塗工装置及びシートモールディングコンパウンドの製造方法
【課題】 高い粘度の流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置において、ホッパー部での流動性材料の滞留を防止して、被塗工面幅方向両端部の塗工を確実に行うことができる塗工装置を提供する。
【解決手段】 粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置１であって、前記流動性材料を貯留するホッパー部２と、ホッパー部２から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプ３と、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部４とを有し、ホッパー部２は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、ホッパー部２の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段１２が備えられていることを特徴とする。
【解決手段】 粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置１であって、前記流動性材料を貯留するホッパー部２と、ホッパー部２から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプ３と、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部４とを有し、ホッパー部２は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、ホッパー部２の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段１２が備えられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する際に使用される塗工装置に関する。さらには、前記塗工装置を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、長尺のシート材表面に樹脂材料などの流動性材料を塗工する装置として、ロールコータ、ダイコータ、バーコータ、コンマコータ、ナイフコータ等が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特に、粘度の高い流動性材料を塗工する場合には、コンマコータやナイフコータ等の接触式塗工装置が使用されることが多い。
【０００３】
ここで、粘度の高い流動性材料としては、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂などの各種樹脂材料が挙げられる。
これらの樹脂材料を利用したものとして、前記樹脂材料に充填材、硬化剤、増粘剤、着色剤などを添加し、この樹脂材料の上に細かく切断されたガラス繊維を加えてシート状に成形したシートモールディングコンパウンドが広く提供されている。
【０００４】
シートモールディングコンパウンドは、次のようにして製造される。まず、熱可塑性樹脂で構成された長尺のシート材であるキャリアフィルムの表面に不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂材料を塗工し、この上に細かく切断したガラス繊維を堆積させる。他のキャリアフィルムの表面に熱硬化性樹脂材料を塗工しておき、この他のキャリアフィルムを、熱硬化性樹脂材料を塗工した面とガラス繊維を堆積させた面とが接するように積層して多層シート材を成形する。この多層シート材を含浸装置に供給してガラス繊維を十分に熱硬化性樹脂に含浸せしめた後に加温養生することによって、シートモールディングコンパウンドが得られる。
【０００５】
このようにして製造されたシートモールディングコンパウンドは、プレス加工等によって熱圧縮成形され、例えば、浴槽やキッチンカウンターなどの製品に加工される。このシートモールディングコンパウンドは成形品を効率よく大量生産するのに適しており、住宅設備のみでなく、自動車のバンパーなどの部品やその他工業製品として幅広く使用されている。
【０００６】
近年、このシートモールディングコンパウンドに対して、成形品のさらなる強度増加や成形品表面の意匠性の向上などが要求されてきており、ガラス繊維片を複数積層させた高機能シートモールディングコンパウンドが開発されている。このような高機能シートモールディングコンパウンドでは、キャリアフィルム等を使用することなく中間樹脂層を非接触式塗工装置によって塗工する必要がある（特許文献２参照）。
【０００７】
非接触式塗工装置としては、シート材に対して流動性材料を上方から膜状に供給して塗工するカーテンコータ、スリットコータ等がある。このような非接触式塗工装置において、高粘度の樹脂材料を一様の厚みで塗工する場合には、ギアポンプ式塗工装置が適している（特許文献３参照）。
ギアポンプは、ケーシングとこのケーシング内に収容された一組のギアとを有しており、ギアの回転数に応じて樹脂材料が一定量圧送されるものである。
【０００８】
ギアポンプ式塗工装置は、樹脂材料を貯留するホッパー部と、ギアポンプ部からシート材に対して樹脂材料を吐出するスロット部とを有している。
ギアポンプ部は、複数のギアポンプユニットがシート材幅方向に向けて縦列に接続されている。
このギアポンプ部の上方にはホッパー部が配置されており、このホッパー部は、シート材幅方向に延びるように形成されている。ホッパー部の下部は、テーパー状に絞られてギアポンプ部のケーシング上端に接続されており、ホッパー部の上部が外部に開口されており、流動性材料を適宜供給できるように構成されている。
【０００９】
また、スロット部は、シート材幅方向に延びるように形成されており、ギアポンプ部下面の吐出口に接続されている。
ホッパー部内に貯留された樹脂材料は自重によってケーシング内に供給され、ギアポンプによって圧送されてスロット部を介してシート材表面に塗工される。
