プリプレグの製造方法及びプリプレグの製造装置
【課題】生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるプリプレグの製造方法を提供する。
【解決手段】縦糸１と横糸２で織られた基材３にワニス４を含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する方法に関する。前記縦糸１と前記横糸２のいずれとも平行とならないように前記ワニス４を前記基材３に接触させて含浸させる。
【解決手段】縦糸１と横糸２で織られた基材３にワニス４を含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する方法に関する。前記縦糸１と前記横糸２のいずれとも平行とならないように前記ワニス４を前記基材３に接触させて含浸させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等の材料として用いられるプリプレグの製造方法及びプリプレグの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板等の材料として用いられるプリプレグは、ガラスクロス等の基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させて半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって製造されている。そして、基材にワニスを含浸させるにあたっては、一般的にプレ含浸と浸漬（ディッピング）を組み合わせた工法が採用されている。すなわち、この工法では、基材の片面にワニスを塗布して基材の片面からワニスを基材中に含浸させるようにしてプレ含浸を行った後、この基材をワニス中に浸漬することによって、基材にワニスを含浸させるようにしている。
【０００３】
しかし、プレ含浸と浸漬を組み合わせた工法では、プリプレグの内部にボイドや未含浸部が多く残留するので、このようなプリプレグを用いて製造されたプリント配線板等の内部にもボイド等が残留するという問題がある。
【０００４】
そこで、ワニスの含浸性を向上させる工法として、基材に溶剤を含浸させた後にワニスを含浸させるという工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記の工法では、溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり、溶剤のみを先に基材に含浸させたりしなければならないため、プリプレグの生産性（生産速度）の低下やコストアップを招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−５５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるプリプレグの製造方法及びプリプレグの製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプリプレグの製造方法は、縦糸と横糸で織られた基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造するにあたって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスをカーテン状に流下するノズルを設けて形成されたカーテン塗工装置を備え、前記カーテン塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ノズルからカーテン状に流下するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスが外周面に供給されるロールを設けて形成されたロール塗工装置を備え、前記ロール塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ロールの外周面に供給されるワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスを吐出するスリット状のノズルを設けて形成されたダイ塗工装置を備え、前記ダイ塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記スリット状のノズルから吐出するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワニスが縦糸と横糸のいずれとも平行とならないように基材に接触して含浸することによって、縦糸及び横糸のいずれについても毛細管現象によりワニスが繊維方向に浸透して縦糸及び横糸の繊維中の空気を外部に押し出すことができ、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプリプレグの製造装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）はワニスが縦糸と横糸のいずれとも平行とならないように基材に接触して含浸する様子を示す説明図であり、（ｂ）はワニスが縦糸と垂直となり横糸と平行となるように基材に接触して含浸する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るプリプレグの製造装置の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、カーテン塗工装置６（カーテンコーター）と、ディップパン１１と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。なお、ディップパン１１は備えていなくてもよいが、以下ではディップパン１１を備えたものについて説明する。
【００１６】
カーテン塗工装置６は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４をカーテン状に流下するノズル５を設けて形成されている。ワニス４の流速は、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。
【００１７】
ここで、基材３としては、図４に示すように、縦糸１と横糸２で織られた長尺のものを用いる。縦糸１及び横糸２は、ガラス繊維等の無機繊維で形成されていてもよいし、アラミド繊維等の有機繊維で形成されていてもよい。よって、基材３としては、例えば、ガラスクロス（ガラス織布）やアラミド織布等を用いることができる。また、基材３の織り方は、特に限定されるものではなく、平織でも綾織でもよい。なお、基材３の縦糸１が基材３の長手方向と平行となり、基材３の横糸２が基材３の幅方向と平行となる。
【００１８】
またワニス４としては、従来と同様のものを用いることができる。例えば、ワニス４は、エポキシ樹脂やメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）やジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶剤に溶解させることによって調製することができる。ワニス４の粘度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜１００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１９】
