JP2013241491A - 積層シートの製造方法および積層シートの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の積層シートを得ることができる積層シートの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】製造装置30は、長尺な繊維基材2の内部に、前記繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部21を形成する含浸部形成手段31と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材2上に樹脂層を供給する供給手段と、繊維基材2および樹脂層が搬送されるチャンバと、繊維基材2および樹脂層を、繊維基材2の長手方向に沿って、チャンバへ向けて搬送する搬送手段と、チャンバ内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層が位置し、含浸部21間の領域よりも搬送方向下流側、上流側の繊維基材2がチャンバから露出した状態で、搬送手段の駆動を停止する制御手段と、チャンバ7内を減圧する減圧手段と、チャンバ内の繊維基材2および樹脂層を加熱して、繊維基材2内部に樹脂層を含浸させる加熱手段とを含む。
【選択図】図3
【解決手段】製造装置30は、長尺な繊維基材2の内部に、前記繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部21を形成する含浸部形成手段31と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材2上に樹脂層を供給する供給手段と、繊維基材2および樹脂層が搬送されるチャンバと、繊維基材2および樹脂層を、繊維基材2の長手方向に沿って、チャンバへ向けて搬送する搬送手段と、チャンバ内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層が位置し、含浸部21間の領域よりも搬送方向下流側、上流側の繊維基材2がチャンバから露出した状態で、搬送手段の駆動を停止する制御手段と、チャンバ7内を減圧する減圧手段と、チャンバ内の繊維基材2および樹脂層を加熱して、繊維基材2内部に樹脂層を含浸させる加熱手段とを含む。
【選択図】図3
Description
本発明は、積層シートの製造方法および積層シートの製造装置に関する。
従来、繊維基材に対して、樹脂材料を含浸させたプリプレグが、多層構造のプリント配線板等に使用されている。
このようなプリプレグは、以下のようにして製造される(たとえば、特許文献1参照)
上面に樹脂ワニスが塗布されたフィルムに対して、上側から繊維基材を重ね、繊維基材をフィルムに圧接させる。これにより、樹脂ワニスを繊維基材に含浸させている。
このようなプリプレグは、以下のようにして製造される(たとえば、特許文献1参照)
上面に樹脂ワニスが塗布されたフィルムに対して、上側から繊維基材を重ね、繊維基材をフィルムに圧接させる。これにより、樹脂ワニスを繊維基材に含浸させている。
ここで、本発明者は、プリプレグを製造する際に、樹脂ワニス等の樹脂層と、繊維基材とを減圧下で圧着させることを発案した。このようにすることで、樹脂層と繊維基材との間に気泡が入り込んでしまうことが防止できるうえ、繊維基材内部も減圧されることから、繊維基材内部でボイドが発生してしまうことも抑制でき、所望のプリプレグが得られると考えられる。
しかしながら、繊維基材は長尺状であるため、すべてを減圧用のチャンバ内に入れることは難しく、繊維基材の一部は、チャンバの外に位置する。そうすると、繊維基材を介して、チャンバ内に気体が流入し、チャンバ内を減圧することが難しく、所望のプリプレグを得ることが難しくなる。
しかしながら、繊維基材は長尺状であるため、すべてを減圧用のチャンバ内に入れることは難しく、繊維基材の一部は、チャンバの外に位置する。そうすると、繊維基材を介して、チャンバ内に気体が流入し、チャンバ内を減圧することが難しく、所望のプリプレグを得ることが難しくなる。
本発明は、以上のような課題を鑑みて発案されたものである。
すなわち、本発明によれば、長尺な繊維基材を用意する工程と、前記繊維基材内部に有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて複数、形成する工程と、前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する工程と、前記繊維基材および樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、チャンバ内にむけて、搬送する工程と、前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記繊維基材および前記樹脂層の搬送を停止する工程と、前記チャンバ内を減圧し、前記チャンバ内の前記繊維基材および前記樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる工程とを含む積層シートの製造方法が提供される。
すなわち、本発明によれば、長尺な繊維基材を用意する工程と、前記繊維基材内部に有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて複数、形成する工程と、前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する工程と、前記繊維基材および樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、チャンバ内にむけて、搬送する工程と、前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記繊維基材および前記樹脂層の搬送を停止する工程と、前記チャンバ内を減圧し、前記チャンバ内の前記繊維基材および前記樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる工程とを含む積層シートの製造方法が提供される。
繊維基材は、チャンバ内部からチャンバ外部にまで延在している。そうすると、繊維基材の延在方向に沿ってチャンバ外部からチャンバ内部の繊維基材内に気体が流入し続けて、チャンバならびに繊維基材内部を減圧にすることが難しくなる。
これに対して、本発明では、繊維基材の長手方向に沿って含浸部が離間して設けられており、長手方向に沿って前記含浸部により、繊維基材が区画される。含浸部により、チャンバ内部への気体の流入経路の少なくとも一部が遮断されることとなり、チャンバならびに繊維基材内部を減圧しやすくなる。
これに対して、本発明では、繊維基材の長手方向に沿って含浸部が離間して設けられており、長手方向に沿って前記含浸部により、繊維基材が区画される。含浸部により、チャンバ内部への気体の流入経路の少なくとも一部が遮断されることとなり、チャンバならびに繊維基材内部を減圧しやすくなる。
さらに、本発明によれば、上述した積層シートの製造方法に使用される製造装置も提供できる。
すなわち、本発明によれば、長尺な繊維基材の内部に、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を複数、形成する含浸部形成手段と、前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する供給手段と、前記繊維基材および前記樹脂層が搬送されるチャンバと、前記繊維基材および前記樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、前記チャンバへ向けて搬送する搬送手段と、前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記搬送手段の駆動を停止する制御手段と、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、前記チャンバ内の前記繊維基材および樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる加熱手段とを含む積層シートの製造装置が提供できる。
すなわち、本発明によれば、長尺な繊維基材の内部に、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を複数、形成する含浸部形成手段と、前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する供給手段と、前記繊維基材および前記樹脂層が搬送されるチャンバと、前記繊維基材および前記樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、前記チャンバへ向けて搬送する搬送手段と、前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記搬送手段の駆動を停止する制御手段と、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、前記チャンバ内の前記繊維基材および樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる加熱手段とを含む積層シートの製造装置が提供できる。
本発明によれば、所望の積層シートを得ることができる積層シートの製造方法および製造装置が提供される。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
はじめに、本実施形態の製造装置により製造される積層シート40について説明する。
<積層シート>
まず、積層シート40について、図1を参照しつつ説明する。なお、積層シート40をその長手方向の途中で所定の寸法に切断すると、プリプレグ1が得られる。このプリプレグ1は、多層プリント配線板(回路基板)に使用されるものであり、たとえば、コア材となるものである。プリプレグ1の金属層12を選択的に除去して回路層を形成し、さらに、このプリプレグ1の表裏面に、他のプリプレグと回路層とを交互に積層することで、多層プリント配線板(回路基板)が得られる。なお、各樹脂層3,4はB−ステージ状態であり、コア材として使用する場合には、プリプレグ1を加熱硬化して、樹脂層3,4を完全硬化(Cステージ)する。
はじめに、本実施形態の製造装置により製造される積層シート40について説明する。
<積層シート>
まず、積層シート40について、図1を参照しつつ説明する。なお、積層シート40をその長手方向の途中で所定の寸法に切断すると、プリプレグ1が得られる。このプリプレグ1は、多層プリント配線板(回路基板)に使用されるものであり、たとえば、コア材となるものである。プリプレグ1の金属層12を選択的に除去して回路層を形成し、さらに、このプリプレグ1の表裏面に、他のプリプレグと回路層とを交互に積層することで、多層プリント配線板(回路基板)が得られる。なお、各樹脂層3,4はB−ステージ状態であり、コア材として使用する場合には、プリプレグ1を加熱硬化して、樹脂層3,4を完全硬化(Cステージ)する。
図1に示す積層シート40は、その全体形状が帯状(長尺状)をなし、薄板状(平板状)の繊維基材(基材)2と、繊維基材2の一方の面(上面)側に位置し、固形または半固形の第1の樹脂組成物で構成される第1の樹脂層(樹脂層)3と、繊維基材2の他方の面(下面)側に位置し、固形または半固形の第2の樹脂組成物で構成される第2の樹脂層(樹脂層)4と、第1の樹脂層3および第2の樹脂層4上にそれぞれ形成された金属層12とを有する。この積層シート40は、所定の寸法に切断されて使用される。
この積層シート40は、図2に示すように、長尺状の繊維基材2の一方の面上に、第1の樹脂層(樹脂層)3および金属層12で構成されるシート部5a(第1のシート部)が繊維基材2の長手方向に沿って複数離間配置された構造となっている。なお、図2は、複数のシート部5a、5bが離間して配置されていることをわかりやすくするための模式図であり、シート部5a、5bの搬送方向の長さと、含浸部21の搬送方向の長さとが、図5とは一致していない。
また、長尺状の繊維基材2の他方の面上に、第2の樹脂層(樹脂層)4および金属層12で構成されるシート部5b(第2のシート部)が、繊維基材2の長手方向に沿って複数離間配置された構造となっている。
第1のシート部5aおよび第2のシート部5bは、繊維基材2を挟んで対向する位置に配置される。また、本実施形態では、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さと等しい。ただし、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さよりも短くてもよい。
また、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、隣接する一対の含浸部21間の長さよりも長く、かつ、隣接する一対の含浸部21間の長さと一対の含浸部21の繊維基材2の長手方向に沿った長さとの合計値よりも短くてもよい。すなわち、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さよりも長く、第1のシート部5aの端部、第2のシート部5bの端部が含浸部21と重なってもよい。
繊維基材2の長手方向に隣接する第1のシート部5a同士、第2のシート部5b同士は離間し、含浸部21が露出している。
第1のシート部5a間の繊維基材2および第2のシート部5b間の繊維基材2を切断することで、プリプレグ1が得られる。なお、各樹脂層3,4はBステージ状態である。
この積層シート40は、図2に示すように、長尺状の繊維基材2の一方の面上に、第1の樹脂層(樹脂層)3および金属層12で構成されるシート部5a(第1のシート部)が繊維基材2の長手方向に沿って複数離間配置された構造となっている。なお、図2は、複数のシート部5a、5bが離間して配置されていることをわかりやすくするための模式図であり、シート部5a、5bの搬送方向の長さと、含浸部21の搬送方向の長さとが、図5とは一致していない。
また、長尺状の繊維基材2の他方の面上に、第2の樹脂層(樹脂層)4および金属層12で構成されるシート部5b(第2のシート部)が、繊維基材2の長手方向に沿って複数離間配置された構造となっている。
第1のシート部5aおよび第2のシート部5bは、繊維基材2を挟んで対向する位置に配置される。また、本実施形態では、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さと等しい。ただし、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さよりも短くてもよい。
また、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、隣接する一対の含浸部21間の長さよりも長く、かつ、隣接する一対の含浸部21間の長さと一対の含浸部21の繊維基材2の長手方向に沿った長さとの合計値よりも短くてもよい。すなわち、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bの繊維基材2長手方向に沿った長さは、含浸部21間の隙間の長さよりも長く、第1のシート部5aの端部、第2のシート部5bの端部が含浸部21と重なってもよい。
繊維基材2の長手方向に隣接する第1のシート部5a同士、第2のシート部5b同士は離間し、含浸部21が露出している。
第1のシート部5a間の繊維基材2および第2のシート部5b間の繊維基材2を切断することで、プリプレグ1が得られる。なお、各樹脂層3,4はBステージ状態である。
繊維基材2は、積層シート40の機械的強度を向上する機能を有する。
この繊維基材2としては、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維や全芳香族ポリアミド樹脂繊維等を含むアラミド繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙繊維基材等の有機繊維基材等の繊維基材等が挙げられる。