【００１０】
このような塗工装置においてシート材への塗工幅を小さくする場合には、スロット部の両端部にシャッター部材を嵌め込んで、スロット部両端部からの樹脂材料の吐出を防止する。
【特許文献１】特開２００２−１８３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６８５６６号公報
【特許文献３】特公平０６−１３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、粘度の高い樹脂材料をホッパー部に貯留した場合には、樹脂材料がホッパー部内壁面に付着してしまい、流動が阻害されることがある。特に、前述のようにスロット部両端部にシャッター部材を嵌め込んだ場合には、スロット部両端部からの樹脂材料の吐出が阻害されるため、ギアポンプ部両端部において樹脂材料が滞留してしまう。すると、このギアケース上部に接続されたホッパー部両端部においても樹脂材料が滞留してしまうことになる。
【００１２】
シートモールディングコンパウンドを構成する樹脂材料は、前述したように不飽和ポリエステル樹脂に炭酸カルシウムと溶剤とを添加したものであり、その粘度は１００００〜２００００ｍＰａ・ｓと非常に大きいものである。この樹脂材料がホッパー部内に滞留している場合には、含有水分によってさらに粘度が増す増粘現象や炭酸カルシウムのゲル化が生じる。このため、ホッパー部両端部で滞留した樹脂がホッパー部の側壁面や底面に固着してしまい、ケーシング内に自重落下できなくなってしまう。
【００１３】
このようにホッパー部両端部からの樹脂材料の供給が抑制されると、スロット部両端部、つまりシャッター部材近傍において樹脂材料が十分に吐出されなくなり、いわゆる膜切れ現象が生じ、所定の塗工幅での塗工ができなくなってしまう。
また、樹脂材料の一部が増粘及びゲル化した場合には、シート材に塗工した際に部分的に特性が異なる部分が生じてしまい、シートモールディングコンパウンドの品質低下を招いてしまう。
さらに、ケーシング内への樹脂材料の供給が不足すると、ケーシング内での機械的接触により発生した摩擦熱により、樹脂材料のゲル化がさらに進行してしまうといった問題があった。
【００１４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、高い粘度の流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置において、ホッパー部での流動性材料の滞留を防止して、被塗工面幅方向両端部の塗工を確実に行うことができる塗工装置を提供することを目的とする。
また、本発明の塗工装置を用いることにより、中間樹脂層を確実に塗工した高品質なシートモールディングコンパウンドを製造できるシートモールディングコンパウンドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による塗工装置は、粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置であって、前記流動性材料を貯留するホッパー部と、該ホッパー部から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプと、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部とを有し、前記ホッパー部は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、前記ホッパー部の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段が備えられていることを特徴としている。
なお、本発明における高粘度の流動性材料とは、粘度が５０００ｍＰａ・ｓ以上の流動性材料のことである。
また、本発明における滞留防止手段としては、例えば、ホッパー部内をスクリュー攪拌するものや、ホッパー部内に板状部材を挿入して揺動するものなどが挙げられる。
【００１６】
また、本発明によるシートモールディングコンパウンドの製造方法は、樹脂材料を塗工したシート材上にガラス繊維片を添加した後に、上述した塗工装置により樹脂材料を塗工して中間樹脂層を形成し、該中間樹脂層の上にガラス繊維片を堆積させた後に、樹脂材料を塗工した他のシート材を積層させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る塗工装置では、被塗工面幅方向に延びるホッパー部の少なくとも両端部に流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段を備えているので、ホッパー部両端部に流動性材料が滞留することが防止される。例えば、流動性材料として炭化カルシウムを含有する不飽和ポリエステル等を貯留している場合に、ホッパー部両端部での増粘やゲル化を防止できる。また、高粘度の流動性材料がホッパー部の側壁及び底面に固着することを防止でき、スロット部両端部からの流動性材料の吐出が阻害されることがない。
したがって、高粘度の流動性材料を被塗工面に対して塗工する場合でも、塗工幅の両端部への流動性材料を十分に供給でき、膜切れ等の不具合を生じることがない。
【００１８】
また、本発明に係るシートモールディングコンパウンドの製造方法では、増粘やゲル化を生じやすい樹脂材料を中間樹脂層として均一に塗工することができるとともに、ゲル化などの中間樹脂層の変質を防止できるので、高品質なシートモールディングコンパウンドを製造することができる。
また、シャッター部材を使用して塗工幅を狭めた場合の滞留防止のみならず、塗工装置の全幅で塗工する場合においても、ホッパー部内壁面に樹脂材料が付着して滞留することを防止できるので効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態である塗工装置は、前記滞留防止手段が、前記ホッパー部の幅方向に揺動するアジテータとされている。この構成の塗工装置では、アジテータを揺動することによってホッパー部両端部の流動性材料が幅方向中央部の流動性材料と置換されることになり、流動性材料の滞留を確実に防止することができる。