そして、カーテン塗工装置６のノズル５の下を長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とノズル５とが平行とならないように、つまりバイアス方向にカーテン塗工装置６が設置されている。もちろん基材３の長手方向とノズル５とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００２０】
またディップパン１１は、カーテン塗工装置６によってワニス４が含浸された基材３に再度ワニス４を含浸させるものであり、上面を開口し、内部にガイドロール１４を設けて形成されている。ディップパン１１の内部には、ガイドロール１４が沈むようにワニス４が貯溜されている。このワニス４は、カーテン塗工装置６のノズル５から流下するワニス４と同じものでも異なるものでもよい。
【００２１】
また乾燥機は、ディップパン１１によってワニス４が含浸された基材３を例えば１００〜２４０℃の温度で加熱して乾燥させるものであれば、特に限定されるものではない。
【００２２】
そして、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００２３】
まず、長尺の基材３を例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、カーテン塗工装置６によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、カーテン塗工装置６のノズル５からカーテン状に流下するワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００２４】
そして、図１に示すように、カーテン塗工装置６によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３をディップパン１１のワニス４に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させる。この含浸の前に既に基材３の繊維中の空気１５は外部に押し出されているので、ディップパン１１によって基材３に再度ワニス４を含浸させても、プリプレグの内部にはボイドや未含浸部が残留しにくいものである。
【００２５】
その後、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図１に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【００２６】
図２は本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、ロール塗工装置８（ロールコーター）と、ディップパン１１と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。なお、ディップパン１１は備えていなくてもよいが、以下ではディップパン１１を備えたものについて説明する。
【００２７】
ロール塗工装置８は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４が外周面に供給されるロール７を設けて形成されている。ロール７の外周面にワニス４を供給する方法は特に限定されるものではないが、ワニス４の基材３への塗布量は１〜１００ｍＬ／ｍ２であることが好ましい。
【００２８】
ここで、基材３及びワニス４としては、既述のものを用いることができる。
【００２９】
そして、ロール塗工装置８のロール７に接触するように長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とロール７の回転軸とが平行とならないように、つまりバイアス方向にロール塗工装置８が設置されている。もちろん基材３の長手方向とロール７の回転軸とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００３０】
またディップパン１１及び乾燥機は、既述のものを用いることができる。
【００３１】
そして、図２に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００３２】
まず、長尺の基材３を例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ロール塗工装置８によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、ロール塗工装置８のロール７の外周面に供給されるワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００３３】
そして、図２に示すように、ロール塗工装置８によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３をディップパン１１のワニス４に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させる。この含浸の前に既に基材３の繊維中の空気１５は外部に押し出されているので、ディップパン１１によって基材３に再度ワニス４を含浸させても、プリプレグの内部にはボイドや未含浸部が残留しにくいものである。
【００３４】
その後、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図２に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【００３５】
図３は本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、ダイ塗工装置１０（ダイコーター）と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。
【００３６】
ダイ塗工装置１０は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４を吐出するスリット状のノズル９を設けて形成されている。ワニス４の基材３への塗布量は、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１００ｍＬ／ｍ２であることが好ましい。
【００３７】
ここで、基材３及びワニス４としては、既述のものを用いることができる。
【００３８】
そして、ダイ塗工装置１０のノズル９に対向するように長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とノズル９とが平行とならないように、つまりバイアス方向にダイ塗工装置１０が設置されている。もちろん基材３の長手方向とノズル９とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００３９】
またディップパン１１及び乾燥機は、既述のものを用いることができる。
【００４０】
そして、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００４１】
まず、長尺の基材３を必要に応じてガイドロール１４で向きを変えるなどして例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ダイ塗工装置１０によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、ダイ塗工装置１０のスリット状のノズル９から吐出するワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００４２】
