JP2000212452A - 石炭灰含有樹脂組成物及びその成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー線硬化により火力発電プラント等
の産業廃棄物である石炭灰の再利用を可能にしたエネル
ギー線硬化樹脂の石炭灰組成物及びその成形装置を提供
する。 【解決手段】 光重合性樹脂および光重合開始剤系を含
有するエネルギー線硬化型樹脂混合物と、石炭灰とを含
むことを特徴とする石炭灰含有樹脂組成物、並びに、金
型へエネルギー線硬化型樹脂を含む組成物を送り込む注
入機構と、光透過型の金型と、金型への光の導入部とを
有することを特徴とする樹脂組成物の成形装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー線硬化
型の石炭灰含有樹脂組成物及びその成形装置に関し、さ
らに詳しくは、エネルギー線硬化により火力発電プラン
ト等の産業廃棄物である石炭灰（フライアッシュ等含
む）の再利用(リサイクル)を可能にしたエネルギー線硬
化樹脂の石炭灰組成物及びその成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭灰リサイクル製品には、例えば屋根
瓦、植木鉢、建築材等があるが、マトリクス樹脂にはフ
ェノール樹脂などの熱硬化樹脂や常温硬化樹脂を使用し
ている。しかしながら、石炭灰リサイクル製品のマトリ
クス樹脂にはフェノール樹脂等の熱硬化樹脂や常温硬化
樹脂を使用しているため、他の充填材含有硬化型樹脂製
品同様、製作に時間と費用がかかり、製作費を始め製品
単価が高いものとなっていた。そして、生産性が低い点
も問題であった。

【０００３】一方、近年、UV硬化樹脂に代表されるエネ
ルギー線硬化樹脂は様々な分野・用途に使用されている
が、かかる樹脂は一定量以上のエネルギー線が照射され
た部位のみを硬化する。そして、ＵＶに代表されるエネ
ルギー線は、樹脂を透過する過程で減衰するので樹脂の
深部まで到達し難いか、あるいはエネルギー線と同等の
波長を吸収する物質等によって減衰や吸収が大きい等の
特性を有する。従って、光硬化樹脂は、エネルギー線の
到達する表層数μm〜mmのみしか硬化せず、深部は未硬
化のため厚肉材への適用が困難か又は不可能という問
題、また、エネルギー線の透過障害となるフィラー等を
含有する樹脂の場合、容易に硬化阻害が発生し硬化不能
に陥るという問題等を有していた。これらのことから、
利用範囲もフォトレジスト、コーティング、塗料、接着
剤、ワニス等の分野に限定されていた。かかる問題点の
解決策の代表的な例としては、高UV硬化性樹脂(三菱レ
イヨン株式会社、活性エネルギー線硬化性組成物、特開
平8-283388号公報)やUV・加熱併用硬化型樹脂(旭電化工
業株式会社:オプトマーKSシリーズ、日立化成工業株式
会社:ラデキュア、東洋紡績:UE樹脂、特公昭61-38023号
公報等)等がある。

【０００４】しかしながら、高UV硬化性樹脂は、フィラ
ー等によりエネルギー線がブロックされた場合、硬化不
能に陥るという問題点は依然として残っていた。また、
UV照射後加熱するUV・加熱併用型樹脂は、エネルギー線
による硬化能力は従来の光硬化樹脂レベルであり、厚肉
硬化やフィラー含有硬化の問題点は何等解決されておら
ず、かかる問題点には光硬化後(表層のみ)に行う加熱に
よる熱硬化で対応しており、かかる問題点を解決できて
いないのが現状であった。仮に、上述のエネルギー線遮
蔽性物質を含有したりエネルギー線の減衰、吸収が大き
い厚肉の樹脂を迅速に硬化出来る技術が確立できた場
合、従来利用分野だけでなく、かかる光硬化樹脂の問題
点によりこれまで適用不可能だった様々な他分野への適
用が可能であるが、その1つとして熱硬化性あるいは熱
可塑性樹脂が大部分を占めるFRP、特にCFRP用マトリク
ス樹脂が挙げられる。ＦＲＰ特にＣＦＲＰを成形する場
合の問題点としては、温度制御が複雑で硬化に長時間を
要するため加工コストが高いこと、大型FRPを硬化させ
る際には大型の加熱炉を必要とすること、常温下で短時
間に硬化可能な樹脂の場合は成形に長時間を要する大型
FRPに使用できないこと、樹脂粘度の温度変化により樹
脂含浸状態が変化し、成形が困難であること、残留溶剤
により樹脂硬化時にボイドが発生し成形晶の品質が低下
すること等がある。

【０００５】最近、かかる問題点の解決策としてマトリ
クス樹脂への光硬化樹脂の利用が注目されている。かか
るマトリクス樹脂硬化方法の代表的な例としては、特に
ロックタイトコーポレイションのUV硬化と加熱硬化を併
用したフィラメントワインディング成形法(ロックタイ
トコーポレイション、繊維/樹脂組成物及びその調製
法、特表平7-507836号公報)を挙げることができる。し
かしながら、かかる組成物を用いたFRPの成形法は、樹
脂を含浸した未硬化のFRPにUVを照射して表面を硬化並
びに内部を極度に増粘(ゲル化)させ、形状並びに含浸状
態の保持をある程度可能とさせた後、加熱により完全に
硬化させるものである。従って、従来の勲可塑性あるい
は熱硬化性樹脂による製造方法と比較して樹脂粘度の温
度変化が極めて微小で且つ含浸後のハンドリングが容易
であるが、完全硬化には加熱硬化過程が必要であるた
め、加熱硬化に要する光熱費や作業時間等による加工コ
ストの問題や硬化完了に長時間を要する問題、更に大型
FRPの成形には大型の加熱炉が必要な点などは未解決で
ある。

【０００６】同様に、単純に熱硬化樹脂をエネルギー線
硬化ポリマーに置き換えた場合、混合される石炭灰やセ
ラミック等が、紫外線(UV)、電子線(EB)、赤外線、熱
線、レーザー光線(エキシマ、アルゴン、CO２等)可視光
線、太陽光線、X線等に代表されるエネルギー線を通さ
ないため、硬化させて成形することが不可能であった。
そして、仮に、光ファイバー等を有する金型を用いて
も、光が内部まで透過しないので、液状のまま硬化せ
ず、石炭灰等が高充填した組成物を製造することはでき
なかった。また、従来の光硬化型の樹脂を用いたので
は、単に硬化しただけで圧力を加えられず、強度等に優
れた製品を提供するのは困難であった。すなわち、圧力
を加えるためには金属型を使う必要が生じるが、従来の
装置を用いたのでは、光そのものが照射できず、通常、
成形加工は困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、石炭灰のような光を通さないものを高充填
した組成物であっても、完全に光硬化させることができ
る組成物、さらにはその光硬化に用いることができる装
置を開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発明者ら
は、特定のエネルギー線硬化型の樹脂混合物を用いて石
炭灰含有樹脂組成物を調製することによって、かかる問
題点が解決されることを見い出した。本発明は、かかる
見地より完成されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、光
重合性樹脂および光重合開始剤系を含有するエネルギー
線硬化型樹脂混合物と、石炭灰と、を含む石炭灰含有樹
脂組成物を提供するものである。ここで、上記エネルギ
ー線硬化型樹脂混合物は１５重量％以上の割合で含まれ
ることが好ましい。また、本発明は、金型へエネルギー
線硬化型樹脂を含む組成物を送り込む注入機構と、光透
過型の金型と、金型への光の導入部と、を有する樹脂組
成物の成形装置を提供するものである。ここで、上記注
入機構は加圧機構であることが好ましく、該加圧機構は
ブランジャ方式の機構もしくはスクリュー方式の機構か
らなることが有効である。さらに、このような樹脂組成
物の成形装置では、樹脂組成物への光の照射前に、注入
機構または金型のいずれかの部分に、予熱機構を設けて
あることが好適である。

【０００９】本発明によれば、石炭灰リサイクル製品の
マトリクス樹脂に、エネルギー線により樹脂組成物中の
エネルギー線遮蔽物質の有無に関わらず硬化可能で板厚
の厚いものでも硬化可能な樹脂組成物を使用し、エネル
ギー線によりかかる製品を硬化させることができる。従
って、本発明は、石炭灰リサイクルの際、紫外線(UV)、
電子線(EB)、赤外線、熱線、レーザー光線(エキシマ、
アルゴン、CO₂等)可視光線、太陽光線、X線等に代表さ
れるエネルギー線により、樹脂組成物中のエネルギー線
を遮蔽する遮蔽物質(エネルギー線遮蔽物質)の有無に関
わらず、板厚の厚いものでも硬化可能な樹脂組成物を石
炭灰製品のマトリクス樹脂として用いることで、強化繊
維の種類や板厚に関係なく石炭灰含有樹脂製品の易成形
性、短時間成形、生産性向上、低加工コスト化、低設備
費、低ランニングコスト化等を可能にする。