【００２０】
また、このアジテータを、前記ホッパー部の前記幅方向に直交する断面に沿う形状とすることにより、ホッパー部両端部の側壁面及び底面近傍に存在している流動性材料をアジテータで揺動させて流動性材料の滞留を防止できる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例による塗工装置及びこの塗工装置を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法について、添付した図面を参照して説明する。図１及び図２に、本発明の実施例である塗工装置を示す。
この塗工装置１は、シート材幅方向に延びる断面矩形のホッパー部と、このホッパー部２の下方に接続されたギアポンプ部３と、ギアポンプ部３の下方に配置されてシート材幅方向に延びるスロット部４とを有する。
【００２２】
ギアポンプ部３は、３つのギアポンプユニット５がシート材幅方向に向けて縦列に連結されて構成されている。各ギアポンプユニット５は、ケーシング６とこのケーシング６内に収容された一組のギア７ａ、７ｂとを有しており、一方のギア７ａが駆動軸８に固定され、他方のギア７ｂが従動軸９に固定されている。駆動軸８には駆動モータ１０が接続されており、駆動軸８に固定された一方のギア７ａと回転させて他方のギア７ｂと噛み込ませて、従動軸９に固定された他方のギア７ｂを回転させる構成とされている。
３つのギアポンプユニット５に配置された駆動軸８及び従動軸９の両端部は滑り軸受１１によって支持されており、隣接するギアポンプユニット５の駆動軸８及び従動軸９と連結されている。
【００２３】
ホッパー部２は、ギアポンプ部３側に向かうにしたがいテーパ状に狭くなるように形成されている。ホッパー部２の幅方向両端部には、滞留防止手段１２としてアジテータ１３が配置されている。このアジテータ１３は、ホッパー部２の幅方向に直交する断面と相補的な形状をなしており、図２に示すように、下側が漸次狭くなるような多角形平板状に形成されている。本実施例では、アジテータ１３は、図３に示すように、多角形面の内側に開口部１４が設けられた枠体とされている。このアジテータ１３の周縁部は、図４に示すように、厚さ中央部に向けて傾斜した傾斜面が形成されている。なお、本実施例では、アジテータ１３は鉄材で構成され、表面に硬質クロームメッキが施されている。
【００２４】
ホッパー部２両端部の外側には、アジテータ１３を幅方向に揺動させるための駆動手段としてエアシリンダ１６が配置されている。このエアシリンダ１６のロッド１７がアジテータ１３の上端部に接続されている。
また、ホッパー部２の内壁面とアジテータ１３との空隙は、５ｍｍから２５ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍから１５ｍｍの範囲内に設定されており、アジテータ１３の動作をスムーズに行うことができるとともに、樹脂材料の滞留を防止できる構成とされている。
また、スロット部４の両端部には、塗工幅を調整するためのシャッター部材１８が嵌め込められている。
【００２５】
ホッパー部２に貯留された樹脂材料１９は、自重によってギアポンプ部３内に供給される。ギアポンプ部３内では、一組のギア７ａ、７ｂが回転することにより、一定容量の樹脂材料１９がスロット部４に圧送される。そして、スロット部４から樹脂材料１９が吐出され、シート材に樹脂材料１９が塗工される。
【００２６】
本実施例である塗工装置１によれば、アジテータ１３を揺動することによってホッパー部２両端部にある樹脂材料１９が滞留することを防止できるので、ホッパー部２内での増粘やゲル化を防止することができる。よって、シート材に対して均一に樹脂材料１９を塗工することができる。
また、アジテータ１３がホッパー部２の幅方向に対して垂直な断面に沿った形状とされているので、ホッパー部２の側壁面及び底面近傍にある樹脂材料１９の滞留を防止することができ、樹脂材料１９が固着することを防止できる。
【００２７】
さらに、本実施例では、アジテータ１３が枠体とされるとともに、柱部１５分に傾斜面が形成されているので、高粘度の樹脂材料１９中を揺動させる際の抵抗が小さくなり、アジテータ１３を小さな動力で揺動させることができる
【００２８】
次に、この塗工装置１を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法について説明する。図６に、シートモールディングコンパウンド製造ライン２０の概略を示す。
巻き出し装置２１ａより引き出されたシート状の下部キャリアフィルム２２ａの上にナイフコータ２３ａを使用して樹脂材料２４ａを塗工する。塗工された樹脂材料２４ａの上に、ガラス繊維片供給手段２５ａを用いてガラス繊維２６ａの切断片２７ａを堆積させる。
【００２９】
ガラス繊維片供給手段２５ａは、ガラスロービング装置２８ａと、ガラス繊維２６ａを細断する切断装置２９ａと、切断装置２９ａへガラス繊維２６ａを供給するフィードロール３０ａとで構成されている。切断装置２９ａ内に供給されたガラス繊維２６ａは切断ロールによって圧接されることにより細かく分断され、ガラス繊維片２７ａが塗工された樹脂材料２４ａの上に均一に分散及び堆積される。
【００３０】
ガラス繊維片２７ａが堆積された上に樹脂材料１９を塗工する。ここで、本実施例である塗工装置１を使用する。
ホッパー部２に樹脂材料１９が貯留され、ギアポンプ部３によってスロット部４を介して樹脂材料１９を塗工する。この際、アジテータ１３による揺動により、ホッパー部２両端部での樹脂材料１９の滞留が防止され、樹脂材料１９の増粘及びゲル化が防止される。よって、シートモールディングコンパウンドの中間樹脂層として樹脂材料１９を均一に塗工することができる。
【００３１】
次に、この塗工装置１の下流側に設けられたガラス繊維片供給手段２５ｂを用いて、樹脂材料１９の上にさらにガラス繊維片２７ｂを分散・堆積させる。