そして、図３に示すようにダイ塗工装置１０によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図３に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４４】
（実施例１）
基材３として、厚さ０．１ｍｍの長尺のガラスクロスを用いた。
【００４５】
またワニス４として、エポキシ樹脂（テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂［東都化成株式会社製、商品名ＹＤＢ−５００］）を固形分として８０質量部、硬化剤（ジシアンジアミド［日本カーバイド工業株式会社製］）を３質量部、硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール［四国化成工業株式会社製］）を０．２質量部、溶剤（メチルエチルケトン（ＭＥＫ））を配合して調製された熱硬化性樹脂組成物を用いた。
【００４６】
そして、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、カーテン塗工装置６によって１０ｍｍ／ｓｅｃの流速で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３をディップパン１１のワニス４（カーテン塗工装置６のノズル５から流下するものと同じ）に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させた。そして、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００４７】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００４８】
（実施例２）
基材３及びワニス４として、実施例１と同様のものを用いた。
【００４９】
そして、図２に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ロール塗工装置８によって２０ｍＬ／ｍ２の塗布量で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３をディップパン１１のワニス４（ロール塗工装置８のロール７の外周面に供給されるものと同じ）に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させた。そして、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００５０】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５１】
（実施例３）
基材３及びワニス４として、実施例１と同様のものを用いた。
【００５２】
そして、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ダイ塗工装置１０によって２０ｍＬ／ｍ２の塗布量で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００５３】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５４】
（比較例１）
実施例１において、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５５】
（比較例２）
実施例２において、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５６】
（比較例３）
実施例３において、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５７】
そして、上記の各プリプレグについて、厚さ方向に電子線が照射される透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、気泡が残留する領域とその他の領域とを分けて２値化し、前者の領域の面積と総領域の面積との比をとることによって、総面積（ワニス４を含浸させた総面積）に対する気泡残留面積の割合（％）を求めた。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
表１から明らかなように、ワニス４が縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸すると、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができることが確認された。
【００５９】
さらにワニス４の粘度が低いほど、またワニス４が縦糸１及び横糸２となす角度が４５°に近くなるほど、ボイドや未含浸部を一層減少させることができることも確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１ 縦糸
２ 横糸
３ 基材
４ ワニス
５ ノズル
６ カーテン塗工装置
７ ロール
８ ロール塗工装置
９ ノズル
１０ ダイ塗工装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等の材料として用いられるプリプレグの製造方法及びプリプレグの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板等の材料として用いられるプリプレグは、ガラスクロス等の基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させて半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって製造されている。そして、基材にワニスを含浸させるにあたっては、一般的にプレ含浸と浸漬（ディッピング）を組み合わせた工法が採用されている。すなわち、この工法では、基材の片面にワニスを塗布して基材の片面からワニスを基材中に含浸させるようにしてプレ含浸を行った後、この基材をワニス中に浸漬することによって、基材にワニスを含浸させるようにしている。
【０００３】
しかし、プレ含浸と浸漬を組み合わせた工法では、プリプレグの内部にボイドや未含浸部が多く残留するので、このようなプリプレグを用いて製造されたプリント配線板等の内部にもボイド等が残留するという問題がある。
【０００４】
そこで、ワニスの含浸性を向上させる工法として、基材に溶剤を含浸させた後にワニスを含浸させるという工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記の工法では、溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり、溶剤のみを先に基材に含浸させたりしなければならないため、プリプレグの生産性（生産速度）の低下やコストアップを招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−５５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるプリプレグの製造方法及びプリプレグの製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプリプレグの製造方法は、縦糸と横糸で織られた基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造するにあたって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスをカーテン状に流下するノズルを設けて形成されたカーテン塗工装置を備え、前記カーテン塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ノズルからカーテン状に流下するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスが外周面に供給されるロールを設けて形成されたロール塗工装置を備え、前記ロール塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ロールの外周面に供給されるワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るプリプレグの製造装置は、縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスを吐出するスリット状のノズルを設けて形成されたダイ塗工装置を備え、前記ダイ塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記スリット状のノズルから吐出するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワニスが縦糸と横糸のいずれとも平行とならないように基材に接触して含浸することによって、縦糸及び横糸のいずれについても毛細管現象によりワニスが繊維方向に浸透して縦糸及び横糸の繊維中の空気を外部に押し出すことができ、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプリプレグの製造装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）はワニスが縦糸と横糸のいずれとも平行とならないように基材に接触して含浸する様子を示す説明図であり、（ｂ）はワニスが縦糸と垂直となり横糸と平行となるように基材に接触して含浸する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るプリプレグの製造装置の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、カーテン塗工装置６（カーテンコーター）と、ディップパン１１と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。なお、ディップパン１１は備えていなくてもよいが、以下ではディップパン１１を備えたものについて説明する。
【００１６】
カーテン塗工装置６は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４をカーテン状に流下するノズル５を設けて形成されている。ワニス４の流速は、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。
【００１７】
ここで、基材３としては、図４に示すように、縦糸１と横糸２で織られた長尺のものを用いる。縦糸１及び横糸２は、ガラス繊維等の無機繊維で形成されていてもよいし、アラミド繊維等の有機繊維で形成されていてもよい。よって、基材３としては、例えば、ガラスクロス（ガラス織布）やアラミド織布等を用いることができる。また、基材３の織り方は、特に限定されるものではなく、平織でも綾織でもよい。なお、基材３の縦糸１が基材３の長手方向と平行となり、基材３の横糸２が基材３の幅方向と平行となる。
【００１８】
またワニス４としては、従来と同様のものを用いることができる。例えば、ワニス４は、エポキシ樹脂やメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）やジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶剤に溶解させることによって調製することができる。ワニス４の粘度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜１００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１９】
そして、カーテン塗工装置６のノズル５の下を長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とノズル５とが平行とならないように、つまりバイアス方向にカーテン塗工装置６が設置されている。もちろん基材３の長手方向とノズル５とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００２０】
またディップパン１１は、カーテン塗工装置６によってワニス４が含浸された基材３に再度ワニス４を含浸させるものであり、上面を開口し、内部にガイドロール１４を設けて形成されている。ディップパン１１の内部には、ガイドロール１４が沈むようにワニス４が貯溜されている。このワニス４は、カーテン塗工装置６のノズル５から流下するワニス４と同じものでも異なるものでもよい。
【００２１】
また乾燥機は、ディップパン１１によってワニス４が含浸された基材３を例えば１００〜２４０℃の温度で加熱して乾燥させるものであれば、特に限定されるものではない。
【００２２】
そして、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００２３】
まず、長尺の基材３を例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、カーテン塗工装置６によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、カーテン塗工装置６のノズル５からカーテン状に流下するワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００２４】
そして、図１に示すように、カーテン塗工装置６によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３をディップパン１１のワニス４に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させる。この含浸の前に既に基材３の繊維中の空気１５は外部に押し出されているので、ディップパン１１によって基材３に再度ワニス４を含浸させても、プリプレグの内部にはボイドや未含浸部が残留しにくいものである。
【００２５】
その後、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図１に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【００２６】
図２は本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、ロール塗工装置８（ロールコーター）と、ディップパン１１と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。なお、ディップパン１１は備えていなくてもよいが、以下ではディップパン１１を備えたものについて説明する。
【００２７】
ロール塗工装置８は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４が外周面に供給されるロール７を設けて形成されている。ロール７の外周面にワニス４を供給する方法は特に限定されるものではないが、ワニス４の基材３への塗布量は１〜１００ｍＬ／ｍ２であることが好ましい。
【００２８】
ここで、基材３及びワニス４としては、既述のものを用いることができる。
【００２９】