【００１０】そして、これらを可能にするための本発明
の樹脂組成物としては、エネルギーを付与又はエネルギ
ー線を照射した際、これらとは別に硬化に有効なエネル
ギーを樹脂内部に自己発生させる樹脂組成物、更に硬化
に有効なエネルギーを樹脂内部に連続的に自己発生させ
る樹脂組成物、これら硬化に有効なエネルギーとして熱
エネルギーを樹脂内部に自己発生或いは連続的に自己発
生させる樹脂組成物、これら熱エネルギーとして硬化反
応熱を積極的に発生或いは連鎖反応的に硬化反応させて
連続的に自己発生させる樹脂組成物、これら一連の硬化
反応に、カチオン、ラジカル、アニオンを利用する樹脂
組成物、樹脂内部にカチオンと硬化反応熱を積極的に発
生或いは連続的に自己発生させる樹脂組成物等が挙げら
れる。以下、本発明について、詳細に説明する。

【００１１】

【発明の実施の形態】添付図面を参照しながら、本発明
の好ましい実施の形態について説明する。実施の形態
（その１）本発明の石炭灰含有樹脂組成物は、カチオン
系光重合開始剤および光重合性ポリマーを含むエネルギ
ー線硬化型樹脂混合物（連鎖硬化樹脂）と、石炭灰とか
ら構成される。本発明の石炭灰含有樹脂組成物の組成比
は、エネルギー線硬化型樹脂混合物が１５重量％以上の
割合で含まれることが好ましい。具体的には、例えばフ
ライアッシュ４００ｇ（８０重量％）に対して、上記エ
ネルギー線硬化型樹脂混合物１００ｇ（２０重量％）の
割合、あるいは、フライアッシュ４２５ｇ（８５重量
％）に対して、エネルギー線硬化型樹脂混合物７５ｇ
（１５重量％）の割合において、エネルギー線照射によ
り容易に硬化する。

【００１２】これに対し、エネルギー線硬化型樹脂混合
物が１５重量％未満、石炭灰が８５重量％を越える組成
比では、迅速かつ確実な硬化は困難であり好ましくな
い。そして、エネルギー線硬化型樹脂混合物５重量％、
石炭灰９５重量％程度では硬化自体が行われない。逆
に、硬化した成型物としてはその用途によって、配合す
る樹脂の量が大きく異なっていても良く、その組成比は
特に限定されるものではない。よって、エネルギー線硬
化型樹脂混合物が１５重量％以上であれば、該樹脂の量
比をどの程度にするかはケースバイケースであり、用途
によって好ましい組成比が決定される。一般に、上記組
成比の範囲内においては、石炭灰を多く配合した場合、
得られる成型物は硬く強度高くなり、一方、樹脂を多く
配合した場合、軟らかくなる。ここでは先ず、上記エネ
ルギー線硬化型樹脂混合物について説明する。

【００１３】本発明で用いられるエネルギー線硬化型樹
脂混合物（連鎖硬化樹脂）には、カチオン系光重合開始
剤系および光重合性樹脂が含まれる。ここで、光重合性
樹脂はオリゴマーとも表現されるが、特に、カチオン系
光重合性ポリマー又は光重合性エポキシポリマーの適用
が好ましい。この種の光重合性ポリマーの具体例として
は、脂環式エポキシ、グリシジルエーテル型エポキシ、
エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ(メタ)アクリレー
ト、ポリエステルアクリレート、ビニルエーテル化合物
等が挙げられる。また、上記光重合性樹脂には、カチオ
ン系光重合性モノマーや光重合性エポキシモノマーが含
まれていてもよく、そのような光重合性モノマーの具体
例としてはエポキシモノマー、アクリルモノマー、ビニ
ルエーテル、環状エ一テル等が挙げられる。そして、上
記具体例の中でも光重合性樹脂としては、光重合性脂環
式エポキシポリマーや光重合性脂環式エポキシモノマー
を含有することが好ましく、光重合性脂環式ポリマーと
しては、特に脂環式エポキシ樹脂として3,4−エポキシ
シクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサン
カルボキシレートが好ましい。