また、巻き出し装置２１ｂより取り出した上部キャリアフィルム２２ｂの上にナイフコータ２３ｂを使用して樹脂材料２４ｂを塗工して第２樹脂層を形成する。そして、ガラス繊維片２７ｂが堆積されたシート材の上に上部キャリアフィルム２２ｂを重ね合わせる。
【００３２】
このようにして得られた多層シート材は、脱泡ロール及び含浸ロールを有する含浸装置３１でガラス繊維片２７ａ、２７ｂを各樹脂層に十分に含浸させることにより、図７に示すような多層のシートモールディングコンパウンド４０が製造される。
このように製造されたシートモールディングコンパウンド４０はロール状に巻き取られるか、あるいは折り畳まれた状態で、次の工程へと搬送され、熱間プレス等によって成形される。
【００３３】
ここで、中間樹脂層を構成する樹脂材料１９や、ガラス繊維の材質、大きさ、分布等を変更することにより、表面層と中間層とで性能の異なるシートモールディングコンパウンドを製造することも可能である。
この方法によれば、中間樹脂層を均一に形成することができ、高品質のシートモールディングコンパウンドを製造することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例による塗工装置及びシートモールディングコンパウンドの製造方法について説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、本実施例では、アジテータ１３として、図３及び図４に示すような枠体状のものとして説明したが、これに限定されることはなく、開口部のない平板状のものでもよいし、あるいは、図８に示すような断面円形の孔が複数設けられたものや、図９及び図１０に示すように輪郭部分のみが存在するものであってもよい。アジテータ１３の形状は、ホッパー部２内に貯留される流動性材料の粘度等を考慮して適宜選択することが好ましい。
【００３６】
また、ホッパー部２内に貯留される流動性材料を樹脂材料１９として説明したが、これに限定されることは無く、他の流動性材料であってもよい。
さらに、アジテータ１３を鉄材で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、ポリアセタール、ポリ４フッ化エチレン等の樹脂で構成されたものであってもよい。このような材料で構成することにより、流動性材料がアジテータ１３表面に固着することが防止されるので好ましい。
【００３７】
以下に、本実施例である塗工装置を用いて比較実験を行った結果について説明する。
ホッパー部２内に貯留された樹脂材料１９として、不飽和ポリエステル樹脂である大日本インキ化学工業株式会社製のポリライトＭＰＳ−５２０に炭酸カルシウムを添加したものを使用した。この樹脂材料１９の粘度は１５０００ｍＰａ・ｓである。
この樹脂材料１９をホッパー部２内に３０ｋｇ投入し、ホッパー部２内の液面レベルを一定に保つように、樹脂材料１９を適宜投入した。
【００３８】
ホッパー部２の大きさは、幅が１５００ｍｍ、高さが１８０ｍｍであり、上部の奥行きを２３０ｍｍ，下部の奥行きを５０ｍｍとした。
ホッパー部２内に配置されるアジテータ１３は、ホッパー部２の幅方向に垂直な断面と相補的な形状をなしており、ホッパー部２の側壁面との隙間が、上部で片側２０ｍｍ，下部で片側１０ｍｍとなるように設定されている。アジテータ１３の板厚は１２ｍｍで、両側から板厚中央に向けて４５°の傾斜面が配置され、板厚中央部分に４ｍｍの平面部が形成されている。また、アジテータ１３は鉄材にて構成されており、表面に硬質クロームメッキ処理が施されている。
アジテータ１３の揺動条件は、ストロークを１００ｍｍとし、揺動回数は毎分１０回とした。
【００３９】
ギアポンプ部３のギア回転数は５０ｒｐｍとし、スロット幅は１．５ｍｍとした。シート材の材質はポリエチレンとし、厚み３０μｍ、幅１１５０ｍｍのものを用いた。そして、塗工幅は１０００ｍｍとし、４ｋｇ／ｍ２の量の樹脂材料を塗工した。ここで、シート材の走行速度は２０ｍ／ｍｉｎであり、ギアポンプ部３からは、８０ｋｇ／ｍｉｎの樹脂材料１９が吐出されることになる。
【００４０】
この条件下において５時間連続でシート材に塗工を行ったが、塗工幅は安定しており、シート材両端部近傍でのゲル化や変質は認められなかった。ホッパー部２内を確認した結果、側壁面や内面に固着層は認められなかった。
【００４１】
比較例として、上記と同じ条件でアジテータを備えていない塗工装置を用いてシート材への塗工を行った。
その結果、塗工開始から２０分後には、スロット部４両端部からの樹脂材料の吐出が一様でなくなり脈動し、約２５分後には、図１１に示すように、ホッパー部２、ギアポンプ部３及びスロット部４両端部で樹脂材料が固着してしまって塗工幅が狭くなりシート材両端部の樹脂にゲル化及び変質が認められた。
【００４２】
この比較試験の結果、本実施例である塗工装置１を用いることにより、不飽和ポリエステルに炭化カルシウムを加えた樹脂材料を長時間安定して塗工することができるとともに、樹脂材料の増粘やゲル化を防止できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る塗工装置の斜視図である。
【図２】図１の塗工装置の断面図である。
【図３】図１の塗工装置に備えられたアジテータの正面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図１の塗工装置での塗工状態を示す説明図である。
【図６】シートモールディングコンパウンドの製造ラインの概略図である。
【図７】シートモールディングコンパウンドの断面図である。
【図８】他のアジテータの正面図である。
【図９】他のアジテータの正面図である。
【図１０】図９におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図１１】比較例である塗工装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 塗工装置
２ ホッパー部
３ ギアポンプ部（ギアポンプ）
４ スロット部
１２ 滞留防止手段
１３ アジテータ
１９ 樹脂材料
２２ａ 下部キャリアフィルム（シート材）
２２ｂ 上部キャリアフィルム（他のシート材）
２４ａ、２４ｂ 樹脂材料