なお、繊維基材は、上述した繊維のいずれか1種を使用してもよいし、2種以上を使用したものであってもよい。
この繊維基材2としては、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維や全芳香族ポリアミド樹脂繊維等を含むアラミド繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙繊維基材等の有機繊維基材等の繊維基材等が挙げられる。
なお、繊維基材は、上述した繊維のいずれか1種を使用してもよいし、2種以上を使用したものであってもよい。
これらの中でも、繊維基材2は、ガラス繊維基材であるのが好ましい。かかるガラス繊維基材を用いることにより、積層シート40を切断して得られたプリプレグ1の機械的強度をより向上することができる。また、プリプレグ1の熱膨張係数を小さくすることもできるという効果もある。
このようなガラス繊維基材を構成するガラスとしては、例えば、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、Hガラス、Qガラス、石英ガラス等が挙げられる。これらの中でも、ガラスは、Sガラス、Tガラス、石英ガラスまたはQガラスであるのが好ましい。これにより、ガラス繊維基材の熱膨張係数を比較的小さくすることができ、このため、積層シート40をその熱膨張係数ができる限り小さいものとすることができる。
また、本発明においては、含浸部21との屈折率差を小さくしやすいという観点からはNEガラス、Sガラス、Tガラスがより好ましく、経済的な観点からはEガラスがより好ましい。
また、本発明においては、含浸部21との屈折率差を小さくしやすいという観点からはNEガラス、Sガラス、Tガラスがより好ましく、経済的な観点からはEガラスがより好ましい。
繊維基材2の平均厚さTは、特に限定されないが、150μm以下であるのが好ましく、100μm以下であるのがより好ましく、10〜50μm程度であるのがさらに好ましい。かかる厚さの繊維基材2を用いることにより、プリプレグ1(積層シート40)の機械的強度を確保しつつ、その薄型化を図ることができる。さらには、プリプレグ1の加工性・寸法安定性を向上することもできる。
この繊維基材2の一方の面側には、第1の樹脂層3が設けられ、また、他方の面側には、第2の樹脂層4が設けられている。また、第1の樹脂層3は、第1の樹脂組成物で構成され、一方、第2の樹脂層4は、第2の樹脂組成物で構成されている。第1の樹脂組成物と第2の樹脂組成物とは同じ組成物であってもよく、異なるものであってもよい。本実施形態では同じ組成物とする。
本実施形態では、第1の樹脂層3および第2の樹脂層4上にそれぞれ金属層12が形成される。この金属層12は、例えばエッチングやレーザ加工を施すことにより、配線部(導体パターン)となる。このため、第1の樹脂組成物、第2の樹脂組成物は、金属との密着性に優れるような組成に設定されている。
図1に示すように、本実施形態では、繊維基材2の厚さ方向の一部に第1の樹脂組成物(第1の樹脂層3)が含浸され(以下この部分を「第1の含浸部301」と言う)、繊維基材2の第1の樹脂組成物が含浸されていない残り部分に、第2の樹脂組成物(第2の樹脂層4)が含浸されている(以下この部分を「第2の含浸部401」と言う)。これにより、第1の樹脂層3の一部である第1の含浸部301と第2の樹脂層4の一部である第2の含浸部401とが繊維基材2内に位置する。そして、繊維基材2内において、第1の含浸部301(第1の樹脂層3の下面)と第2の含浸部401(第2の樹脂層4の上面)とが接触している。換言すれば、第1の樹脂組成物が、繊維基材2の上面側から、繊維基材2に含浸され、第2の樹脂組成物が、繊維基材2の下面側から、繊維基材2に含浸され、これらの樹脂組成物で繊維基材2内の空隙が充填されている。
なお、第1の樹脂層3のうち、繊維基材2に含浸されていない領域は、非含浸部302であり、第2の樹脂層4のうち、繊維基材2に含浸されていない領域は、非含浸部402である。
本実施形態では、第1の含浸部301の厚みと、第2の含浸部401の厚みは等しい。
さらに、第1の樹脂層3の第1の非含浸部302の厚みと、第2の樹脂層4の第2の非含浸部402の厚みとは等しい。第1の非含浸部302の厚み、第2の非含浸部402の厚みは、たとえば、2〜20μmである。なお、第1の含浸部301の厚みと、第2の含浸部401の厚みは異なっていてもよく、また、第1の非含浸部302の厚みと、第2の非含浸部402の厚みとが異なっていてもよい。なお、図1の符号20は、積層シート40の厚みの中心位置を示す。
なお、第1の樹脂層3のうち、繊維基材2に含浸されていない領域は、非含浸部302であり、第2の樹脂層4のうち、繊維基材2に含浸されていない領域は、非含浸部402である。
本実施形態では、第1の含浸部301の厚みと、第2の含浸部401の厚みは等しい。
さらに、第1の樹脂層3の第1の非含浸部302の厚みと、第2の樹脂層4の第2の非含浸部402の厚みとは等しい。第1の非含浸部302の厚み、第2の非含浸部402の厚みは、たとえば、2〜20μmである。なお、第1の含浸部301の厚みと、第2の含浸部401の厚みは異なっていてもよく、また、第1の非含浸部302の厚みと、第2の非含浸部402の厚みとが異なっていてもよい。なお、図1の符号20は、積層シート40の厚みの中心位置を示す。
図5に示すように、第1の樹脂層3は、金属層12が積層された状態で、薄板状の第1のシート部(シート部)5aとして積層シート製造装置30のチャンバ7に供給される。第2の樹脂層4も、金属層12が積層された状態で、薄板状の第2のシート部(シート部)5bとして積層シート製造装置30のチャンバ7に供給される。
金属層12は、前述したように配線部に加工される部分であり、導電性を有する金属材料で構成された、例えば、銅箔、アルミ箔等の金属箔を、対応する樹脂層に接合すること、銅、アルミニウムを、対応する樹脂層の表面にメッキすること等により形成される。また、本実施形態では、第1の樹脂層3や第2の樹脂層4は、前述したような特性を有するため、高い密着性で金属層12を保持することができるとともに、高い加工精度で金属層12を配線部に形成することができるようになっている。
金属層12と第1の樹脂層3や第2の樹脂層4とのピール強度は、0.3kN/m以上あるのが好ましく、0.6kN/m以上であるのがより好ましい。これにより、金属層12を配線部に加工し、例えば半導体装置との電気的な接続の信頼性をより向上させることができる。
さて、第1の樹脂組成物および第2の樹脂組成物は、次のような組成とするのが好ましい。
第1の樹脂組成物は、例えば、硬化性樹脂を含み、必要に応じて、硬化助剤(例えば硬化剤、硬化促進剤等)および無機充填材のうちの少なくとも1種を含んで構成される。
硬化性樹脂には、例えば、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂、マレイミド化合物、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、ビスアリルナジイミド化合物、ビニルベンジル樹脂、ビニルベンジルエーテル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シアネート樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、硬化性樹脂は、ガラス転移温度が200℃以上になる組合せが好ましい。例えば、スピロ環含有、複素環式、トリメチロール型、ビフェニル型、ナフタレン型、アントラセン型、ノボラック型の2または3官能以上のエポキシ樹脂、シアネート樹脂(シアネート樹脂のプレポリマーを含む)、マレイミド化合物、ベンゾシクロブテン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂を用いるのが好ましい。
前記硬化性樹脂の中でも、熱硬化性樹脂を用いることにより、さらに、後述する基板を作製した後、すなわち、硬化後の樹脂層3、4中において架橋密度が増加するので、硬化後の樹脂層3、4(得られる基板)の耐熱性の向上を図ることができる。
前記熱硬化性樹脂と充填材を併用することにより、プリプレグ1の熱膨張係数を小さくすること(以下、「低熱膨張化」と言うこともある)ができる。さらに、プリプレグ1の電気特性(低誘電率、低誘電正接)等の向上を図ることもできる。
前記エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、エポキシ樹脂は、ナフタレン型、アリールアルキレン型エポキシ樹脂であるのが好ましい。ナフタレン型、アリールアルキレン型エポキシ樹脂を用いることにより、硬化後の第1の樹脂層3(得られる基板)において、吸湿半田耐熱性(吸湿後の半田耐熱性)および難燃性を向上させることができる。ナフタレン型エポキシとしては、DIC(株)製のHP−4700、HP−4770、HP−4032D、HP−5000、日本化薬(株)製のNC−7300L、新日鐵化学(株)製のESN−375等が挙げられ、アリールアルキレン型エポキシ樹脂としては、日本化薬(株)製のNC−3000、NC−3000L、NC−3000−FH、日本化薬(株)製のNC−7300L、新日鐵化学(株)製のESN−375等が挙げられる。アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に芳香族基とメチレン等のアルキレン基の組合せを一つ以上含むエポキシ樹脂のことをいい、耐熱性、難燃性、および機械的強度が優れる。また、ハロゲンフリーの配線板に対応する上では、実質的にハロゲンを含まないエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
前記シアネート樹脂は、例えば、ハロゲン化シアン化合物とフェノール類やナフトール類とを反応させ、必要に応じて加熱等の方法でプレポリマー化することにより得ることができる。また、このようにして調製された市販品を用いることもできる。
前記シアネート樹脂は、例えば、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂、及びナフトールアラルキル型シアネート樹脂等を挙げることができる。
また、前記シアネート樹脂は、分子内に2個以上のシアネート基(−O−CN)を有することが好ましい。例えば、2,2'−ビス(4−シアナトフェニル)イソプロピリデン、1,1'−ビス(4−シアナトフェニル)エタン、ビス(4−シアナト−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,3−ビス(4−シアナトフェニル−1−(1−メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4−シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアナトフェニル)エーテル、1,1,1−トリス(4−シアナトフェニル)エタン、トリス(4−シアナトフェニル)ホスファイト、ビス(4−シアナトフェニル)スルホン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、1,3−、1,4−、1,6−、1,8−、2,6−又は2,7−ジシアナトナフタレン、1,3,6−トリシアナトナフタレン、4,4−ジシアナトビフェニル、及びフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジシクロペンタジエン型等の多価フェノール類と、ハロゲン化シアンとの反応で得られるシアネート樹脂、ナフトールアラルキル型の多価ナフトール類と、ハロゲン化シアンとの反応で得られるシアネート樹脂等が挙げられる。これらの中で、フェノールノボラック型シアネート樹脂が難燃性、及び低熱膨張性に優れ、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)イソプロピリデン、及びジシクロペンタジエン型シアネート樹脂が架橋密度の制御、及び耐湿信頼性に優れている。特に、フェノールノボラック型シアネート樹脂が低熱膨張性の点から好ましい。また、更に他のシアネート樹脂を1種類あるいは2種類以上併用したりすることもでき、特に限定されない。
前記シアネート樹脂は、単独で用いてもよいし、重量平均分子量の異なるシアネート樹脂を併用したり、前記シアネート樹脂とそのプレポリマーとを併用したりすることもできる。
これらシアネート樹脂を用いることにより、効果的に耐熱性、及び難燃性を発現させることができる。
また、前記硬化性樹脂は、2種以上を併用して用いることもできる。例えば、硬化性樹脂として前記エポキシ樹脂を用いる場合、より難燃性を向上させる上で、前記シアネート樹脂を併用することができ、また、より耐熱性を向上させる上で、前記マレイミド化合物を併用することができる。さらに、硬化性樹脂として、前記シアネート樹脂を用いる場合は、より耐熱性や難燃性などを向上させる上で、前記エポキシ樹脂を併用することができる。
硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、第1の樹脂組成物全体の5〜70質量%であるのが好ましく、10〜50質量%であるのがより好ましい。硬化性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、硬化性樹脂の種類等によっては、第1の樹脂組成物のワニスの粘度が低くなりすぎ、プリプレグ1を形成するのが困難となる場合がある。一方、硬化性樹脂の含有量が前記上限値を超えると、他の成分の量が少なくなり過ぎるため、硬化性樹脂の種類等によっては、プリプレグ1の機械的強度が低下する場合がある。
また、樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、プリプレグを薄型化(例えば、厚さ35μm以下)にしても、機械的強度に優れる基板を得ることができる。さらに、基板の低熱膨張化を向上することもできる。
無機充填材としては、例えば、タルク、アルミナ、ガラス、溶融シリカのようなシリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。また、無機充填材の使用目的に応じて、破砕状、球状のものが適宜選択される。これらの中でも、低熱膨張性に優れる観点からは、無機充填材は、シリカであるのが好ましく、溶融シリカ(特に球状溶融シリカ)であるのがより好ましい。
また、樹脂組成物は、以上に説明した成分のほか、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて他の成分を配合することができる。他の成分としては、例えば、オルベン、ベントン等の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系の消泡剤又はレベリング剤、カップリング剤等の密着性付与剤、難燃剤、フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、カーボンブラック、アントラキノン類等の着色剤等を挙げることができる。
<積層シート製造装置>
次に、積層シート40の製造に用いる積層シート製造装置30について、図3〜図11を参照しつつ説明する。
次に、積層シート40の製造に用いる積層シート製造装置30について、図3〜図11を参照しつつ説明する。
はじめに、積層シート製造装置30の概要について説明する。
この積層シート製造装置30は、長尺な繊維基材2の内部に、前記繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材2の幅方向に延在する含浸部21を形成する含浸部形成手段31(図3参照)と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層3,4とが対向するように、前記繊維基材2上に樹脂層3,4を供給する供給手段32(図4参照)と、繊維基材2および樹脂層3,4が搬送されるチャンバ7(図5参照)と、
前記繊維基材2および樹脂層3,4を、前記繊維基材2の長手方向に沿って、前記チャンバ7へ向けて搬送する搬送手段6(図5参照)と、チャンバ7内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層3,4が位置し、含浸部21間の領域よりも搬送方向下流側、上流側の繊維基材2がチャンバ7から、露出した状態で、前記搬送手段6の駆動を停止する制御手段98(図5参照)と、チャンバ7内を減圧する減圧手段8(図5参照)と、チャンバ7内の繊維基材2および樹脂層3,4を加熱して、繊維基材2内部に樹脂層3,4を含浸させる加熱手段95(図5参照)とを含む。
この積層シート製造装置30は、長尺な繊維基材2の内部に、前記繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材2の幅方向に延在する含浸部21を形成する含浸部形成手段31(図3参照)と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層3,4とが対向するように、前記繊維基材2上に樹脂層3,4を供給する供給手段32(図4参照)と、繊維基材2および樹脂層3,4が搬送されるチャンバ7(図5参照)と、
前記繊維基材2および樹脂層3,4を、前記繊維基材2の長手方向に沿って、前記チャンバ7へ向けて搬送する搬送手段6(図5参照)と、チャンバ7内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層3,4が位置し、含浸部21間の領域よりも搬送方向下流側、上流側の繊維基材2がチャンバ7から、露出した状態で、前記搬送手段6の駆動を停止する制御手段98(図5参照)と、チャンバ7内を減圧する減圧手段8(図5参照)と、チャンバ7内の繊維基材2および樹脂層3,4を加熱して、繊維基材2内部に樹脂層3,4を含浸させる加熱手段95(図5参照)とを含む。
次に、積層シート製造装置30について詳細に説明する。
積層シート製造装置30は、前述した含浸部形成手段31、搬送手段6と、供給手段32、チャンバ7と、減圧手段8と、加熱手段95、制御手段98に加えて、加圧手段9(図5参照)を備えている。以下、各部の構成について説明する。
積層シート製造装置30は、前述した含浸部形成手段31、搬送手段6と、供給手段32、チャンバ7と、減圧手段8と、加熱手段95、制御手段98に加えて、加圧手段9(図5参照)を備えている。以下、各部の構成について説明する。
図3を参照して、含浸部形成手段31について説明する。図3は、繊維基材2の長手方向に沿った断面図である。
含浸部形成手段31は、図3に示すように、長尺な繊維基材2の内部に、有機材料を含浸させて、含浸部21を形成するものである。繊維基材2はたとえば、図示しない供給ローラに巻回されており、供給ローラから、含浸部形成手段31に供給される。
含浸部21は、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて複数個形成される。また、含浸部21は、本実施形態では、繊維基材2の幅方向全体にわたって延在する。ただし、含浸部21は、繊維基材2の幅方向に延在していればよい。また、含浸部21は、繊維基材2内部に、有機材料が入り込んでいればよく、繊維基材2内部を完全に埋め込むものでなくてもよい。
含浸部形成手段31は、繊維基材2に対して、有機材料を塗布する塗布手段311と、塗布した有機材料を硬化させる硬化手段312とを含む。
塗布手段311は、繊維基材2の幅方向全体にわたって、有機材料を塗布するとともに、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて前記有機材料を塗布する。具体的には、塗布手段311は、ダイコータ等であり、塗布手段311で繊維基材2の幅方向にわたって有機材料を塗布した後、塗布された有機材料が硬化手段312と対向する位置まで、搬送手段6(ここでは、たとえば、ベルトコンベア61)により、繊維基材2が搬送される。繊維基材2はその長手方向に沿って搬送される。
含浸部形成手段31は、図3に示すように、長尺な繊維基材2の内部に、有機材料を含浸させて、含浸部21を形成するものである。繊維基材2はたとえば、図示しない供給ローラに巻回されており、供給ローラから、含浸部形成手段31に供給される。
含浸部21は、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて複数個形成される。また、含浸部21は、本実施形態では、繊維基材2の幅方向全体にわたって延在する。ただし、含浸部21は、繊維基材2の幅方向に延在していればよい。また、含浸部21は、繊維基材2内部に、有機材料が入り込んでいればよく、繊維基材2内部を完全に埋め込むものでなくてもよい。
含浸部形成手段31は、繊維基材2に対して、有機材料を塗布する塗布手段311と、塗布した有機材料を硬化させる硬化手段312とを含む。
塗布手段311は、繊維基材2の幅方向全体にわたって、有機材料を塗布するとともに、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて前記有機材料を塗布する。具体的には、塗布手段311は、ダイコータ等であり、塗布手段311で繊維基材2の幅方向にわたって有機材料を塗布した後、塗布された有機材料が硬化手段312と対向する位置まで、搬送手段6(ここでは、たとえば、ベルトコンベア61)により、繊維基材2が搬送される。繊維基材2はその長手方向に沿って搬送される。
ここで、有機材料は、硬化性のモノマー、オリゴマーを有し、繊維基材2に対して、含浸させた後、硬化させることで樹脂を形成する樹脂材料であってもよく、あらかじめ樹脂成分を含んでいるものであってもよい。ただし、繊維基材2への含浸のしやすさを考慮すると、樹脂材料は、繊維基材2に含浸させた後に硬化させることができる硬化性の有機材料であることが好ましい。
有機材料は、たとえば、光硬化性のモノマー、オリゴマーを含むものである。光硬化性のモノマーとしては、エポキシ系化合物あるいはアクリル系化合物が好ましい。アクリル系化合物としては、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、具体的にはジアクリル酸エチレングリコール、ジメタクリ酸エチレングリコール、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジメタクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジアクリル酸グリセリン、ジメタクリル酸グリセリン、ジアクリル酸1,10-デカンジオール、ジメタクリル酸1,10-デカンジオール等の2官能アクリレート、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、トリアクリル酸ペンタエリスリトール、トリメタクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサアクリル酸ジペンタエリスリトール、ヘキサメタクリル酸ジペンタエリスリトール等の多官能アクリレートなどが挙げられる。これらの中でもアクリル酸エステルが好ましく、特に好ましくはエステル部位の炭素数が1〜15のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。
なお、有機材料は、光重合開始剤を含んでいてもよい。
また、有機材料は、エポキシ系化合物として、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーを含有していてもよい。このエポキシ基を有するモノマー、オリゴマーは、酸の存在下において開環により重合するものである。有機材料が光酸発生剤を含有し、この光酸発生剤で発生した酸により硬化重合が開始する。
エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、エポキシノルボルネン(プロメラス社製 EpNB)を使用することができる。
さらに、3、4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3、'4'-エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学社製 セロキサイド2021P)や、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(ダイセル化学社製 セロキサイド2000)、1,2:8,9ジエポキシリモネン(ダイセル化学社製 セロキサイド3000)を使用することができる。なかでも、硬化後に、繊維基材2に屈折率が近くなるものが好ましい。詳しくは、後述するが、含浸部21の位置を検出して、チャンバ7に対する位置決めを行うため、含浸部21の屈折率と繊維基材2の屈折率との差が小さければ、含浸部21とシート部5a,5bとの区別を簡単に行なうことができる。硬化後の有機材料の屈折率と、繊維基材2を構成する繊維の屈折率との差が、たとえば、0〜0.08であることが好ましい。なお、繊維基材2の屈折率は、Eガラスで1.558、Tガラスで1.524となる。
有機材料は、たとえば、光硬化性のモノマー、オリゴマーを含むものである。光硬化性のモノマーとしては、エポキシ系化合物あるいはアクリル系化合物が好ましい。アクリル系化合物としては、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、具体的にはジアクリル酸エチレングリコール、ジメタクリ酸エチレングリコール、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジメタクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジアクリル酸グリセリン、ジメタクリル酸グリセリン、ジアクリル酸1,10-デカンジオール、ジメタクリル酸1,10-デカンジオール等の2官能アクリレート、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、トリアクリル酸ペンタエリスリトール、トリメタクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサアクリル酸ジペンタエリスリトール、ヘキサメタクリル酸ジペンタエリスリトール等の多官能アクリレートなどが挙げられる。これらの中でもアクリル酸エステルが好ましく、特に好ましくはエステル部位の炭素数が1〜15のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。
なお、有機材料は、光重合開始剤を含んでいてもよい。
また、有機材料は、エポキシ系化合物として、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーを含有していてもよい。このエポキシ基を有するモノマー、オリゴマーは、酸の存在下において開環により重合するものである。有機材料が光酸発生剤を含有し、この光酸発生剤で発生した酸により硬化重合が開始する。
エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、エポキシノルボルネン(プロメラス社製 EpNB)を使用することができる。
さらに、3、4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3、'4'-エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学社製 セロキサイド2021P)や、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン(ダイセル化学社製 セロキサイド2000)、1,2:8,9ジエポキシリモネン(ダイセル化学社製 セロキサイド3000)を使用することができる。なかでも、硬化後に、繊維基材2に屈折率が近くなるものが好ましい。詳しくは、後述するが、含浸部21の位置を検出して、チャンバ7に対する位置決めを行うため、含浸部21の屈折率と繊維基材2の屈折率との差が小さければ、含浸部21とシート部5a,5bとの区別を簡単に行なうことができる。硬化後の有機材料の屈折率と、繊維基材2を構成する繊維の屈折率との差が、たとえば、0〜0.08であることが好ましい。なお、繊維基材2の屈折率は、Eガラスで1.558、Tガラスで1.524となる。
光酸発生剤としては、光のエネルギーを吸収してブレンステッド酸あるいはルイス酸を生成するものであれば良く、例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェ―ト、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム−トリフルオロメタンスルホネートなどのスルホニウム塩類、p−ニトロフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのジアゾニウム塩類、アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(トリキュミル)ヨードニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのヨードニウム塩類、キノンジアジド類、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのジアゾメタン類、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンサルホネートなどのスルホン酸エステル類、ジフェニルジスルホンなどのジスルホン類、トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3.4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどのトリアジン類などの化合物を挙げることができる。これらの光酸発生剤は、単独、または複数を組み合わせて使用することができる。
この有機材料は、ワニス状であり、繊維基材2表面に塗布した後、大気圧ならびに毛細管力により、繊維基材2内部まで含浸する。
硬化手段312は、本実施形態では、塗布された有機材料に対して、光を照射し、含浸部21を形成するものである。本実施形態では、たとえば、UVランプ等である。ただし、有機材料に関しては、電子線照射や加熱処理によっても硬化させることが可能である。したがって、光硬化性の有機材料を硬化させる場合、紫外線等の光照射、電子線照射および加熱処理のうちの少なくとも1つの硬化手段を使用すればよいが、有機材料の架橋密度を十分に高めるために、紫外線照射または電子線照射と加熱処理とを併用することが好ましい。
なお、本実施形態では、有機材料を光硬化性のものとしている。繊維基材2は透明であり、内部に光が通りやすいため、有機材料に光を確実に照射でき、含浸部21を形成することができる。
また、光硬化性の有機材料を使用することで、硬化にかかる時間を比較的短時間とすることができ、生産性を向上させることができる。
この有機材料は、ワニス状であり、繊維基材2表面に塗布した後、大気圧ならびに毛細管力により、繊維基材2内部まで含浸する。
硬化手段312は、本実施形態では、塗布された有機材料に対して、光を照射し、含浸部21を形成するものである。本実施形態では、たとえば、UVランプ等である。ただし、有機材料に関しては、電子線照射や加熱処理によっても硬化させることが可能である。したがって、光硬化性の有機材料を硬化させる場合、紫外線等の光照射、電子線照射および加熱処理のうちの少なくとも1つの硬化手段を使用すればよいが、有機材料の架橋密度を十分に高めるために、紫外線照射または電子線照射と加熱処理とを併用することが好ましい。