そして、ロール塗工装置８のロール７に接触するように長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とロール７の回転軸とが平行とならないように、つまりバイアス方向にロール塗工装置８が設置されている。もちろん基材３の長手方向とロール７の回転軸とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００３０】
またディップパン１１及び乾燥機は、既述のものを用いることができる。
【００３１】
そして、図２に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００３２】
まず、長尺の基材３を例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ロール塗工装置８によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、ロール塗工装置８のロール７の外周面に供給されるワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００３３】
そして、図２に示すように、ロール塗工装置８によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３をディップパン１１のワニス４に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させる。この含浸の前に既に基材３の繊維中の空気１５は外部に押し出されているので、ディップパン１１によって基材３に再度ワニス４を含浸させても、プリプレグの内部にはボイドや未含浸部が残留しにくいものである。
【００３４】
その後、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図２に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【００３５】
図３は本発明に係るプリプレグの製造装置の他の一例を示すものであり、このプリプレグの製造装置は、ダイ塗工装置１０（ダイコーター）と、乾燥機（図示省略）とを備えて形成されている。
【００３６】
ダイ塗工装置１０は、基材３にワニス４を含浸させるものであり、ワニス４を吐出するスリット状のノズル９を設けて形成されている。ワニス４の基材３への塗布量は、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１００ｍＬ／ｍ２であることが好ましい。
【００３７】
ここで、基材３及びワニス４としては、既述のものを用いることができる。
【００３８】
そして、ダイ塗工装置１０のノズル９に対向するように長尺の基材３が長手方向に搬送されるが、基材３の幅方向とノズル９とが平行とならないように、つまりバイアス方向にダイ塗工装置１０が設置されている。もちろん基材３の長手方向とノズル９とは平行となっていない。このとき、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θは１０〜７０°であることが好ましく、４０〜５０°であることがより好ましい。
【００３９】
またディップパン１１及び乾燥機は、既述のものを用いることができる。
【００４０】
そして、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造することができる。
【００４１】
まず、長尺の基材３を必要に応じてガイドロール１４で向きを変えるなどして例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ダイ塗工装置１０によって基材３にワニス４を含浸させる。このとき、ダイ塗工装置１０のスリット状のノズル９から吐出するワニス４は、図４（ａ）に示すように、縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸することになる。そうすると、縦糸１及び横糸２のいずれについても毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ａ）の矢印方向）に浸透して縦糸１及び横糸２の繊維中の空気１５を外部に押し出すことができるものである。他方、図４（ｂ）に示すように、ワニス４が横糸２と平行となるように基材３に接触して含浸すると、縦糸１については、毛細管現象によりワニス４が繊維方向（図４（ｂ）の矢印方向）に浸透して縦糸１の繊維中の空気１５を外部に押し出すことはできる。しかし、横糸２については、ワニス４は繊維方向に浸透せず横糸２の繊維中の空気１５をそのまま閉じ込めてしまい、これがボイドや未含浸部としてプリプレグの内部に残留するものである。
【００４２】
そして、図３に示すようにダイ塗工装置１０によってワニス４を基材３に含浸させた後、この基材３を乾燥機によって加熱して乾燥させ、半硬化状態（Ｂステージ状態）とすることによって、プリプレグを連続的に製造することができる。このように、図３に示すプリプレグの製造装置によれば、従来のように溶剤をあらかじめ減圧脱泡処理したり溶剤のみを先に基材３に含浸させたりする必要がないので、生産性の低下やコストアップになることがなく、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができるものである。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４４】
（実施例１）
基材３として、厚さ０．１ｍｍの長尺のガラスクロスを用いた。
【００４５】
またワニス４として、エポキシ樹脂（テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂［東都化成株式会社製、商品名ＹＤＢ−５００］）を固形分として８０質量部、硬化剤（ジシアンジアミド［日本カーバイド工業株式会社製］）を３質量部、硬化促進剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール［四国化成工業株式会社製］）を０．２質量部、溶剤（メチルエチルケトン（ＭＥＫ））を配合して調製された熱硬化性樹脂組成物を用いた。
【００４６】
そして、図１に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、カーテン塗工装置６によって１０ｍｍ／ｓｅｃの流速で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３をディップパン１１のワニス４（カーテン塗工装置６のノズル５から流下するものと同じ）に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させた。そして、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００４７】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００４８】
（実施例２）
基材３及びワニス４として、実施例１と同様のものを用いた。
【００４９】