２７ａ、２７ｂ ガラス繊維片
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する際に使用される塗工装置に関する。さらには、前記塗工装置を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、長尺のシート材表面に樹脂材料などの流動性材料を塗工する装置として、ロールコータ、ダイコータ、バーコータ、コンマコータ、ナイフコータ等が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特に、粘度の高い流動性材料を塗工する場合には、コンマコータやナイフコータ等の接触式塗工装置が使用されることが多い。
【０００３】
ここで、粘度の高い流動性材料としては、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂などの各種樹脂材料が挙げられる。
これらの樹脂材料を利用したものとして、前記樹脂材料に充填材、硬化剤、増粘剤、着色剤などを添加し、この樹脂材料の上に細かく切断されたガラス繊維を加えてシート状に成形したシートモールディングコンパウンドが広く提供されている。
【０００４】
シートモールディングコンパウンドは、次のようにして製造される。まず、熱可塑性樹脂で構成された長尺のシート材であるキャリアフィルムの表面に不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂材料を塗工し、この上に細かく切断したガラス繊維を堆積させる。他のキャリアフィルムの表面に熱硬化性樹脂材料を塗工しておき、この他のキャリアフィルムを、熱硬化性樹脂材料を塗工した面とガラス繊維を堆積させた面とが接するように積層して多層シート材を成形する。この多層シート材を含浸装置に供給してガラス繊維を十分に熱硬化性樹脂に含浸せしめた後に加温養生することによって、シートモールディングコンパウンドが得られる。
【０００５】
このようにして製造されたシートモールディングコンパウンドは、プレス加工等によって熱圧縮成形され、例えば、浴槽やキッチンカウンターなどの製品に加工される。このシートモールディングコンパウンドは成形品を効率よく大量生産するのに適しており、住宅設備のみでなく、自動車のバンパーなどの部品やその他工業製品として幅広く使用されている。
【０００６】
近年、このシートモールディングコンパウンドに対して、成形品のさらなる強度増加や成形品表面の意匠性の向上などが要求されてきており、ガラス繊維片を複数積層させた高機能シートモールディングコンパウンドが開発されている。このような高機能シートモールディングコンパウンドでは、キャリアフィルム等を使用することなく中間樹脂層を非接触式塗工装置によって塗工する必要がある（特許文献２参照）。
【０００７】
非接触式塗工装置としては、シート材に対して流動性材料を上方から膜状に供給して塗工するカーテンコータ、スリットコータ等がある。このような非接触式塗工装置において、高粘度の樹脂材料を一様の厚みで塗工する場合には、ギアポンプ式塗工装置が適している（特許文献３参照）。
ギアポンプは、ケーシングとこのケーシング内に収容された一組のギアとを有しており、ギアの回転数に応じて樹脂材料が一定量圧送されるものである。
【０００８】
ギアポンプ式塗工装置は、樹脂材料を貯留するホッパー部と、ギアポンプ部からシート材に対して樹脂材料を吐出するスロット部とを有している。
ギアポンプ部は、複数のギアポンプユニットがシート材幅方向に向けて縦列に接続されている。
このギアポンプ部の上方にはホッパー部が配置されており、このホッパー部は、シート材幅方向に延びるように形成されている。ホッパー部の下部は、テーパー状に絞られてギアポンプ部のケーシング上端に接続されており、ホッパー部の上部が外部に開口されており、流動性材料を適宜供給できるように構成されている。
【０００９】
また、スロット部は、シート材幅方向に延びるように形成されており、ギアポンプ部下面の吐出口に接続されている。
ホッパー部内に貯留された樹脂材料は自重によってケーシング内に供給され、ギアポンプによって圧送されてスロット部を介してシート材表面に塗工される。
【００１０】
このような塗工装置においてシート材への塗工幅を小さくする場合には、スロット部の両端部にシャッター部材を嵌め込んで、スロット部両端部からの樹脂材料の吐出を防止する。
【特許文献１】特開２００２−１８３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６８５６６号公報
【特許文献３】特公平０６−１３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、粘度の高い樹脂材料をホッパー部に貯留した場合には、樹脂材料がホッパー部内壁面に付着してしまい、流動が阻害されることがある。特に、前述のようにスロット部両端部にシャッター部材を嵌め込んだ場合には、スロット部両端部からの樹脂材料の吐出が阻害されるため、ギアポンプ部両端部において樹脂材料が滞留してしまう。すると、このギアケース上部に接続されたホッパー部両端部においても樹脂材料が滞留してしまうことになる。
【００１２】
シートモールディングコンパウンドを構成する樹脂材料は、前述したように不飽和ポリエステル樹脂に炭酸カルシウムと溶剤とを添加したものであり、その粘度は１００００〜２００００ｍＰａ・ｓと非常に大きいものである。この樹脂材料がホッパー部内に滞留している場合には、含有水分によってさらに粘度が増す増粘現象や炭酸カルシウムのゲル化が生じる。このため、ホッパー部両端部で滞留した樹脂がホッパー部の側壁面や底面に固着してしまい、ケーシング内に自重落下できなくなってしまう。
【００１３】
このようにホッパー部両端部からの樹脂材料の供給が抑制されると、スロット部両端部、つまりシャッター部材近傍において樹脂材料が十分に吐出されなくなり、いわゆる膜切れ現象が生じ、所定の塗工幅での塗工ができなくなってしまう。