なお、本実施形態では、有機材料を光硬化性のものとしている。繊維基材2は透明であり、内部に光が通りやすいため、有機材料に光を確実に照射でき、含浸部21を形成することができる。
また、光硬化性の有機材料を使用することで、硬化にかかる時間を比較的短時間とすることができ、生産性を向上させることができる。
含浸部形成手段31よりも、繊維基材2搬送方向下流側には、繊維基材2の表面および裏面のうち、少なくとも一方の面に、樹脂層を配置するための、供給手段32(図4参照)が配置されている。なお、図4は、模式図であり、シート部5a、5bの搬送方向の長さと、含浸部21の搬送方向の長さとが、図5とは一致していない。
搬送手段6(たとえば、前述したベルトコンベア61および搬送ローラ62)により、含浸部形成手段31から、繊維基材2が供給手段32へと送出される。繊維基材2はその長手方向に沿って搬送される。
本実施形態では、供給手段32は、図示しない供給ローラと、裁断手段322と、一対のローラ321とを有する。一対のローラ321は外周面が樹脂(ゴム製)のピンチローラである。
図示しない供給ローラには、長尺の第一シートが巻回されている。このシートは、裁断されてシート部5aとなるものである。この供給ローラからシートが一対のローラ321間に供給される。そして、供給ローラからのシートの供給が停止して、前述したシートは、裁断手段322により、所望の長さに裁断される。これにより、シート部5aとなる。
同様に、図示しない他の供給ローラには、他の長尺の第二シートが巻回されている。このシートは、裁断されてシート部5bとなるものである。この供給ローラからシートが一対のローラ321間に供給される。そして、供給ローラからのシートの供給が停止して、前述したシートは、裁断手段322により、所望の長さに裁断される。これにより、シート部5bとなる。
なお、前述した供給ローラからは、所定のタイミングで間欠的にシート部5aとなるシートあるいは、シート部5bとなるシートが供給される。本実施形態では、含浸部21上に、シート部5a、5bが重ならないように供給ローラからのシートの供給のタイミングが制御されている。
搬送手段6(たとえば、前述したベルトコンベア61および搬送ローラ62)により、含浸部形成手段31から、繊維基材2が供給手段32へと送出される。繊維基材2はその長手方向に沿って搬送される。
本実施形態では、供給手段32は、図示しない供給ローラと、裁断手段322と、一対のローラ321とを有する。一対のローラ321は外周面が樹脂(ゴム製)のピンチローラである。
図示しない供給ローラには、長尺の第一シートが巻回されている。このシートは、裁断されてシート部5aとなるものである。この供給ローラからシートが一対のローラ321間に供給される。そして、供給ローラからのシートの供給が停止して、前述したシートは、裁断手段322により、所望の長さに裁断される。これにより、シート部5aとなる。
同様に、図示しない他の供給ローラには、他の長尺の第二シートが巻回されている。このシートは、裁断されてシート部5bとなるものである。この供給ローラからシートが一対のローラ321間に供給される。そして、供給ローラからのシートの供給が停止して、前述したシートは、裁断手段322により、所望の長さに裁断される。これにより、シート部5bとなる。
なお、前述した供給ローラからは、所定のタイミングで間欠的にシート部5aとなるシートあるいは、シート部5bとなるシートが供給される。本実施形態では、含浸部21上に、シート部5a、5bが重ならないように供給ローラからのシートの供給のタイミングが制御されている。
シート部5a、5bは、一対のローラ321間に繊維基材2とともに供給されて、繊維基材2の表裏面にそれぞれ配置される。具体的には、樹脂層3が繊維基材2の含浸部21間の領域と対向するように、シート部5aが、繊維基材2の含浸部21間の領域の表面側に配置される。
一方で、シート部5bの樹脂層4が繊維基材2の含浸部21間の領域と対向するように、シート部5bが、繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面側に配置される。シート部5a、5bは、繊維基材2を介して対向する。
一対のローラ321は、繊維基材2に対して、シート部5a、5bを当接させる。一対のローラ321よりも繊維基材2の搬送方向下流側に、一対のシールバーを配置することが好ましい。繊維基材2、シート部5a、5bを挟んで対向するシールバーを互いに接近させて、一方のシールバーをシート部5aに当接させ、他方のシールバーをシート部5bに当接させる。これにより、樹脂層3,4の一部が加熱されて、繊維基材2に対して、シート部5a、5bの一部が溶融圧着されることとなる。たとえば、シート部5a、5bの搬送方向と直交する一方の端部を繊維基材2に溶融圧着する。
また、繊維基材2に対して、シート部5a、5bを配置するが、繊維基材2の搬送方向に沿った端面(TD方向の端部の端面)は、第1のシート部5aあるいは第2のシート部5bにより被覆されておらず、露出した状態となっている。シート部5a、5bの幅(繊維基材2の長手方向と直交する方向に沿った長さ)は、繊維基材2の幅と等しい、あるいは、繊維基材2の幅よりも短くなっている。
ここで、第1のシート部5aは、第1の樹脂層3と、第1の樹脂層3を支持する支持体である金属層12とを含む。第2のシート部5bは、第2の樹脂層4と、第2の樹脂層4を支持する支持体である金属層12とを含む。第1の樹脂層3、第2の樹脂層4は、固形または半固形の樹脂組成物で構成されており、Bステージ状態である。
なお、第1の樹脂層3、第2の樹脂層4は液状の樹脂組成物であってもよい。
また、シート部5a、5bにおける各樹脂層3,4の厚みは、たとえば、3〜60μm、好ましくは5〜30μmである。さらに、金属層12の厚みは、たとえば、1〜70μmである。
一方で、シート部5bの樹脂層4が繊維基材2の含浸部21間の領域と対向するように、シート部5bが、繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面側に配置される。シート部5a、5bは、繊維基材2を介して対向する。
一対のローラ321は、繊維基材2に対して、シート部5a、5bを当接させる。一対のローラ321よりも繊維基材2の搬送方向下流側に、一対のシールバーを配置することが好ましい。繊維基材2、シート部5a、5bを挟んで対向するシールバーを互いに接近させて、一方のシールバーをシート部5aに当接させ、他方のシールバーをシート部5bに当接させる。これにより、樹脂層3,4の一部が加熱されて、繊維基材2に対して、シート部5a、5bの一部が溶融圧着されることとなる。たとえば、シート部5a、5bの搬送方向と直交する一方の端部を繊維基材2に溶融圧着する。
また、繊維基材2に対して、シート部5a、5bを配置するが、繊維基材2の搬送方向に沿った端面(TD方向の端部の端面)は、第1のシート部5aあるいは第2のシート部5bにより被覆されておらず、露出した状態となっている。シート部5a、5bの幅(繊維基材2の長手方向と直交する方向に沿った長さ)は、繊維基材2の幅と等しい、あるいは、繊維基材2の幅よりも短くなっている。
ここで、第1のシート部5aは、第1の樹脂層3と、第1の樹脂層3を支持する支持体である金属層12とを含む。第2のシート部5bは、第2の樹脂層4と、第2の樹脂層4を支持する支持体である金属層12とを含む。第1の樹脂層3、第2の樹脂層4は、固形または半固形の樹脂組成物で構成されており、Bステージ状態である。
なお、第1の樹脂層3、第2の樹脂層4は液状の樹脂組成物であってもよい。
また、シート部5a、5bにおける各樹脂層3,4の厚みは、たとえば、3〜60μm、好ましくは5〜30μmである。さらに、金属層12の厚みは、たとえば、1〜70μmである。
供給手段32よりも、シート搬送方向下流側には、図5に示すチャンバ7が配置されている。繊維基材2およびシート部5a、5bは、搬送手段6(ここでは、たとえば、ベルトコンベア63)により、チャンバ7へ搬送される。
ベルトコンベア63は、チャンバ7を介してその両側にそれぞれ配置されている。このベルトコンベア63は、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを一括して図中の左側から右側(長手方向に沿って)、すなわち、水平方向に搬送することができる。すなわち、ベルトコンベア63は、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとをチャンバ7内に供給するとともに、チャンバ7から繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを送り出す。
ベルトコンベア63は、チャンバ7を介してその両側にそれぞれ配置されている。このベルトコンベア63は、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを一括して図中の左側から右側(長手方向に沿って)、すなわち、水平方向に搬送することができる。すなわち、ベルトコンベア63は、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとをチャンバ7内に供給するとともに、チャンバ7から繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを送り出す。
また、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとは、ベルトコンベア63により搬送されるときには、第1のシート部5aの第1の樹脂層3に繊維基材2の上面が対向し、第2のシート部5bの第2の樹脂層4に繊維基材2の下面が対向した状態となっている。
チャンバ7では、搬送手段6により搬送された繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが対向状態を維持したまま通過し、その際にこれらが圧着される。
チャンバ7は、上下方向に互いに接近/離間する上側構造体(第一の構造体)71と下側構造体(第二の構造体)72とで構成されている。
上側構造体71は、天板711と、天板711の縁部にその全周にわたって形成された側壁712とを有している。側壁712は、天板711の縁部から、下方に向かって突出している。下側構造体72は、底板721と、底板721の縁部にその全周にわたって形成された側壁722とを有している。側壁722は、底板721の縁部から、上方に向かって突出している。
上側構造体71は、天板711と、天板711の縁部にその全周にわたって形成された側壁712とを有している。側壁712は、天板711の縁部から、下方に向かって突出している。下側構造体72は、底板721と、底板721の縁部にその全周にわたって形成された側壁722とを有している。側壁722は、底板721の縁部から、上方に向かって突出している。
上側構造体71と下側構造体72とが所定距離以上、離間した状態(以下「開状態」と言う)では、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとをこれらの構造体71,72の内側に送り込むことができ、また、これらの構造体71,72の外側に向かって送り出すこともできる。チャンバ7では、上側構造体71と下側構造体72との間の図中左側の部分が入口73となり、右側の部分が出口74となる。より詳細に説明すると、繊維基材2等の搬送方向と直交する上側構造体71の一対の側壁712のうち、搬送方向上流側に配置された側壁712Aと、繊維基材2等の搬送方向と直交する下側構造体72の一対の側壁722のうち、搬送方向上流側に配置された側壁722Aとで前記入口が区画される。また、繊維基材2等の搬送方向と直交する上側構造体71の一対の側壁712のうち、搬送方向下流側に配置された側壁712Bと、繊維基材2等の搬送方向と直交する下側構造体72の一対の側壁722のうち、搬送方向下流側に配置された側壁722Bとで前記出口が区画される。側壁712A,722Aの対向する端面間が入口となり、側壁712B,722Bの対向する端面間が出口である。
上側構造体71および下側構造体72の構成材料としては、特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の各種金属、またはこれらを含む合金が挙げられる。
上側構造体71の入口73を区画する部分(すなわち、側壁712Aの端面)、出口74を区画する部分(すなわち、側壁712Bの端面)には、それぞれ、弾性材料で構成されたシール部材75が設置されている。また、下側構造体72の入口73を区画する部分(すなわち、側壁722Aの端面)、出口74を区画する部分(すなわち、側壁722Bの端面)にも、それぞれ、弾性材料で構成されたシール部材76が設置されている。シール部材75および76は、それぞれ、その横断面形状が円形をなす部材である。シール部材75は、上側構造体71の側壁712A,712Bの下部に固定され、シール部材76は、下側構造体72の側壁722A,722Bの上部に固定されている。
そして、図6〜図8に示すように、上側構造体71と下側構造体72とが接近した状態(以下「閉状態」と言う)で、シール部材75とシール部材76とが繊維基材2の含浸部21を挟持する。すなわち、シール部材75が含浸部21の表面側に密着し、シール部材76が含浸部21の裏面側に密着する。より詳細に説明すると、上側構造体71の前記入口を区画する部分および下側構造体72の前記入口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、含浸部21を挟む。また、上側構造体71の前記出口を区画する部分および下側構造体72の前記出口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、他の含浸部21を挟む。
これにより、上側構造体71と下側構造体72とで画成された空間77、すなわち、チャンバ7内の気密性が維持される。このとき、減圧手段8が作動することにより、空間77内を減圧することができる。
なお、ここでは、図示しないが、上側構造体71の4枚の側壁のうち、側壁712A,712B以外の側壁の下端部にも、シール部材が配置されている。同様に、下側構造体72の4枚の側壁のうち、側壁722A,722B以外の側壁の上端部にもシール部材が配置されている。これにより、チャンバ7内の気密性を保つことができる。
シール部材75および76の構成材料としては、特に限定されず、例えば、天然ゴム、
イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプ
レンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレ
タンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料(特に加硫処理したもの)
や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素
化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの1種または
2種以上を混合して用いることができる。
これにより、上側構造体71と下側構造体72とで画成された空間77、すなわち、チャンバ7内の気密性が維持される。このとき、減圧手段8が作動することにより、空間77内を減圧することができる。
なお、ここでは、図示しないが、上側構造体71の4枚の側壁のうち、側壁712A,712B以外の側壁の下端部にも、シール部材が配置されている。同様に、下側構造体72の4枚の側壁のうち、側壁722A,722B以外の側壁の上端部にもシール部材が配置されている。これにより、チャンバ7内の気密性を保つことができる。
シール部材75および76の構成材料としては、特に限定されず、例えば、天然ゴム、
イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプ
レンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレ
タンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料(特に加硫処理したもの)
や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素
化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの1種または
2種以上を混合して用いることができる。
減圧手段8は、チャンバ7内を負圧に減圧するものであり、ポンプ81および接続管(チューブ)82を2組有している。
一方の組(図中の上側)の接続管82は、上側構造体71の天板711に接続され、天板711に開口している。これにより、当該接続管82がチャンバ7内に連通する。この接続管82を介して一方の組のポンプ81が上側構造体71と接続される。
他方の組(図中の下側)の接続管82は、下側構造体72の底板721に接続され、底板721に開口している。これにより、当該接続管82がチャンバ7内に連通する。この接続管82を介して他方の組のポンプ81が下側構造体72と接続される。
各ポンプ81は、それぞれ、チャンバ7の外側に設置され、例えば真空ポンプが適用される。各接続管82は、それぞれ、例えばステンレス鋼等のような金属材料で構成された硬質管である。
そして、図7、図8に示すように、チャンバ7が閉状態で各ポンプ81をそれぞれ作動させることにより、各接続管82を介して空間77内の空気Gを吸引することができ、よって、空間77を確実に減圧することができる。
加圧手段9は、閉状態のチャンバ7内で、対向状態の繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを一括して、その厚さ方向に加圧するものである(図8参照)。
加圧手段9は、上側押圧部材(第一押圧部材)91と、上側押圧部材91に連結されたシリンダ92と、下側押圧部材(第二押圧部材)93と、下側押圧部材93に連結されたシリンダ94とを有している。
なお、積層シート製造装置30は、シリンダ92,94のいずれか一方のみを有するものであってもよい。すなわち、上側押圧部材91および下側押圧部材93のうち、いずか一方のみが駆動することで、押圧部材91,93が接近、離間するものであってもよい。
なお、積層シート製造装置30は、シリンダ92,94のいずれか一方のみを有するものであってもよい。すなわち、上側押圧部材91および下側押圧部材93のうち、いずか一方のみが駆動することで、押圧部材91,93が接近、離間するものであってもよい。
上側押圧部材91は、チャンバ7内に位置し、第1のシート部5aをその上側から押圧する部材である。上側押圧部材91は、平面矩形の板状をなし、その全長(繊維基材2等の搬送方向に沿った長さ)が、積層シート40を切断してなるプリプレグ1(あるいは第1のシート部5a)の全長とほぼ同じかまたはそれよりも若干短い。また、上側押圧部材91の幅(図5の紙面奥行き方向の長さ)は、プリプレグ1(積層シート40)の幅よりも広い。
上側押圧部材91の上面には、シリンダ92が連結されている。シリンダ92は、上側押圧部材91を下側押圧部材93に対して接近、離間させるための駆動手段である。シリンダ92は、出没自在なロッド921を有し、当該ロッド921の出没により上側押圧部材91を上下方向に移動させることができる。そして、上側押圧部材91が下方に移動したときに、第1のシート部5aをその上側から押圧することができる。なお、シリンダ92は、ロッド921が上側構造体71の天板711を貫通しており、ほとんどの部分がチャンバ7の外側に位置している。
下側押圧部材93は、チャンバ7内に位置し、第2のシート部5bをその下側から押圧する部材である。下側押圧部材93は、上側押圧部材91と同様に、平面矩形の板状であり、その全長が、積層シート40を切断してなるプリプレグ1(あるいは第2のシート部5b)の全長とほぼ同じかまたはそれよりも若干短い。また、下側押圧部材93の幅は、プリプレグ1の幅よりも広い。
下側押圧部材93の下面には、シリンダ94が連結されている。シリンダ94は、下側押圧部材93を上側押圧部材91に対して接近、離間させるための駆動手段である。シリンダ94は、出没自在なロッド941を有し、当該ロッド941の出没により下側押圧部材93を上下方向に移動させることができる。そして、下側押圧部材93が上方に移動したときに、第2のシート部5bをその下側から押圧することができる。なお、シリンダ94は、ロッド941が下側構造体72の底板721を貫通しており、ほとんどの部分がチャンバ7の外側に位置している。
シリンダ92は、そのロッド921の突出量、すなわち、圧力の大きさを調整可能に構成されており、シリンダ94も、そのロッド941の突出量、すなわち、圧力の大きさを調整可能に構成されている。これにより、繊維基材2に対する、第1のシート部5aの第1の樹脂層3の含浸の程度(第1の含浸部301の平均厚さ)と、第2のシート部5bの第2の樹脂層4の含浸の程度(第2の含浸部401の平均厚さ)とを所望の大きさに調整することができる。
上側押圧部材91および下側押圧部材93の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等のような金属材料を用いることができる。また、金属材料にゴム、ガラス板、特に表面平滑度の高い部材を対向する面に張り付けることもできる。これにより、さらに、平滑性に優れた積層シート40を得ることができる。
上側押圧部材91および下側押圧部材93の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等のような金属材料を用いることができる。また、金属材料にゴム、ガラス板、特に表面平滑度の高い部材を対向する面に張り付けることもできる。これにより、さらに、平滑性に優れた積層シート40を得ることができる。
シリンダ92、94としては、特に限定されず、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダ
を用いることができる。
を用いることができる。
また、上側押圧部材91および下側押圧部材93には、それぞれ、例えば電熱線で構成されたヒータ95(加熱手段)が内蔵されている。これにより、上側押圧部材91を介して第1の支持体5aを確実に加熱することができるとともに、下側押圧部材93を介して第2のシート部5bを確実に加熱することができる。
ヒータ95は、本実施形態では上側押圧部材91および下側押圧部材93の双方に内蔵されているが、これに限定されず、例えば、上側押圧部材91および下側押圧部材93のうちの一方にのみ内蔵されていてもよい。
さらに、図5に示すように、積層シート製造装置30は、検出手段96と、判別手段97と、制御手段98とを備える。
検出手段96は、隣接する第1のシート部5a間の隙間(隣接する第2のシート部5b間の隙間)である含浸部21の位置を検出する。検出手段96としては、CCDカメラ等があげられる。
判別手段97は、チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部(含浸部21間の領域)と、各シート部5a、5bとが搬送されたか否かを判別する。具体的には、判別手段97では、検出手段96で検出した含浸部21の位置が所定であるかどうかを判別する。ここでいう所定の位置とは、含浸部21が上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の前記入口を区画する部分と対向する位置である。
換言すると、含浸部21が上側構造体71の側壁712Aに設けられたシール部材75と対向し、含浸部21が下側構造体72の側壁722Aに設けられたシール部材76と対向する位置である。
制御手段98は、判別手段97で、チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部と、シート部5a、5bとが搬送されたと判別された場合、すなわち、含浸部21が前述した所定の位置にあると判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止する。一方で、制御手段98は、判別手段97で、前記チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部と、シート部5a、5bとが搬送されたと判別されない場合、すなわち、含浸部21が所定の位置にないと判別された場合に搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止しないよう制御する。
検出手段96は、隣接する第1のシート部5a間の隙間(隣接する第2のシート部5b間の隙間)である含浸部21の位置を検出する。検出手段96としては、CCDカメラ等があげられる。
判別手段97は、チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部(含浸部21間の領域)と、各シート部5a、5bとが搬送されたか否かを判別する。具体的には、判別手段97では、検出手段96で検出した含浸部21の位置が所定であるかどうかを判別する。ここでいう所定の位置とは、含浸部21が上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の前記入口を区画する部分と対向する位置である。
換言すると、含浸部21が上側構造体71の側壁712Aに設けられたシール部材75と対向し、含浸部21が下側構造体72の側壁722Aに設けられたシール部材76と対向する位置である。
制御手段98は、判別手段97で、チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部と、シート部5a、5bとが搬送されたと判別された場合、すなわち、含浸部21が前述した所定の位置にあると判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止する。一方で、制御手段98は、判別手段97で、前記チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部と、シート部5a、5bとが搬送されたと判別されない場合、すなわち、含浸部21が所定の位置にないと判別された場合に搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止しないよう制御する。
なお、本実施形態では、検出手段96により、チャンバ7入口側の含浸部21の位置を検出したが、これに限らず、チャンバ7出口側の含浸部21の位置を検出するようにしてもよい。この場合には、判別手段97では、含浸部21が、上側構造体71の前記出口を区画する部分および下側構造体72の前記出口を区画する部分と対向する位置にあるかどうか判別する。すなわち、含浸部21が、上側構造体71の側壁712Bに設けられたシール部材75と対向し、含浸部21が下側構造体72の側壁722Bに設けられたシール部材76と対向する位置にあるかどうかを検出する。
そして、制御手段98では、判別手段97で含浸部21が所定の位置にあると判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止し、含浸部21が所定の位置にないと判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止しない。
さらに、検出手段96により、チャンバ7入口側の含浸部21の位置、チャンバ7出口側の含浸部21の位置の双方を検出してもよい。
そして、制御手段98では、判別手段97で含浸部21が所定の位置にあると判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止し、含浸部21が所定の位置にないと判別された場合に、搬送手段6のベルトコンベア63の駆動を停止しない。
さらに、検出手段96により、チャンバ7入口側の含浸部21の位置、チャンバ7出口側の含浸部21の位置の双方を検出してもよい。
次に、積層シート製造装置30の作動状態、すなわち、積層シート製造装置30により積層シート40が製造される状態(過程)について、図3〜図11を参照しつつ説明する。
はじめに、積層シート40の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の積層シート40の製造方法は、長尺な繊維基材2を用意する工程と、
繊維基材2内部に有機材料を含浸させ、繊維基材2の幅方向に延在する含浸部21を、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて形成する工程と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層3,4とが対向するように、繊維基材2上に樹脂層3,4を供給する工程と、繊維基材2および樹脂層3,4を、前記繊維基材2の長手方向に沿って、チャンバ7内にむけて、搬送する工程と、チャンバ7内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層3,4が位置し、繊維基材2の前記含浸部21間の領域よりも、搬送方向下流側および上流側に位置する前記繊維基材2が前記チャンバ7から、露出した状態で、繊維基材2および前記樹脂層3,4の搬送を停止する工程と、チャンバ7内を減圧し、前記チャンバ7内の繊維基材2および樹脂層3,4を加熱して、前記繊維基材2内部に前記樹脂層3,4を含浸させる工程とを含む。
本実施形態の積層シート40の製造方法は、長尺な繊維基材2を用意する工程と、
繊維基材2内部に有機材料を含浸させ、繊維基材2の幅方向に延在する含浸部21を、繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて形成する工程と、繊維基材2の含浸部21間の領域と、樹脂層3,4とが対向するように、繊維基材2上に樹脂層3,4を供給する工程と、繊維基材2および樹脂層3,4を、前記繊維基材2の長手方向に沿って、チャンバ7内にむけて、搬送する工程と、チャンバ7内に、繊維基材2の前記含浸部21間の領域および前記樹脂層3,4が位置し、繊維基材2の前記含浸部21間の領域よりも、搬送方向下流側および上流側に位置する前記繊維基材2が前記チャンバ7から、露出した状態で、繊維基材2および前記樹脂層3,4の搬送を停止する工程と、チャンバ7内を減圧し、前記チャンバ7内の繊維基材2および樹脂層3,4を加熱して、前記繊維基材2内部に前記樹脂層3,4を含浸させる工程とを含む。
次に、積層シート40の製造方法について詳細に説明する。
はじめに、長尺な繊維基材2を用意して、図3に示すように、含浸部形成手段31により、含浸部21を形成する。図示しないローラに巻回された繊維基材2を前記ローラから送り出し、ベルトコンベア61で繊維基材2を搬送する。そして、所定の間隔で搬送を停止する。搬送が停止した後、塗布手段311により、繊維基材2の幅方向全体にわたって、有機材料を塗布する。再度、繊維基材2を搬送して、繊維基材2内部に含浸した有機材料が硬化手段312に対向した状態で繊維基材2の搬送を停止する。そして、硬化手段312で有機材料を硬化して含浸部21を形成する。なお、硬化手段312で有機材料を硬化している間に、繊維基材2の他の領域に、塗布手段311により、有機材料を塗布しておく。
このような作業を繰り返して繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて含浸部21を形成する。
はじめに、長尺な繊維基材2を用意して、図3に示すように、含浸部形成手段31により、含浸部21を形成する。図示しないローラに巻回された繊維基材2を前記ローラから送り出し、ベルトコンベア61で繊維基材2を搬送する。そして、所定の間隔で搬送を停止する。搬送が停止した後、塗布手段311により、繊維基材2の幅方向全体にわたって、有機材料を塗布する。再度、繊維基材2を搬送して、繊維基材2内部に含浸した有機材料が硬化手段312に対向した状態で繊維基材2の搬送を停止する。そして、硬化手段312で有機材料を硬化して含浸部21を形成する。なお、硬化手段312で有機材料を硬化している間に、繊維基材2の他の領域に、塗布手段311により、有機材料を塗布しておく。