【００１４】また、上記光重合開始剤系には、少なくと
も２成分からなる光重合開始剤が用いられ、光重合開始
剤としては、カチオン系光・熱重合開始剤又はカチオン
系光重合開始剤が含まれる。そして、具体的には、カチ
オン系光重合開始剤としてアリール系スルホニウム塩タ
イプ(トリアリールスルホニウム塩等の光開始剤)の少な
くとも一種と、カチオン系光・熱重合開始剤としてスル
ホニウム塩の少なくとも一種と、を含む少なくとも２成
分からなる光重合開始剤系が好適に用いられる。

【００１５】本発明におけるエネルギー線硬化型樹脂混
合物の好ましい混合比は、光重合性樹脂（光重合性のオ
リゴマーやモノマー)１００重量部に対し、少なくとも
２成分からなる光重合開始剤系(反応触媒系)成分が0.5
〜6.0重量部、より好ましくは1.5〜3.5重量部で、且
つ、光重合開始剤系成分を構成する光・熱重合開始剤/
光重合開始剤の重量比が1〜4、より好ましくは1.3〜3.5
である。少なくとも２成分からなる光重合開始剤の割合
が0.5重量部未満では、その光重合開始の効果が殆どな
く、全体に対する量が少ないためそのものが機能しにく
い。一方、6.0重量部を超えても光硬化機能そのものは
変わらず、コストの面等からも6.0重量部以下が好まし
い。また、カチオン系光・熱重合開始剤／カチオン系光
重合開始剤の重量比が1より小さいと、硬化初期の発熱
が得られにくく、本発明の特徴である硬化機能が発揮し
にくいため樹脂表面のみの硬化となりので好ましくな
い。一方、この重量比が4を超えると硬化特性、特にそ
の発熱特性が異常に高まるため急激な発熱硬化により樹
脂が発泡するという問題が生じて好ましくない。

【００１６】エネルギー線硬化型樹脂混合物の混合パタ
ーンとしては、本発明の範囲内であれば特に限定される
ことなく用いられるが、具体的には、以下のようなエネ
ルギー線硬化型樹脂混合物が好ましい態様として挙げら
れる（〜）。これらは、いずれも本発明の好ましい
実施の形態であり、容易かつ迅速に硬化するという特性
を有しており、本発明で用いられるエネルギー線硬化型
樹脂混合物の基本形である。

【００１７】セロキサイド2021P(ダイセル化学工業
(株)製:脂環式エポキシ樹脂;3,4一シクロヘキシルメチ
ル−3,4一エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)10
0重量部に対し、サンエイドSI-80L(三新化学(株)製:カ
チオン系光・熱重合開始剤)1.75重量部、DAICAT11(ダイ
セル化学工業(株)製:カチオン系光重合開始剤;アリール
系スルホニウム塩)0.75重量部を混合したもの、 セロキサイド2021P(ダイセル化学工業(株)製:脂環式
エポキシ樹脂;3,4一シクロヘキシルメチル−3,4一エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート)50重量部に対
し、エピコート828(油化シェルエポキシ(株)製:ビスフ
ェノールA型エポキシ)50重量部、サンエイドSI-80L(三
新化学(株)製:カチオン系光・熱重合開始剤)1.75重量
部、DAICAT11(ダイセル化学工業(株)製:カチオン系光重
合開始剤;アリール系スルホニウム塩)0.75重量部を混合
したもの、

【００１８】セロキサイド2021P(ダイセル化学工業
(株)製:脂環式エポキシ樹脂;3,4−シクロヘキシルメチ
ル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)10
0重量部に対し、サンエイドSI-80L(三新化学(株)製:カ
チオン系光・熱重合開始剤)1.50重量部、DAICAT11(ダイ
セル化学工業(株)製:カチオン系光重合開始剤;アリール
系スルホニウム塩)０.50重量部、4,4'−ビス[ジ(β−ヒ
ドロキシエトキシ)フェニルスルフォニオ]フェニルスル
フィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート０.50重
量部、2−ブチニルテトラメチレンスルホニウムヘキサ
フルオロアンチモネート0.50重量部を混合したもの、な
どが好適な混合物に挙げられる。

【００１９】上記のエネルギー線硬化型樹脂混合物に硬
化可能な範囲で添加することのできる添加剤としては、
エネルギー線遮蔽性物質〔例えば炭素及び炭素繊維(短
繊維、長繊維、連続繊維、カーボンクロス等)、無機フ
ィラー、金属粉等の石炭灰以外の遮断性物質〕、及び各
種フィラー、有機成分、光増感剤、反応性希釈剤、先鋭
感剤等慣用される添加剤を一種以上添加することができ
る。