また、樹脂材料の一部が増粘及びゲル化した場合には、シート材に塗工した際に部分的に特性が異なる部分が生じてしまい、シートモールディングコンパウンドの品質低下を招いてしまう。
さらに、ケーシング内への樹脂材料の供給が不足すると、ケーシング内での機械的接触により発生した摩擦熱により、樹脂材料のゲル化がさらに進行してしまうといった問題があった。
【００１４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、高い粘度の流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置において、ホッパー部での流動性材料の滞留を防止して、被塗工面幅方向両端部の塗工を確実に行うことができる塗工装置を提供することを目的とする。
また、本発明の塗工装置を用いることにより、中間樹脂層を確実に塗工した高品質なシートモールディングコンパウンドを製造できるシートモールディングコンパウンドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による塗工装置は、粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置であって、前記流動性材料を貯留するホッパー部と、該ホッパー部から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプと、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部とを有し、前記ホッパー部は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、前記ホッパー部の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段が備えられていることを特徴としている。
なお、本発明における高粘度の流動性材料とは、粘度が５０００ｍＰａ・ｓ以上の流動性材料のことである。
また、本発明における滞留防止手段としては、例えば、ホッパー部内をスクリュー攪拌するものや、ホッパー部内に板状部材を挿入して揺動するものなどが挙げられる。
【００１６】
また、本発明によるシートモールディングコンパウンドの製造方法は、樹脂材料を塗工したシート材上にガラス繊維片を添加した後に、上述した塗工装置により樹脂材料を塗工して中間樹脂層を形成し、該中間樹脂層の上にガラス繊維片を堆積させた後に、樹脂材料を塗工した他のシート材を積層させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る塗工装置では、被塗工面幅方向に延びるホッパー部の少なくとも両端部に流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段を備えているので、ホッパー部両端部に流動性材料が滞留することが防止される。例えば、流動性材料として炭化カルシウムを含有する不飽和ポリエステル等を貯留している場合に、ホッパー部両端部での増粘やゲル化を防止できる。また、高粘度の流動性材料がホッパー部の側壁及び底面に固着することを防止でき、スロット部両端部からの流動性材料の吐出が阻害されることがない。
したがって、高粘度の流動性材料を被塗工面に対して塗工する場合でも、塗工幅の両端部への流動性材料を十分に供給でき、膜切れ等の不具合を生じることがない。
【００１８】
また、本発明に係るシートモールディングコンパウンドの製造方法では、増粘やゲル化を生じやすい樹脂材料を中間樹脂層として均一に塗工することができるとともに、ゲル化などの中間樹脂層の変質を防止できるので、高品質なシートモールディングコンパウンドを製造することができる。
また、シャッター部材を使用して塗工幅を狭めた場合の滞留防止のみならず、塗工装置の全幅で塗工する場合においても、ホッパー部内壁面に樹脂材料が付着して滞留することを防止できるので効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態である塗工装置は、前記滞留防止手段が、前記ホッパー部の幅方向に揺動するアジテータとされている。この構成の塗工装置では、アジテータを揺動することによってホッパー部両端部の流動性材料が幅方向中央部の流動性材料と置換されることになり、流動性材料の滞留を確実に防止することができる。
【００２０】
また、このアジテータを、前記ホッパー部の前記幅方向に直交する断面に沿う形状とすることにより、ホッパー部両端部の側壁面及び底面近傍に存在している流動性材料をアジテータで揺動させて流動性材料の滞留を防止できる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例による塗工装置及びこの塗工装置を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法について、添付した図面を参照して説明する。図１及び図２に、本発明の実施例である塗工装置を示す。
この塗工装置１は、シート材幅方向に延びる断面矩形のホッパー部と、このホッパー部２の下方に接続されたギアポンプ部３と、ギアポンプ部３の下方に配置されてシート材幅方向に延びるスロット部４とを有する。
【００２２】
ギアポンプ部３は、３つのギアポンプユニット５がシート材幅方向に向けて縦列に連結されて構成されている。各ギアポンプユニット５は、ケーシング６とこのケーシング６内に収容された一組のギア７ａ、７ｂとを有しており、一方のギア７ａが駆動軸８に固定され、他方のギア７ｂが従動軸９に固定されている。駆動軸８には駆動モータ１０が接続されており、駆動軸８に固定された一方のギア７ａと回転させて他方のギア７ｂと噛み込ませて、従動軸９に固定された他方のギア７ｂを回転させる構成とされている。
３つのギアポンプユニット５に配置された駆動軸８及び従動軸９の両端部は滑り軸受１１によって支持されており、隣接するギアポンプユニット５の駆動軸８及び従動軸９と連結されている。
【００２３】