このような作業を繰り返して繊維基材2の長手方向に所定の間隔をあけて含浸部21を形成する。
含浸部21が形成された繊維基材2を含浸部形成手段31から、供給手段32までベルトコンベア61および搬送ローラ62(図4参照)で搬送する。
そして、繊維基材2を搬送しながらあるいは、搬送を一時停止して、図4に示すように、供給手段32により、シート部5aの樹脂層3が繊維基材2の含浸部21間の領域に接触するように、シート部5aを、繊維基材2の含浸部21間の領域の表面上に供給する。一方で、供給手段32により、繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面と、シート部5bの樹脂層4とが接触するように、シート部5bを繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面上に供給する。
具体的には、前述したように、図示しない供給ローラから、シート部5aとなる長尺の第一シートを供給し、裁断手段322により所定の長さで裁断する。同様に、図示しない供給ローラから、シート部5bとなる長尺の第二シートを供給し、裁断手段322により所定の長さで裁断する。
シート部5a、5bは、一対のローラ321間に繊維基材2とともに供給されて、繊維基材2の表裏面にそれぞれ配置される。
なお、搬送時に、繊維基材2に対するシート部5aの位置ずれが生じないように、繊維基材2に対して、各シート部5aの一部を固定するとともに他の一部を固定しない状態としておくことが好ましい。具体的には、たとえば、各シート部5aの搬送方向下流側の端部を繊維基材2に圧着固定することが好ましい。
同様に、繊維基材2に対して、シート部5bの一部を固定するとともに他の一部を固定しない状態としておくことが好ましい。具体的には、たとえば、シート部5bの搬送方向下流側の端部を繊維基材2に圧着固定することが好ましい。
供給手段32により、含浸部21間の領域に対して、シート部5a、5bが配置される。繊維基材2の上面側には、長手方向に沿って複数の第1のシート部5aが含浸部21を介して隣接して配置され、下面側にも複数の第2のシート部5bが含浸部21を介して隣接して配置されることとなる。隣接する第1のシート部5a間において含浸部21が露出し、さらに、隣接する第2のシート部5b間において含浸部21が露出する。
このようにして、シート部5a、5bが配置された繊維基材2は、ベルトコンベア63により、チャンバ7内に搬送されることとなる。
そして、繊維基材2を搬送しながらあるいは、搬送を一時停止して、図4に示すように、供給手段32により、シート部5aの樹脂層3が繊維基材2の含浸部21間の領域に接触するように、シート部5aを、繊維基材2の含浸部21間の領域の表面上に供給する。一方で、供給手段32により、繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面と、シート部5bの樹脂層4とが接触するように、シート部5bを繊維基材2の含浸部21間の領域の裏面上に供給する。
具体的には、前述したように、図示しない供給ローラから、シート部5aとなる長尺の第一シートを供給し、裁断手段322により所定の長さで裁断する。同様に、図示しない供給ローラから、シート部5bとなる長尺の第二シートを供給し、裁断手段322により所定の長さで裁断する。
シート部5a、5bは、一対のローラ321間に繊維基材2とともに供給されて、繊維基材2の表裏面にそれぞれ配置される。
なお、搬送時に、繊維基材2に対するシート部5aの位置ずれが生じないように、繊維基材2に対して、各シート部5aの一部を固定するとともに他の一部を固定しない状態としておくことが好ましい。具体的には、たとえば、各シート部5aの搬送方向下流側の端部を繊維基材2に圧着固定することが好ましい。
同様に、繊維基材2に対して、シート部5bの一部を固定するとともに他の一部を固定しない状態としておくことが好ましい。具体的には、たとえば、シート部5bの搬送方向下流側の端部を繊維基材2に圧着固定することが好ましい。
供給手段32により、含浸部21間の領域に対して、シート部5a、5bが配置される。繊維基材2の上面側には、長手方向に沿って複数の第1のシート部5aが含浸部21を介して隣接して配置され、下面側にも複数の第2のシート部5bが含浸部21を介して隣接して配置されることとなる。隣接する第1のシート部5a間において含浸部21が露出し、さらに、隣接する第2のシート部5b間において含浸部21が露出する。
このようにして、シート部5a、5bが配置された繊維基材2は、ベルトコンベア63により、チャンバ7内に搬送されることとなる。
なお、前述したように、繊維基材2の搬送方向に沿った端面(TD方向の端部の端面)は、第1のシート部5aあるいは第2のシート部5bにより被覆されておらず、露出した状態となっている。
図5に示すように、ベルトコンベア63により、チャンバ7内に繊維基材2、第1のシート部5aおよび第2のシート部5bを搬送する。このとき、チャンバ7は、開状態となっている。検出手段96において、含浸部21の位置を検出する。そして、判別手段97で、検出手段96で検出した含浸部21が所定の位置にあるかどうかを判別する。判別手段97で、含浸部21が所定の位置にあると判定された場合、すなわち、チャンバ7内の所定位置に繊維基材2の一部と、シート部5a、5bとが搬送されたと判別された場合に、ベルトコンベア63の駆動を停止する。この停止状態は、チャンバ7内の繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが接合するまで維持される。
図5に示すように、チャンバ7は、開状態となっており、入口73を介して、対向状態の繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが挿入されている。なお、繊維基材2の一部はチャンバ7内に位置するものの、繊維基材2の他の一部は、チャンバ7よりも搬送方向下流側および上流側に位置し、チャンバ7から露出している。
また、チャンバ7に位置するシート部5a、5b以外の他のシート部5a、5bはチャンバ7外部に位置している。
図5に示すように、チャンバ7は、開状態となっており、入口73を介して、対向状態の繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが挿入されている。なお、繊維基材2の一部はチャンバ7内に位置するものの、繊維基材2の他の一部は、チャンバ7よりも搬送方向下流側および上流側に位置し、チャンバ7から露出している。
また、チャンバ7に位置するシート部5a、5b以外の他のシート部5a、5bはチャンバ7外部に位置している。
このとき、上側押圧部材91および下側押圧部材93にそれぞれ内蔵されている各ヒータ95が予め作動している。これにより、上側押圧部材91および下側押圧部材93がそれぞれ熱を帯びた状態となる。
次に、図6に示すように、上側構造体71と下側構造体72を接近させて、チャンバ7を閉状態とする。このとき、前述したように、チャンバ7の上側構造体71のシール部材75と、下側構造体72のシール部材76とで、含浸部21が挟持される。これにより、チャンバ7の気密性が保たれる。
繊維基材2には、その長手方向に連通するとともに、表裏面に連通する孔が形成されており、繊維基材2は多孔質基材である。そのため、チャンバ7内部と外部とに渡って繊維基材2が配置されている場合、繊維基材2内部の孔を通して、チャンバ7内部と外部が連通してしまう。
これに対し本実施形態では、繊維基材2の幅方向に延びる含浸部21が繊維基材2に形成されているため、チャンバ7内に位置する繊維基材2内部が、チャンバ7外部に位置する繊維基材2内部と連通しにくくなる。含浸部21により、チャンバ7内部への気体の流入経路の少なくとも一部が遮断されることとなり、チャンバ7内部の気体が繊維基材2を通じてチャンバ7外部に漏れることが抑制できる。そのため、チャンバ7内部を減圧しやすくすることができるとともに、高真空とすることができる。
特に、本実施形態ではチャンバ7の上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の入口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、含浸部21を挟んでいる。さらに、上側構造体71の出口を区画する部分および下側構造体72の出口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、他の含浸部21を挟んでいる。これにより、含浸部21と、上側構造体71、下側構造体72、シール部材75,76で密閉空間を形成することができ、チャンバ7内部の気体が繊維基材2を通じてチャンバ7外部に漏れることを確実に抑制できる。
このようにチャンバ7内部が減圧しやすくなるので、チャンバ7内を迅速に減圧でき、プリプレグの生産性を向上することができる。
さらには、チャンバ7内を高真空化できるので、樹脂層を繊維基材2内部に含浸する際に、繊維基材2中に残存した気体が気泡となってしまうことを抑制できる。これにより、ボイドの数が低減されたプリプレグを製造することができる。
繊維基材2には、その長手方向に連通するとともに、表裏面に連通する孔が形成されており、繊維基材2は多孔質基材である。そのため、チャンバ7内部と外部とに渡って繊維基材2が配置されている場合、繊維基材2内部の孔を通して、チャンバ7内部と外部が連通してしまう。
これに対し本実施形態では、繊維基材2の幅方向に延びる含浸部21が繊維基材2に形成されているため、チャンバ7内に位置する繊維基材2内部が、チャンバ7外部に位置する繊維基材2内部と連通しにくくなる。含浸部21により、チャンバ7内部への気体の流入経路の少なくとも一部が遮断されることとなり、チャンバ7内部の気体が繊維基材2を通じてチャンバ7外部に漏れることが抑制できる。そのため、チャンバ7内部を減圧しやすくすることができるとともに、高真空とすることができる。
特に、本実施形態ではチャンバ7の上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の入口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、含浸部21を挟んでいる。さらに、上側構造体71の出口を区画する部分および下側構造体72の出口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、他の含浸部21を挟んでいる。これにより、含浸部21と、上側構造体71、下側構造体72、シール部材75,76で密閉空間を形成することができ、チャンバ7内部の気体が繊維基材2を通じてチャンバ7外部に漏れることを確実に抑制できる。
このようにチャンバ7内部が減圧しやすくなるので、チャンバ7内を迅速に減圧でき、プリプレグの生産性を向上することができる。
さらには、チャンバ7内を高真空化できるので、樹脂層を繊維基材2内部に含浸する際に、繊維基材2中に残存した気体が気泡となってしまうことを抑制できる。これにより、ボイドの数が低減されたプリプレグを製造することができる。
次に、図7に示すように、減圧手段8を作動させて、チャンバ7に対する減圧を開始する。減圧は、シリンダ92の作動により上側押圧部材91を下方に移動させ、シリンダ94の作動により下側押圧部材93を上方に移動させて、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとを一括して加圧するのに先立って、行われる。
これにより、空間77が減圧状態となり、当該空間77内に生じた減圧力(負圧)によって、繊維基材2と第1の樹脂層3との圧着と、繊維基材2と第2の樹脂層4との圧着とが補助される。本実施形態では、前述したように、シート部5aの一部が繊維基材2に固定され、他の一部が繊維基材2に対して固定されていない状態である。同様に、シート部5bの一部が繊維基材2に固定され、他の一部が繊維基材2に対して固定されていない状態である。
チャンバ7内を減圧することで、シート部5a、5bの繊維基材2に固定されていない領域が繊維基材2に確実に接触することとなる。
さらに、減圧手段8を作動させることで、繊維基材2内部の気体(空気)が吸引されて、繊維基材2内部も減圧されることとなる。図11に示すように、チャンバ内に位置する繊維基材2の搬送方向に沿った端面は、シート部5a、5bにより被覆されておらず、露出しているので、繊維基材2の搬送方向に沿った端面から、繊維基材2内部の気体が減圧手段により、吸引されることとなる。
なお、繊維基材2内の気体は、繊維基材2とシート部5aとの間の隙間、繊維基材2とシート部5bとの間の隙間からも減圧手段8により吸引される。
これに加えて、前述したように、チャンバ7内に位置する繊維基材2の搬送方向下流側および上流側の領域に、樹脂層3,4が含浸しており、樹脂層3,4により封止された状態となっているので、チャンバ7内に位置する繊維基材2内部の気体を確実に吸引することができ、繊維基材2内部が減圧される。
なお、繊維基材2の搬送方向に沿った端部は、チャンバ7内部に位置し、チャンバ7からは露出しない。
これにより、空間77が減圧状態となり、当該空間77内に生じた減圧力(負圧)によって、繊維基材2と第1の樹脂層3との圧着と、繊維基材2と第2の樹脂層4との圧着とが補助される。本実施形態では、前述したように、シート部5aの一部が繊維基材2に固定され、他の一部が繊維基材2に対して固定されていない状態である。同様に、シート部5bの一部が繊維基材2に固定され、他の一部が繊維基材2に対して固定されていない状態である。
チャンバ7内を減圧することで、シート部5a、5bの繊維基材2に固定されていない領域が繊維基材2に確実に接触することとなる。
さらに、減圧手段8を作動させることで、繊維基材2内部の気体(空気)が吸引されて、繊維基材2内部も減圧されることとなる。図11に示すように、チャンバ内に位置する繊維基材2の搬送方向に沿った端面は、シート部5a、5bにより被覆されておらず、露出しているので、繊維基材2の搬送方向に沿った端面から、繊維基材2内部の気体が減圧手段により、吸引されることとなる。
なお、繊維基材2内の気体は、繊維基材2とシート部5aとの間の隙間、繊維基材2とシート部5bとの間の隙間からも減圧手段8により吸引される。
これに加えて、前述したように、チャンバ7内に位置する繊維基材2の搬送方向下流側および上流側の領域に、樹脂層3,4が含浸しており、樹脂層3,4により封止された状態となっているので、チャンバ7内に位置する繊維基材2内部の気体を確実に吸引することができ、繊維基材2内部が減圧される。
なお、繊維基材2の搬送方向に沿った端部は、チャンバ7内部に位置し、チャンバ7からは露出しない。
次に、図8に示すように、減圧手段8の作動による減圧状態を維持しつつ、下側押圧部材93を上方に移動させた後、上側押圧部材91を下方に移動させる。これにより、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが一括して加圧される。
また、前述したように、上側押圧部材91および下側押圧部材93は、それぞれ、熱を帯びた状態となっている。これにより、第1のシート部5aでは、金属層12を介して第1の樹脂層3全体が加熱される。この加熱により、第1の樹脂層3が溶融されて、繊維基材2に圧着(融着)し、さらには、繊維基材2内部に樹脂層3が含浸されることとなる。また、第2のシート部5bでも、金属層12を介して第2の樹脂層4全体が加熱される。この加熱により、第2の樹脂層4が溶融されて、繊維基材2に圧着し、さらには、繊維基材2内部に樹脂層4が含浸されることとなる。