【００２０】次に、本発明で用いられる石炭灰等につい
て説明する。本発明の樹脂組成物は、光重合開始剤系お
よび光重合性樹脂を含むエネルギー線硬化型樹脂混合物
（連鎖硬化樹脂）と、石炭灰とから構成される。石炭灰
には、無機物含有物としてフライアッシュと呼ばれるも
の等が広く含まれる。フライアッシュとしては、種々の
ものが考えられるが、通常、火力発電所等から排出され
たようなフライアッシュについて適用され、ガラス（シ
リカ）粒子のセラミックを含むような構成からなるもの
である。石炭灰の量比は多く、本発明の石炭灰含有樹脂
組成物中、８５重量％以下の広い範囲で、成型物の用途
に合わせて使用される。例えば、フライアッシュ４００
ｇに対し、上記エネルギー線硬化型樹脂混合物が入る割
合が１５重量％以上であれば限定されないが、好ましく
は８０ｇ〜４００ｇ、より好ましくは１００ｇ〜２００
ｇである。フライアッシュのリサイクルの点からはフラ
イアッシュの比率が高い方がよいが、これらの比は対象
とする製品の要求仕様にあわせて決定する必要があり、
一般的にフライアッシュが多い剛性・強度・耐熱性等の
物性が高く、フライアッシュが少ないと易成形性と考え
られる。

【００２１】また、本発明の樹脂組成物は、エネルギー
線硬化型樹脂混合物および石炭灰以外に、補強用繊維や
色素等が含まれていても良く、それらの量比は特に限定
されるものではないが、例えば、石炭灰４００ｇ，エネ
ルギー線硬化型樹脂混合物１００ｇの場合に、補強用繊
維を約０．５〜５ｇ，色素を５〜５０ｇ程度混合するの
がよい。

【００２２】上述した組成からなる本発明の石炭灰含有
樹脂組成物は、熱または光によって硬化し、あるいは熱
および光の両方によっても硬化する。硬化に際しては、
連鎖反応型であり、外部からのエネルギーとともに、樹
脂組成物内部で自己発生する別のエネルギーによって硬
化が進行する。したがって、エネルギー線の照射の仕方
によって、硬化の仕方の変化してくるが、従来の熱硬化
型の組成物に比較すると格段に速く硬化が進行する。ま
た、エネルギー線照射の際に熱を与えれば（例えば１２
０℃程度）、さらに容易に硬化を制御することができ
る。

【００２３】硬化条件として、具体的には、光源、時間
等が変化する。樹脂組成物に対し、エネルギー線を照射
する際には、硬化時の加熱条件を適宜最適な条件に変更
できる。また、硬化前に、樹脂組成物を予備加熱してお
き、その後、エネルギー線を照射して成形することも可
能である。予備加熱した場合には、より短時間(通常の
約1/2〜2/3)で硬化可能となる利点がある。エネルギー
線として、紫外光（ＵＶ）を用いて照射を実施の際、例
えば以下のような必要条件を満たすことにより、ＵＶ照
射による硬化ができる。 硬化条件： ランプ種類:メタルハライドランプ、 ランプ強度:１２
０Ｗ／ｃｍ ランプ長:２５０ｍｍ、雰囲気・温度・圧力：空気中・
室温・大気圧 照射距離:２０ｃｍ、 照射時間：５分間［５分間で硬
化完了]

【００２４】本発明の樹脂組成物を用いれば、光を通さ
ない石炭灰を高充填した成型物であって、強度等にも優
れた製品は提供できる。本発明の樹脂を用いれば、高充
填した組成物を硬化させることができ、かつ、圧力を加
えた良製品ができる。これは、圧力を加えることによっ
て、細部にも十分に樹脂組成が行き渡り、かつ、十分に
密に詰まった組成物となり、強度を有する製品ができる
からである。

【００２５】実施の形態（その２） 装置的には、通常の金型を有する成形装置では、光を用
いた硬化方法は採用できない。上記本発明の石炭灰含有
樹脂組成物の成形に際しては、圧力を負荷できて、且
つ、光照射することができるような装置が必要になる。
そこで、本発明の成形装置としては、例えば図１〜図３
にあるような光ファイバーを有する成形装置が挙げられ
る。これらの図１〜図３の装置では、可動金型に穴を開
けて、そこから光ファイバーを通して照射する方法を採
用している。以下、上記石炭灰含有樹脂組成物の成形方
法とともに、本発明の成形装置について説明する。