ホッパー部２は、ギアポンプ部３側に向かうにしたがいテーパ状に狭くなるように形成されている。ホッパー部２の幅方向両端部には、滞留防止手段１２としてアジテータ１３が配置されている。このアジテータ１３は、ホッパー部２の幅方向に直交する断面と相補的な形状をなしており、図２に示すように、下側が漸次狭くなるような多角形平板状に形成されている。本実施例では、アジテータ１３は、図３に示すように、多角形面の内側に開口部１４が設けられた枠体とされている。このアジテータ１３の周縁部は、図４に示すように、厚さ中央部に向けて傾斜した傾斜面が形成されている。なお、本実施例では、アジテータ１３は鉄材で構成され、表面に硬質クロームメッキが施されている。
【００２４】
ホッパー部２両端部の外側には、アジテータ１３を幅方向に揺動させるための駆動手段としてエアシリンダ１６が配置されている。このエアシリンダ１６のロッド１７がアジテータ１３の上端部に接続されている。
また、ホッパー部２の内壁面とアジテータ１３との空隙は、５ｍｍから２５ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍから１５ｍｍの範囲内に設定されており、アジテータ１３の動作をスムーズに行うことができるとともに、樹脂材料の滞留を防止できる構成とされている。
また、スロット部４の両端部には、塗工幅を調整するためのシャッター部材１８が嵌め込められている。
【００２５】
ホッパー部２に貯留された樹脂材料１９は、自重によってギアポンプ部３内に供給される。ギアポンプ部３内では、一組のギア７ａ、７ｂが回転することにより、一定容量の樹脂材料１９がスロット部４に圧送される。そして、スロット部４から樹脂材料１９が吐出され、シート材に樹脂材料１９が塗工される。
【００２６】
本実施例である塗工装置１によれば、アジテータ１３を揺動することによってホッパー部２両端部にある樹脂材料１９が滞留することを防止できるので、ホッパー部２内での増粘やゲル化を防止することができる。よって、シート材に対して均一に樹脂材料１９を塗工することができる。
また、アジテータ１３がホッパー部２の幅方向に対して垂直な断面に沿った形状とされているので、ホッパー部２の側壁面及び底面近傍にある樹脂材料１９の滞留を防止することができ、樹脂材料１９が固着することを防止できる。
【００２７】
さらに、本実施例では、アジテータ１３が枠体とされるとともに、柱部１５分に傾斜面が形成されているので、高粘度の樹脂材料１９中を揺動させる際の抵抗が小さくなり、アジテータ１３を小さな動力で揺動させることができる
【００２８】
次に、この塗工装置１を用いたシートモールディングコンパウンドの製造方法について説明する。図６に、シートモールディングコンパウンド製造ライン２０の概略を示す。
巻き出し装置２１ａより引き出されたシート状の下部キャリアフィルム２２ａの上にナイフコータ２３ａを使用して樹脂材料２４ａを塗工する。塗工された樹脂材料２４ａの上に、ガラス繊維片供給手段２５ａを用いてガラス繊維２６ａの切断片２７ａを堆積させる。
【００２９】
ガラス繊維片供給手段２５ａは、ガラスロービング装置２８ａと、ガラス繊維２６ａを細断する切断装置２９ａと、切断装置２９ａへガラス繊維２６ａを供給するフィードロール３０ａとで構成されている。切断装置２９ａ内に供給されたガラス繊維２６ａは切断ロールによって圧接されることにより細かく分断され、ガラス繊維片２７ａが塗工された樹脂材料２４ａの上に均一に分散及び堆積される。
【００３０】
ガラス繊維片２７ａが堆積された上に樹脂材料１９を塗工する。ここで、本実施例である塗工装置１を使用する。
ホッパー部２に樹脂材料１９が貯留され、ギアポンプ部３によってスロット部４を介して樹脂材料１９を塗工する。この際、アジテータ１３による揺動により、ホッパー部２両端部での樹脂材料１９の滞留が防止され、樹脂材料１９の増粘及びゲル化が防止される。よって、シートモールディングコンパウンドの中間樹脂層として樹脂材料１９を均一に塗工することができる。
【００３１】
次に、この塗工装置１の下流側に設けられたガラス繊維片供給手段２５ｂを用いて、樹脂材料１９の上にさらにガラス繊維片２７ｂを分散・堆積させる。
また、巻き出し装置２１ｂより取り出した上部キャリアフィルム２２ｂの上にナイフコータ２３ｂを使用して樹脂材料２４ｂを塗工して第２樹脂層を形成する。そして、ガラス繊維片２７ｂが堆積されたシート材の上に上部キャリアフィルム２２ｂを重ね合わせる。
【００３２】
このようにして得られた多層シート材は、脱泡ロール及び含浸ロールを有する含浸装置３１でガラス繊維片２７ａ、２７ｂを各樹脂層に十分に含浸させることにより、図７に示すような多層のシートモールディングコンパウンド４０が製造される。
このように製造されたシートモールディングコンパウンド４０はロール状に巻き取られるか、あるいは折り畳まれた状態で、次の工程へと搬送され、熱間プレス等によって成形される。
【００３３】
ここで、中間樹脂層を構成する樹脂材料１９や、ガラス繊維の材質、大きさ、分布等を変更することにより、表面層と中間層とで性能の異なるシートモールディングコンパウンドを製造することも可能である。
この方法によれば、中間樹脂層を均一に形成することができ、高品質のシートモールディングコンパウンドを製造することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例による塗工装置及びシートモールディングコンパウンドの製造方法について説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、本実施例では、アジテータ１３として、図３及び図４に示すような枠体状のものとして説明したが、これに限定されることはなく、開口部のない平板状のものでもよいし、あるいは、図８に示すような断面円形の孔が複数設けられたものや、図９及び図１０に示すように輪郭部分のみが存在するものであってもよい。アジテータ１３の形状は、ホッパー部２内に貯留される流動性材料の粘度等を考慮して適宜選択することが好ましい。
【００３６】
また、ホッパー部２内に貯留される流動性材料を樹脂材料１９として説明したが、これに限定されることは無く、他の流動性材料であってもよい。