また、本実施形態では、チャンバ7内部を減圧手段により減圧した状態で、繊維基材2に樹脂層3,4を含浸させている。これにより、図11に示すように、含浸時に、繊維基材2内部の気体が減圧手段8により吸引された状態となる。そのため、繊維基材2中に残存した気体が気泡となってしまうことを抑制できる。これにより、ボイドが低減されたプリプレグを製造することができる。なお、図11は、図8のXI−XI方向の断面図である。
さらに、チャンバ7内部を減圧手段8により減圧した状態で、繊維基材2に樹脂層3,4を含浸させている。換言すると、繊維基材2内部の気体が減圧手段8で吸引された状態で、樹脂層を含浸させることとなるので、繊維基材2への樹脂層の含浸性を高めることができる。
さらに、チャンバ7内部を減圧手段8により減圧した状態で、繊維基材2に樹脂層3,4を含浸させている。換言すると、繊維基材2内部の気体が減圧手段8で吸引された状態で、樹脂層を含浸させることとなるので、繊維基材2への樹脂層の含浸性を高めることができる。
なお、加圧手段9、加熱手段95の作動条件、すなわち、加圧時間、加熱時間、加熱温度は、それぞれ、繊維基材2、第1の樹脂層3、第2の樹脂層4の各構成材料や厚さ等にもよるが、加圧時間としては、例えば、5〜180秒であるのが好ましく、10〜120秒であるのがより好ましい。また、加熱時間としては、例えば、5〜180秒であるのが好ましく、10〜120秒であるのがより好ましい。また、加熱温度としては、例えば、60〜150度であるのが好ましく、80〜130度であるのがより好ましい。
また、圧力としては、例えば、0.1〜3.0MPaであるのが好ましく、0.5〜1.5MPaであるのが好ましい。
次に、図9に示すように、減圧手段8の作動を停止して大気解放後、上側押圧部材91を上方に移動させるとともに、下側押圧部材93を下方に移動させる。上側構造体71と下側構造体72を離間させて、チャンバ7を開状態とする。
次に、図10に示すように、搬送手段6を作動させて、積層シート40をチャンバ7の出口74から送り出す。これに連動して、チャンバ7には、繊維基材2と第1のシート部5aと第2のシート部5bとが挿入され、再度、上述した操作を行ない、繊維基材2内部に樹脂層を含浸させる。
ここで、チャンバ7の出口74からは、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bの積層体が大気圧下に順次、送り出される。このとき、含浸部21を屈曲させて、積層シート40を折りたたみ、回収することができる。なお、本実施形態の積層シート40では、繊維基材2内部は、樹脂層3,4により完全に埋め込まれている。ただし、繊維基材2内部が樹脂層3,4に完全に埋め込まれておらず、繊維基材2内部に空隙が形成されていてもよい。
そして、チャンバ7の出口74から送り出された積層シート40は、図示しない次工程により、繊維基材2の含浸部21で切断されることとなる。これにより、プリプレグ1が得られる。このように、積層シート40からプリプレグ1を製造する際の含浸部21は切断領域として使用することができる。
なお、チャンバ7の出口74から送り出された積層シート40を折りたたまずに、すぐに含浸部21を切断してもよい。
そして、チャンバ7の出口74から送り出された積層シート40は、図示しない次工程により、繊維基材2の含浸部21で切断されることとなる。これにより、プリプレグ1が得られる。このように、積層シート40からプリプレグ1を製造する際の含浸部21は切断領域として使用することができる。
なお、チャンバ7の出口74から送り出された積層シート40を折りたたまずに、すぐに含浸部21を切断してもよい。
また、積層シート製造装置30では、含浸部21の位置を検出し、含浸部21が所定の位置にある場合に、搬送手段6の駆動を停止している。
含浸部21を、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bのチャンバ7に対する位置決めに用いることができる。これにより、1つのプリプレグ1を構成する、繊維基材2、第1のシート部5a、第2の支持体5bをチャンバ7内に確実に位置させることができ、その後の圧着を行なえば、プリプレグ1を確実に得ることができる。
含浸部21を、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bのチャンバ7に対する位置決めに用いることができる。これにより、1つのプリプレグ1を構成する、繊維基材2、第1のシート部5a、第2の支持体5bをチャンバ7内に確実に位置させることができ、その後の圧着を行なえば、プリプレグ1を確実に得ることができる。
さらに、本実施形態では、長尺状の繊維基材2をチャンバ7内に送り込んでいる。このように繊維基材2を長尺状としておくことで、繊維基材2の切断くず等の発生を抑制できる。
また、本実施形態では、有機材料を含浸させた含浸部21を形成し、この含浸部21を切断して、プリプレグ1を得ている。含浸部21を切断するため、繊維基材2の切断くず等の発生を抑制できる。
また、本実施形態では、有機材料を含浸させた含浸部21を形成し、この含浸部21を切断して、プリプレグ1を得ている。含浸部21を切断するため、繊維基材2の切断くず等の発生を抑制できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、含浸部21を構成する有機材料を、光硬化性のモノマーを含み、光を照射することで架橋反応が進行する光硬化性の有機材料としたが、これに限られるものではない。たとえば、有機材料が熱硬化性の樹脂を含み、加熱することで、架橋反応が進行し、熱硬化することで含浸部21が形成されてもよい。この場合には、硬化手段は、熱硬化させるための加熱手段を含むものとなる。
また、有機材料を、接着剤としてもよい。繊維基材2に接着剤を含浸させて、乾燥させて、含浸部21を形成する。接着剤としては、シアノアクリレート等を含み、空気中の水分と重合硬化反応するタイプのものを使用することができる。
たとえば、前記実施形態では、含浸部21を構成する有機材料を、光硬化性のモノマーを含み、光を照射することで架橋反応が進行する光硬化性の有機材料としたが、これに限られるものではない。たとえば、有機材料が熱硬化性の樹脂を含み、加熱することで、架橋反応が進行し、熱硬化することで含浸部21が形成されてもよい。この場合には、硬化手段は、熱硬化させるための加熱手段を含むものとなる。
また、有機材料を、接着剤としてもよい。繊維基材2に接着剤を含浸させて、乾燥させて、含浸部21を形成する。接着剤としては、シアノアクリレート等を含み、空気中の水分と重合硬化反応するタイプのものを使用することができる。
さらには、前記実施形態では、シール部材75とシール部材76とで含浸部21を挟んだが、これに限られるものではない。たとえば、チャンバ7内側に含浸部21が位置する状態で、チャンバ7内を減圧してもよい。このような場合においても、繊維基材2の長手方向に沿って含浸部21が離間して設けられており、長手方向に沿って所定の間隔で繊維基材2が区画される。含浸部21により、チャンバ7内部への気体の流入経路の少なくとも一部が遮断されることとなり、チャンバ7内部を減圧下しやすくなる。
さらに、前記実施形態では、繊維基材2の表裏面に樹脂層3,4を配置して、樹脂層3,4を繊維基材2内部に含浸させたが、繊維基材2の一方の面にのみ樹脂層を配置して、繊維基材2に樹脂層を含浸させてもよい。
また、前記実施形態では、シート部5a、5bは金属層12を有していたが、金属層に限らず、たとえば、樹脂層3,4を支持する樹脂製の支持基体であってもよい。この場合には、プリント配線板用のビルドアップ材として使用する積層シートを得ることができる。
また、前記実施形態では、シート部5a、5bは金属層12を有していたが、金属層に限らず、たとえば、樹脂層3,4を支持する樹脂製の支持基体であってもよい。この場合には、プリント配線板用のビルドアップ材として使用する積層シートを得ることができる。
次に、本発明の実施例ならびに比較例についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
前記実施形態と同様の方法で積層シート40を製造した。
(実施例1)
前記実施形態と同様の方法で積層シート40を製造した。
1.第1樹脂層および第2樹脂層のワニスの調製
エポキシ樹脂(エポキシ当量が530である臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名jER5046))100重量部と、硬化剤としてのジシアンジアミド(日本カーバイド社製)4重量部と、硬化促進剤としての2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成社製)0.5重量部と、無機フィラとしての球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H、平均粒径0.5μm)200重量部と、溶剤としてメチルエチルケトンとを、室温で2時間撹拌混合することで、固形分65重量%のエポキシ樹脂系ワニス(樹脂層となるもの)を調製した。
エポキシ樹脂(エポキシ当量が530である臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、商品名jER5046))100重量部と、硬化剤としてのジシアンジアミド(日本カーバイド社製)4重量部と、硬化促進剤としての2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成社製)0.5重量部と、無機フィラとしての球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H、平均粒径0.5μm)200重量部と、溶剤としてメチルエチルケトンとを、室温で2時間撹拌混合することで、固形分65重量%のエポキシ樹脂系ワニス(樹脂層となるもの)を調製した。
2.シートの製造
銅箔(幅530mm)を用い、上述ワニスをコンマコーター装置で塗工し、170℃の乾燥装置で3分間乾燥させ、厚さ29μm、幅530mmの樹脂層を形成した。このようにして得られたシートを第1のシートおよび第2のシートとして使用した。第1のシートは裁断されてシート部5aとなるものである。同様に、第2のシートは裁断されてシート部5bとなるものである。
銅箔(幅530mm)を用い、上述ワニスをコンマコーター装置で塗工し、170℃の乾燥装置で3分間乾燥させ、厚さ29μm、幅530mmの樹脂層を形成した。このようにして得られたシートを第1のシートおよび第2のシートとして使用した。第1のシートは裁断されてシート部5aとなるものである。同様に、第2のシートは裁断されてシート部5bとなるものである。
3.プリプレグの製造
前記実施形態の製造装置30を使用して、前記実施形態と同様の方法で、プリプレグを製造した。
繊維基材としてガラス織布(クロスタイプ#2116、幅530mm、厚さ90μm、坪量104g/m2)を用いた。
まず、前記実施形態と同様に、繊維基材2に対して、複数の含浸部21を形成した。含浸部21の繊維基材長手方向の幅は、25mmとした。また、含浸部21は繊維基材2の幅方向全体にわたって延在する。さらに、含浸部21間の間隔は、700mmとした(図3の距離l=700mm)。
含浸部21の材料としては、セロキサイド2021P(ダイセル化学工業製、エポキシ当量176)100重量部とリン酸系光酸発生剤(光重合開始剤)SP−150(ADEKA製)1重量部を配合したものを使用し、240mW/cm2のUV光を数秒(たとえば6.25秒)照射することで、UV硬化させた。
その後、前記実施形態と同様の方法で、第一シートおよび第二シートを裁断し、上述した第1のシート部5a、第2のシート部5bを、繊維基材2の含浸部21間の領域と対向させて、第1のシート部5a、第2のシート部5bを配置した。ここでは、第1のシート部5a、第2のシート部5bの繊維基材2長手方向の長さと、一対の含浸部21間の長さとはほとんど等しく、第1のシート部5a、第2のシート部5bは、一対の含浸部21とはほとんど重なっておらず、含浸部21は露出していた。また、繊維基材2の搬送方向に沿った端面は、第1のシート部5a、第2のシート部5bに被覆されておらず露出していた。
次に、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bをチャンバ7内に配置した。このとき、繊維基材2のチャンバ7よりも搬送方向下流側、および上流側の領域は、前記実施形態と同様、チャンバ7から外部に露出している。
次に、チャンバ7をとじて、チャンバ7の上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の入口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、含浸部21を挟んだ。さらに、上側構造体71の出口を区画する部分および下側構造体72の出口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、他の含浸部21を挟んだ。なお、チャンバ7の繊維基材搬送方向に沿った外寸は、750mmであり、チャンバ7の繊維基材搬送方向に沿った内寸(側壁712A、712B間の長さ、側壁722A,722B間の長さ)は、700mmであった。
その後、チャンバ7内を減圧した。このとき、図12に示すように、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となった。
なお、チャンバ7内に繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを配置せずに、チャンバ7内が空の状態で、チャンバ内を減圧した場合にも、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となることから、チャンバ7が空の状態と同様、チャンバ7内を減圧できていることが確認できた。
次に、90℃に加熱した上側押圧部材91および下側押圧部材93により、チャンバ7内の繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを加熱、加圧した。加熱加圧時間は30秒であり、加圧力は1.0MPaであった。
その後、上側押圧部材91および下側押圧部材93を互いに離間させて、加熱加圧を終了し、チャンバ7から、積層シート40を送出した。
積層シート40の断面を観察したところ、ボイドはほとんどないことが確認できた。
前記実施形態の製造装置30を使用して、前記実施形態と同様の方法で、プリプレグを製造した。
繊維基材としてガラス織布(クロスタイプ#2116、幅530mm、厚さ90μm、坪量104g/m2)を用いた。
まず、前記実施形態と同様に、繊維基材2に対して、複数の含浸部21を形成した。含浸部21の繊維基材長手方向の幅は、25mmとした。また、含浸部21は繊維基材2の幅方向全体にわたって延在する。さらに、含浸部21間の間隔は、700mmとした(図3の距離l=700mm)。
含浸部21の材料としては、セロキサイド2021P(ダイセル化学工業製、エポキシ当量176)100重量部とリン酸系光酸発生剤(光重合開始剤)SP−150(ADEKA製)1重量部を配合したものを使用し、240mW/cm2のUV光を数秒(たとえば6.25秒)照射することで、UV硬化させた。
その後、前記実施形態と同様の方法で、第一シートおよび第二シートを裁断し、上述した第1のシート部5a、第2のシート部5bを、繊維基材2の含浸部21間の領域と対向させて、第1のシート部5a、第2のシート部5bを配置した。ここでは、第1のシート部5a、第2のシート部5bの繊維基材2長手方向の長さと、一対の含浸部21間の長さとはほとんど等しく、第1のシート部5a、第2のシート部5bは、一対の含浸部21とはほとんど重なっておらず、含浸部21は露出していた。また、繊維基材2の搬送方向に沿った端面は、第1のシート部5a、第2のシート部5bに被覆されておらず露出していた。