【００２６】本発明の成形装置には、注入機構としてい
くつかの機構が採用できるが、図１には、その一例とし
て注入機構がスクリュー方式であるスクリュー型射出成
形装置を示す。この装置には、ホッパー２０，スクリュ
ー１８等が設けられており、射出成形するために単に押
し出すだけではなく、スクリュー１８の先端が弁１１付
きになっている。先ず、樹脂組成物をホッパー２０に貯
め込んだら、圧力をかけて、押し出す。押し出すには、
そのためのシリンダー１９が用意され、スクリューを回
すためのモーター２３も用意される。

【００２７】そして、シリンダー１９の先端には、樹脂
組成物を貯め込んでいる間、流れ込んで固まってしまっ
ては困るので、回転弁１１が設けられている。回転弁１
１を締め切った状態で、樹脂を送り込んでいくと、樹脂
が一定量蓄積したら、回転弁１１を回して、樹脂組成物
を押し出す。押し出された側には、成形すべき形状の金
型１，２が設けられている。ここで、上記実施の形態
（その１）の樹脂組成物を金型内に打ち込んだ後には、
硬化させるために光を照射しなければいけない。本発明
の成形装置においては、図１の右側の金型が固定金型１
であり、左側が可動金型２である。可動金型２が前進す
れば、成形品キャビテ３が出来上がり、可動金型２が後
退すれば、空間が開いて、インジェクターがでて出来上
がった製品を抜き取る。

【００２８】本発明の成形装置では、原料の供給工程が
重要である。原料供給では、上述したエネルギー線硬化
型樹脂混合物と石炭灰とを、ホッパー２０で混ぜ込んで
投入する。この際の粘度は特に限定されないが、通常３
分程度の粘性の少ない状態のものである。石炭灰をホッ
パー２０の中に入れながら、上記樹脂や触媒を含む樹脂
混合物を別々に入れて、かき混ぜる。具体的には、例え
ばホッパー２０の中に一気に一定比率で混合物や石炭灰
を投入しておいて、ホッパー２０、それに続くスクリュ
ー１８で、よくかき混ぜることにより、石炭灰含有樹脂
組成物とする。

【００２９】一方、現在では熱可塑性樹脂だけでなく、
熱硬化性樹脂（フェノール樹脂等）についても、射出成
形機（エクストルーダー）を用いて射出成形が行われて
いる。したがって、本発明の樹脂組成物を硬化させるの
に好適な成形器は、特に、金型部においてエネルギー線
（ＵＶ光，可視光等）による照射が可能な点に特徴があ
る。迅速な硬化を主に考慮する場合には、エネルギー線
はＵＶとすることが好ましい。図１に示された成形器
は、ＵＶ光源の光を、光ファイバーを用いて金型内に導
き、成形品を製造するものである。ここでは、可動金型
２に穴をあけて、光ファイバー７を通してある。

【００３０】樹脂を含む成型品を作製する際に、圧力を
加えたものは大変良い性能を発揮し、このような圧力を
加えられるのが射出成形を行うメリットである。それ
は、成形品の中身が、密に詰まって、密度の高いものが
出来るからであり、強度その他の品質が向上するからで
ある。本発明の成形装置を用いれば、可動金型２および
固定金型１によって、硬化の際に十分な圧力を加えるこ
とが可能であり、強度等に優れた製品を得ることができ
る。そして、金型内での圧力の強弱は、製品の要求され
る強度等との兼ね合いで決定される。強度が要求される
場合には、高圧力を負荷する必要があるが、エネルギー
を要するのでコスト的には高くなる傾向にある。

【００３１】ここで、図１における光源とコネクターと
の関係について説明する。コネクター９は、複数の光フ
ァイバー７を束にして１本にまとめる役割を有してお
り、光源８の近傍に配置される。光ファイバー７は、Ｕ
Ｖ光を通す材料であれば良い。また、細い光ファイバー
７の束であっても、より太い光ファイバー７を用いて一
度に照射しても良い。但し、均一に照射するには、複数
の細い光路を設けた光ファイバー７を用いることがより
好ましい。光ファイバー７を用いることで、同様の硬化
作用を有する同一光源の光を任意に方向を変化させて、
光路を自由に曲げて、金型内に光を誘導することができ
る。また、光ファイバー７はエネルギーのロスが少な
く、効率が良い。但し、ガラス等を用いることも可能で
ある。

