発生により硬化反応が開始される樹脂前駆体と、
加熱により前記活性種を生成する熱硬化開始剤と、
前記エネルギー線照射により前記活性種を生成するエネルギー線硬化開始剤とが含有される、
請求項1または2に記載のガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法。 - 前記樹脂前駆体は、エポキシ系樹脂前駆体またはアクリル系樹脂前駆体である
請求項3に記載のガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法。 - 前記樹脂前駆体は、2種以上の樹脂前駆体を含有する
請求項3または4に記載のガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載のガラス繊維複合透明樹脂シート製造方法により得られた繊維複合樹脂シートからなる表示素子用透明樹脂基板。
- 前記ガラス繊維と実質的に同一の屈折率を有する樹脂が無色透明である、請求項6に記載の表示素子用透明樹脂基板。
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