そして、図２に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ロール塗工装置８によって２０ｍＬ／ｍ２の塗布量で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３をディップパン１１のワニス４（ロール塗工装置８のロール７の外周面に供給されるものと同じ）に浸漬させて再度ワニス４を基材３に含浸させた。そして、ガイドロール１４で向きを変えてディップパン１１のワニス４から出てきた基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００５０】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５１】
（実施例３）
基材３及びワニス４として、実施例１と同様のものを用いた。
【００５２】
そして、図３に示すプリプレグの製造装置を用いて、次のようにしてプリプレグを製造した。まず、長尺の基材３を１０ｍ／ｍｉｎの速度で長手方向に搬送しながら、ダイ塗工装置１０によって２０ｍＬ／ｍ２の塗布量で基材３にワニス４を含浸させた。その後、この基材３を乾燥機によって１５０℃の温度で加熱して乾燥させることによって、プリプレグを連続的に製造した。
【００５３】
ただし、溶剤の量を調整してワニス４の粘度を１ｍＰａ・ｓ、５０ｍＰａ・ｓ、１００ｍＰａ・ｓと変更すると共に、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θを１０°、４５°、７０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５４】
（比較例１）
実施例１において、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル５を基材３上に鉛直方向に投影して形成される直線１３とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５５】
（比較例２）
実施例２において、基材３の幅方向の直線１２と、基材３に接触するロール７の稜線１６とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５６】
（比較例３）
実施例３において、基材３の幅方向の直線１２と、ノズル９を基材３上に垂直方向に投影して形成される直線１７とのなす角度θを０°と変更して、プリプレグを製造した。
【００５７】
そして、上記の各プリプレグについて、厚さ方向に電子線が照射される透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、気泡が残留する領域とその他の領域とを分けて２値化し、前者の領域の面積と総領域の面積との比をとることによって、総面積（ワニス４を含浸させた総面積）に対する気泡残留面積の割合（％）を求めた。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
表１から明らかなように、ワニス４が縦糸１と横糸２のいずれとも平行とならないように基材３に接触して含浸すると、プリプレグの内部に残留するボイドや未含浸部を従来よりも減少させることができることが確認された。
【００５９】
さらにワニス４の粘度が低いほど、またワニス４が縦糸１及び横糸２となす角度が４５°に近くなるほど、ボイドや未含浸部を一層減少させることができることも確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１ 縦糸
２ 横糸
３ 基材
４ ワニス
５ ノズル
６ カーテン塗工装置
７ ロール
８ ロール塗工装置
９ ノズル
１０ ダイ塗工装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦糸と横糸で織られた基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造するにあたって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項２】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスをカーテン状に流下するノズルを設けて形成されたカーテン塗工装置を備え、前記カーテン塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ノズルからカーテン状に流下するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項３】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスが外周面に供給されるロールを設けて形成されたロール塗工装置を備え、前記ロール塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ロールの外周面に供給されるワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項４】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスを吐出するスリット状のノズルを設けて形成されたダイ塗工装置を備え、前記ダイ塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記スリット状のノズルから吐出するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項１】
縦糸と横糸で織られた基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造するにあたって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造方法。
【請求項２】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスをカーテン状に流下するノズルを設けて形成されたカーテン塗工装置を備え、前記カーテン塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ノズルからカーテン状に流下するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項３】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスが外周面に供給されるロールを設けて形成されたロール塗工装置を備え、前記ロール塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記ロールの外周面に供給されるワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【請求項４】
縦糸と横糸で織られた長尺の基材を長手方向に搬送しながら前記基材にワニスを含浸させた後、これを乾燥させることによってプリプレグを製造する装置において、前記ワニスを吐出するスリット状のノズルを設けて形成されたダイ塗工装置を備え、前記ダイ塗工装置によって、前記縦糸と前記横糸のいずれとも平行とならないように前記スリット状のノズルから吐出するワニスを前記基材に接触させて含浸させることを特徴とするプリプレグの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４６６３５（Ｐ２０１２−４６６３５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９９９９（Ｐ２０１０−１８９９９９）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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