【００３２】金型内における光路の確保の仕方として
は、例えば、金型そのものに穴を開けて、そこに、光フ
ァイバー７を埋める、あるいは、ガラスを埋めることが
できるが、金型の形状によって適宜選択できる。金型が
真っ直ぐに穴（光路）を開けられるのであれば、金型の
入り口までは光ファイバーで光を移動して、金型内の光
路はガラスという構成でも良い。すなわち、ガラス等の
材料であっても、光路が真っ直ぐで、周囲が金属である
ので、喪失される光が少ないのであれば、ガラス等を用
いることも十分に可能である。よって、金型の中では、
光ファイバーを用いなくても、光路の確保ができ、樹脂
組成物ある成形品キャビテ３の箇所まで、高価な光ファ
イバー７を用いる必要性はない。したがって、例えば金
型の入り口までは光ファイバーを用いて、金型内部で
は、一定の反射効率を満たすガラス等の材料により光路
が設けられる態様が考えられる。

【００３３】実施の形態（その３） 本発明の成形装置は、エネルギー線（例えば、ＵＶ、可
視光等）の光路を有する特定の金型と、例えばスクリュ
ー方式等の注入機構（好ましくは加圧装置）と、金型へ
の光の導入部と、からなる装置である。ここで、本発明
では、上記実施の形態（その２）のような構成が好まし
い一例であるが、上記特定の金型と組み合わせた樹脂組
成物の注入機構好ましくは加圧機構としては、幾つかの
機構が適用できる。すなわち、上記スクリュー１８や固
定金型１については、本発明の成形装置において、他の
形態のものと置き換えることができる。ここでも、光の
送り方を決める光透過型の金型である可動金型２と、、
光ファイバー７等の光の導入部等の送り装置は、上記実
施の形態（その２）と同様である。

【００３４】注入機構としては、圧力を加えた状態で金
型内に樹脂組成物を導入できる装置（加圧装置）、例え
ば、図１の逆止弁付きスクリュー装置が挙げられ、逆止
弁として、スクリュー先端にチェックリング１６があ
る。そして、このチェックリング１６があると樹脂組成
物が流れていかないので、溝１２が切ってある構造であ
る。一方、注入（導入）の際の圧力は必ずしも必要では
ないが、石炭灰等を含む組成物を注入するには、通常、
ある程度の圧力が必要とされる。金型内に行き渡るよう
に、注入出来ればよい。

【００３５】このようなことから、スクリュー方式に限
らず、一般的に、石炭灰と混合樹脂とを投入して、攪拌
し（攪拌部があり）、金型への注入（例えばピストン
等）ができる装置であれば良く、例えば図２に示すよう
なブランジャ方式の注入機構が挙げられる。また、図２
のブランジャ方式と同じような方式として、金型に流し
込んでから、プレスで圧力を加える、図３に示すような
プレス成形用の装置を応用した態様も可能である。

【００３６】これらいずれの注入機構を使用する場合に
も、金型、シリンダー、ブランジャ等を予めある程度、
予備加熱しておくことが好ましい。例えば、スクリュー
方式を用いる場合には、予めスクリューを加熱しておく
ことができるが、このように硬化前に、予熱レベルの温
調を行うことにより、効率的に成形が可能である。成形
過程における予熱は、金型等を予熱しておいても良い
し、樹脂組成物自体を予熱しておいても良い。

【００３７】本発明で用いられる樹脂系は、連鎖反応型
なので、熱を加えると、樹脂組成物自体が発熱して、徐
々に硬化していく傾向にある。最初に、エネルギー線を
照射すると、エネルギー照射量（ジュール）は積算され
るので、そこは反応（硬化）して、樹脂の温度は上昇し
ていく。そして、一定の温度を超えると、熱硬化（パタ
ーン）樹脂自体の反応になるので、硬化速度が変化する
のである。すなわち、第一に、予熱をしておくというこ
とは、一定の温度に達っして熱硬化するまでの時間を短
縮できる利点がある。硬化が始まる前（熱反応する前）
の時間を短くできるので、硬化反応を迅速に開始でき
る。但し、樹脂組成物の硬化自体は、金型内で行わなけ
ればならない。また、第二に、成形の周囲の温度が上昇
していれば、樹脂組成物が硬化して、樹脂自体がエネル
ギーを自己発生して熱を発する際に、すぐに、周囲をさ
らなる一定の温度にまで熱することができ、硬化時間そ
のものが極端に短くなる。そして、硬化が始まった後
（熱硬化反応開始後）の時間も短くでき、硬化反応を迅
速に進行させられる。