次に、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bをチャンバ7内に配置した。このとき、繊維基材2のチャンバ7よりも搬送方向下流側、および上流側の領域は、前記実施形態と同様、チャンバ7から外部に露出している。
次に、チャンバ7をとじて、チャンバ7の上側構造体71の入口を区画する部分および下側構造体72の入口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、含浸部21を挟んだ。さらに、上側構造体71の出口を区画する部分および下側構造体72の出口を区画する部分で、シール部材75とシール部材76を介して、他の含浸部21を挟んだ。なお、チャンバ7の繊維基材搬送方向に沿った外寸は、750mmであり、チャンバ7の繊維基材搬送方向に沿った内寸(側壁712A、712B間の長さ、側壁722A,722B間の長さ)は、700mmであった。
その後、チャンバ7内を減圧した。このとき、図12に示すように、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となった。
なお、チャンバ7内に繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを配置せずに、チャンバ7内が空の状態で、チャンバ内を減圧した場合にも、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となることから、チャンバ7が空の状態と同様、チャンバ7内を減圧できていることが確認できた。
次に、90℃に加熱した上側押圧部材91および下側押圧部材93により、チャンバ7内の繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを加熱、加圧した。加熱加圧時間は30秒であり、加圧力は1.0MPaであった。
その後、上側押圧部材91および下側押圧部材93を互いに離間させて、加熱加圧を終了し、チャンバ7から、積層シート40を送出した。
積層シート40の断面を観察したところ、ボイドはほとんどないことが確認できた。
(参考例1)
ここでは、繊維基材2を予め、700mmに裁断し、裁断した繊維基材2の表面側に第1のシート部5aを配置した。また、裁断した繊維基材2の裏面側に第2のシート部5bを配置した。
その後、裁断された繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bをチャンバ7内に配置した。チャンバ7から、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bがはみ出すことは無かった。
次に、チャンバ7内を減圧した。このとき、図12に示すように、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となった。
次に、90℃に加熱した上側押圧部材91および下側押圧部材93により、チャンバ7内の繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを加熱、加圧した。加熱加圧時間は30秒であり、加圧力は1.0MPaであった。
その後、上側押圧部材91および下側押圧部材93を互いに離間させて、加熱加圧を終了し、チャンバ7から、裁断された繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bで構成される積層シートを送出した。
積層シートの断面を観察したところ、ボイドはほとんどないことが確認できた。
このように枚葉式で積層シートを製造した場合と、実施例1とではチャンバ7内を同程度に減圧することができ、実施例1においては、枚葉式で積層シートを製造した場合と同様の効果が得られることがわかった。
ここでは、繊維基材2を予め、700mmに裁断し、裁断した繊維基材2の表面側に第1のシート部5aを配置した。また、裁断した繊維基材2の裏面側に第2のシート部5bを配置した。
その後、裁断された繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bをチャンバ7内に配置した。チャンバ7から、繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bがはみ出すことは無かった。
次に、チャンバ7内を減圧した。このとき、図12に示すように、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、80Paに達し、平衡状態となった。
次に、90℃に加熱した上側押圧部材91および下側押圧部材93により、チャンバ7内の繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bを加熱、加圧した。加熱加圧時間は30秒であり、加圧力は1.0MPaであった。
その後、上側押圧部材91および下側押圧部材93を互いに離間させて、加熱加圧を終了し、チャンバ7から、裁断された繊維基材2、第1のシート部5a、第2のシート部5bで構成される積層シートを送出した。
積層シートの断面を観察したところ、ボイドはほとんどないことが確認できた。
このように枚葉式で積層シートを製造した場合と、実施例1とではチャンバ7内を同程度に減圧することができ、実施例1においては、枚葉式で積層シートを製造した場合と同様の効果が得られることがわかった。
(比較例1)
ここでは、含浸部21を形成しなかった。他の点は、実施例1と同様である。
この場合には、チャンバ7を減圧する際、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、533Paに達し、平衡状態となった。
このようにして製造された積層シート40の断面を観察したところ、ボイドは比較的少ないものの、実施例1よりは多くなっていた。
ここでは、含浸部21を形成しなかった。他の点は、実施例1と同様である。
この場合には、チャンバ7を減圧する際、減圧開始から30秒でチャンバ7内の圧力は、533Paに達し、平衡状態となった。
このようにして製造された積層シート40の断面を観察したところ、ボイドは比較的少ないものの、実施例1よりは多くなっていた。
G 空気
1 プリプレグ
2 繊維基材
3 第1の樹脂層
4 第2の樹脂層
5a 第1のシート部
5b 第2のシート部
6 搬送手段
7 チャンバ
8 減圧手段
9 加圧手段
12 金属層
21 含浸部
30 積層シート製造装置
31 含浸部形成手段
32 供給手段
40 積層シート
61 ベルトコンベア
62 搬送ローラ
63 ベルトコンベア
71 上側構造体
72 下側構造体
73 入口
74 出口
75 シール部材
76 シール部材
77 空間
81 ポンプ
82 接続管
91 上側押圧部材
92 シリンダ
93 下側押圧部材
94 シリンダ
95 加熱手段(ヒータ)
96 検出手段
97 判別手段
98 制御手段
311 塗布手段
312 硬化手段
321 ローラ
322 裁断手段
711 天板
712 側壁
712A 側壁
712B 側壁
721 底板
722 側壁
722A 側壁
722B 側壁
921 ロッド
941 ロッド
301 含浸部
302 非含浸部
401 含浸部
402 非含浸部
1 プリプレグ
2 繊維基材
3 第1の樹脂層
4 第2の樹脂層
5a 第1のシート部
5b 第2のシート部
6 搬送手段
7 チャンバ
8 減圧手段
9 加圧手段
12 金属層
21 含浸部
30 積層シート製造装置
31 含浸部形成手段
32 供給手段
40 積層シート
61 ベルトコンベア
62 搬送ローラ
63 ベルトコンベア
71 上側構造体
72 下側構造体
73 入口
74 出口
75 シール部材
76 シール部材
77 空間
81 ポンプ
82 接続管
91 上側押圧部材
92 シリンダ
93 下側押圧部材
94 シリンダ
95 加熱手段(ヒータ)
96 検出手段
97 判別手段
98 制御手段
311 塗布手段
312 硬化手段
321 ローラ
322 裁断手段
711 天板
712 側壁
712A 側壁
712B 側壁
721 底板
722 側壁
722A 側壁
722B 側壁
921 ロッド
941 ロッド
301 含浸部
302 非含浸部
401 含浸部
402 非含浸部
Claims (13)
- 長尺な繊維基材を用意する工程と、
前記繊維基材内部に有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて複数、形成する工程と、
前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する工程と、
前記繊維基材および前記樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、チャンバ内にむけて、搬送する工程と、
前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、
前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記繊維基材および前記樹脂層の搬送を停止する工程と、
前記チャンバ内を減圧し、前記チャンバ内の前記繊維基材および前記樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる工程とを含む積層シートの製造方法。 - 請求項1に記載の積層シートの製造方法において、
当該積層シートは、プリント配線板用である積層シートの製造方法。 - 請求項1または2に記載の積層シートの製造方法において、
前記繊維基材は、ガラス、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、アラミド樹脂ポリエステルのいずれかの材料で構成された繊維からなる積層シートの製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の積層シートの製造方法において、
前記繊維基材に樹脂層を供給する前記工程では、前記繊維基材の長手方向に沿った端面が前記樹脂層に被覆されないように、前記繊維基材上に前記樹脂層を配置し、
前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる前記工程では、
前記チャンバ内を減圧する減圧手段により、前記チャンバ内に位置する前記繊維基材の長手方向に沿った端面から、前記繊維基材内部の気体を吸引する積層シートの製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の積層シートの製造方法において、
前記チャンバは、互いに対向することで、減圧される空間を構成する第一の構造体と、第二の構造体とを備え、
前記第一の構造体および前記第二の構造体は、相対的に離間および接近可能に構成され、前記第一の構造体と、前記第二の構造体との間に入口および出口が形成され、
前記繊維基材および樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、チャンバ内にむけて、搬送する前記工程では、前記第一の構造体および前記第二の構造体を互い離間させて、前記入口から、前記チャンバ内に前記繊維基材および前記樹脂層を搬送し、
前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる前記工程では、前記第一の構造体および前記第二の構造体を接近させて、前記第一の構造体および前記第二の構造体の前記入口を区画する部分で、前記繊維基材の含浸部を挟むとともに、前記第一の構造体および前記第二の構造体の前記出口を区画する部分で、前記繊維基材の他の含浸部を挟む積層シートの製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の積層シートの製造方法において、
前記含浸部を形成する前記工程では、
硬化性の有機材料を前記繊維基材内部に含浸させた後、前記有機材料を硬化させて前記含浸部を形成する積層シートの製造方法。 - 請求項6に記載の積層シートの製造方法において、
前記硬化性の有機材料は、光硬化性の有機材料であり、
有機材料を前記繊維基材内部に含浸させた後、前記有機材料を光硬化させる積層シートの製造方法。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の積層シートの製造方法において、
前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる前記工程では、
前記チャンバ内の前記繊維基材および前記樹脂層を加圧するとともに加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる積層シートの製造方法。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の積層シートの製造方法において、
前記繊維基材に前記樹脂層を供給する前記工程では、
前記繊維基材の長手方向に隣接する一対の含浸部が露出するように、前記繊維基材に対して前記樹脂層を配置する積層シートの製造方法。 - 請求項9に記載の積層シートの製造方法において、
前記含浸部の位置を検出する工程と、
検出した前記含浸部の位置が所定の位置であるか否かを判定する工程と、
前記含浸部が所定の位置であると判定された場合に、前記繊維基材および前記樹脂層の搬送を停止する前記工程を実施し、
前記含浸部が所定の位置でないと判定された場合に、前記繊維基材および前記樹脂層の搬送を停止しない積層シートの製造方法。 - 長尺な繊維基材の内部に、前記繊維基材の長手方向に所定の間隔をあけて、有機材料を含浸させ、前記繊維基材の幅方向に延在する含浸部を複数、形成する含浸部形成手段と、
前記繊維基材の前記含浸部間の領域と、樹脂層とが対向するように、前記繊維基材の表面または裏面側に樹脂層を供給する供給手段と、
前記繊維基材および前記樹脂層が搬送されるチャンバと、
前記繊維基材および前記樹脂層を、前記繊維基材の長手方向に沿って、前記チャンバへ向けて搬送する搬送手段と、
前記チャンバ内に、前記繊維基材の前記含浸部間の領域および前記樹脂層が位置し、前記繊維基材の前記含浸部間の領域よりも搬送方向下流側の領域および上流側の領域が、前記チャンバ外部に位置する状態で、前記搬送手段の駆動を停止する制御手段と、
前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
前記チャンバ内の前記繊維基材および樹脂層を加熱して、前記繊維基材内部に前記樹脂層を含浸させる加熱手段とを含む積層シートの製造装置。 - 請求項11に記載の積層シートの製造装置において、
当該積層シートは、プリント配線板用である積層シートの製造装置。 - 請求項11または12に記載の積層シートの製造装置において、
前記チャンバは、互いに対向することで、減圧される空間を構成する第一の構造体と、第二の構造体とを備え、
前記第一の構造体および前記第二の構造体は、相対的に離間および接近可能に構成され、前記第一の構造体と、前記第二の構造体との間に入口および出口が形成され、
前記含浸部の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された前記含浸部の位置が、前記第一の構造体および前記第二の構造体の前記入口あるいは前記出口を区画する部分と対向する位置であるか否かを判別する判別手段を備え、
前記制御手段は、前記判別手段にて、前記検出手段で検出された前記含浸部の位置が、前記第一の構造体および前記第二の構造体の前記入口あるいは出口を区画する部分と対向する位置であると判定された場合に、前記搬送手段の駆動を停止し、
前記判別手段にて、前記検出手段で検出された前記含浸部の位置が、前記第一の構造体および前記第二の構造体の前記入口あるいは出口を区画する部分と対向する位置でないと判定された場合には、前記搬送手段の駆動を停止しない積層シートの製造装置。
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