【００３８】したがって、例えばスクリュー方式（エク
ストルーダー）の場合には、供給ホッパー２０の部分、
スクリュー１８の部分、あるいは金型１，２の部分など
に予熱を行うことが効果的である。予熱温度としては、
上記実施の形態（その１）の組成物では、しきい値が約
１００℃（８０〜１２０℃）程度なので、これより低い
温度である必要がある。但し、この温度に近い範囲で
は、スクリュー内での摩擦等によっても、ある程度の熱
がでるために、装置内で硬化が開始してしまうおそれが
あり、これらを回避するには、通常約６０℃程度が好ま
しい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、石炭灰リサイクル製品
のマトリクス樹脂に、エネルギー線により樹脂組成物中
のエネルギー線遮蔽物質の有無に関わらず硬化可能であ
り、板厚の厚いものでも硬化可能な樹脂組成物は熱硬化
樹脂を使用し、エネルギー線によりかかる製品を硬化さ
せることができる。また、本発明はかかる製品に限ら
ず、他のフィラー高充填製品にも応用可能である。これ
により、本発明は、 エネルギー線硬化により短時間(数分レベル)で硬化可
能。この為生産性向上や低コスト化が期待できる。 エネルギー効率が良く、ランニングコストが安い。 UVランプ等設備が小型で費用&場所を必要としない。 等の優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る成形装置の一例として、
注入機構がスクリュー方式であるスクリュー型射出成形
装置の断面図である。

【図２】図２は、本発明の成形装置に用いられる注入機
構の一例として、ブランジャ方式注入機構の断面図であ
る。

【図３】図３は、本発明に係る成形装置の一例として、
プレス成形用装置に応用した態様を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 固定金型 ２ 可動金型 ３ 成形品キャビテ ４ ダイヘッド ５ プラタン ７ 光ファイバー ８ ＵＶ光源 ９ コネクタ １０ シート １１ 回転弁 １２ 溝 １３ 通路 １４ ガス抜け溝 １５ ガス溜まり １６ チェックリング １７ スクリューチップ １８ スクリュー １９，２８ シリンダー ２０ ホッパー ２１ 油圧シリンダー ２２ 油圧ピストン ２３ 油圧モーター ２４ 加熱バレル ２５ 攪拌スクリュー溝 ２６ 攪拌スクリュー ２７ ヒーター ２９ ブランジャ ３０ 空間部 ３１ ノズル ３２ チェック弁 ３３ ラム ３４ インロー ３５ ボルト ３６ 溝 ３７ 注入口 ３８ ベッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AA44 AB16 CA11 CB01 CK41 CN01 4F206 AA44 AB16 JA07 JD01 JD04 JN43 JQ81 4J002 BE041 CD021 CD051 CD191 CF271 DJ017 DL007 DM007 EV296 EY026 FD017 FD146 4J011 QA08 QB14 QC05 SA83 SA87 TA06 TA09 UA01 UA02 UA03 UA04 UA06 UA09 VA04 WA07 WA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光重合性樹脂および光重合開始剤系を含
   有するエネルギー線硬化型樹脂混合物と、石炭灰と、を
   含むことを特徴とする石炭灰含有樹脂組成物。
2. 【請求項２】 上記エネルギー線硬化型樹脂混合物が１
   ５重量％以上の割合で含まれることを特徴とする請求項
   １記載の石炭灰含有樹脂組成物。
3. 【請求項３】 金型へエネルギー線硬化型樹脂を含む樹
   脂組成物を送り込む注入機構と、光透過型の金型と、金
   型への光の導入部と、を有することを特徴とする樹脂組
   成物の成形装置。
4. 【請求項４】 上記注入機構が、加圧機構であることを
   特徴とする請求項３記載の樹脂組成物の成形装置。
5. 【請求項５】 上記加圧機構が、ブランジャ方式の機構
   からなることを特徴とする請求項４記載の樹脂組成物の
   成形装置。
6. 【請求項６】 上記加圧機構が、スクリュー方式の機構
   からなることを特徴とする請求項４記載の樹脂組成物の
   成形装置。
7. 【請求項７】 上記樹脂組成物への光の照射前に、注入
   機構または金型のいずれかの部分に、予熱機構を設けた
   ことを特徴とする請求項３〜６に記載の樹脂組成物の成
   形装置。