さらに、アジテータ１３を鉄材で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、ポリアセタール、ポリ４フッ化エチレン等の樹脂で構成されたものであってもよい。このような材料で構成することにより、流動性材料がアジテータ１３表面に固着することが防止されるので好ましい。
【００３７】
以下に、本実施例である塗工装置を用いて比較実験を行った結果について説明する。
ホッパー部２内に貯留された樹脂材料１９として、不飽和ポリエステル樹脂である大日本インキ化学工業株式会社製のポリライトＭＰＳ−５２０に炭酸カルシウムを添加したものを使用した。この樹脂材料１９の粘度は１５０００ｍＰａ・ｓである。
この樹脂材料１９をホッパー部２内に３０ｋｇ投入し、ホッパー部２内の液面レベルを一定に保つように、樹脂材料１９を適宜投入した。
【００３８】
ホッパー部２の大きさは、幅が１５００ｍｍ、高さが１８０ｍｍであり、上部の奥行きを２３０ｍｍ，下部の奥行きを５０ｍｍとした。
ホッパー部２内に配置されるアジテータ１３は、ホッパー部２の幅方向に垂直な断面と相補的な形状をなしており、ホッパー部２の側壁面との隙間が、上部で片側２０ｍｍ，下部で片側１０ｍｍとなるように設定されている。アジテータ１３の板厚は１２ｍｍで、両側から板厚中央に向けて４５°の傾斜面が配置され、板厚中央部分に４ｍｍの平面部が形成されている。また、アジテータ１３は鉄材にて構成されており、表面に硬質クロームメッキ処理が施されている。
アジテータ１３の揺動条件は、ストロークを１００ｍｍとし、揺動回数は毎分１０回とした。
【００３９】
ギアポンプ部３のギア回転数は５０ｒｐｍとし、スロット幅は１．５ｍｍとした。シート材の材質はポリエチレンとし、厚み３０μｍ、幅１１５０ｍｍのものを用いた。そして、塗工幅は１０００ｍｍとし、４ｋｇ／ｍ２の量の樹脂材料を塗工した。ここで、シート材の走行速度は２０ｍ／ｍｉｎであり、ギアポンプ部３からは、８０ｋｇ／ｍｉｎの樹脂材料１９が吐出されることになる。
【００４０】
この条件下において５時間連続でシート材に塗工を行ったが、塗工幅は安定しており、シート材両端部近傍でのゲル化や変質は認められなかった。ホッパー部２内を確認した結果、側壁面や内面に固着層は認められなかった。
【００４１】
比較例として、上記と同じ条件でアジテータを備えていない塗工装置を用いてシート材への塗工を行った。
その結果、塗工開始から２０分後には、スロット部４両端部からの樹脂材料の吐出が一様でなくなり脈動し、約２５分後には、図１１に示すように、ホッパー部２、ギアポンプ部３及びスロット部４両端部で樹脂材料が固着してしまって塗工幅が狭くなりシート材両端部の樹脂にゲル化及び変質が認められた。
【００４２】
この比較試験の結果、本実施例である塗工装置１を用いることにより、不飽和ポリエステルに炭化カルシウムを加えた樹脂材料を長時間安定して塗工することができるとともに、樹脂材料の増粘やゲル化を防止できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る塗工装置の斜視図である。
【図２】図１の塗工装置の断面図である。
【図３】図１の塗工装置に備えられたアジテータの正面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図１の塗工装置での塗工状態を示す説明図である。
【図６】シートモールディングコンパウンドの製造ラインの概略図である。
【図７】シートモールディングコンパウンドの断面図である。
【図８】他のアジテータの正面図である。
【図９】他のアジテータの正面図である。
【図１０】図９におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図１１】比較例である塗工装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 塗工装置
２ ホッパー部
３ ギアポンプ部（ギアポンプ）
４ スロット部
１２ 滞留防止手段
１３ アジテータ
１９ 樹脂材料
２２ａ 下部キャリアフィルム（シート材）
２２ｂ 上部キャリアフィルム（他のシート材）
２４ａ、２４ｂ 樹脂材料
２７ａ、２７ｂ ガラス繊維片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置であって、
前記流動性材料を貯留するホッパー部と、該ホッパー部から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプと、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部とを有し、
前記ホッパー部は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、前記ホッパー部の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段が備えられていることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記滞留防止手段が、前記幅方向に揺動するアジテータである請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
前記アジテータが、前記ホッパー部の前記幅方向に直交する断面に沿った形状をなしている請求項２に記載の塗工装置。
【請求項４】
樹脂材料を塗工したシート材上にガラス繊維片を添加した後に、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗工装置により樹脂材料を塗工して中間樹脂層を形成し、該中間樹脂層の上にガラス繊維片を堆積させた後に、樹脂材料を塗工した他のシート材を積層させることを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【請求項１】
粘度の高い流動性材料を被塗工面に塗工する塗工装置であって、
前記流動性材料を貯留するホッパー部と、該ホッパー部から供給された前記流動性材料を圧送するギアポンプと、前記流動性材料を前記被塗工面に向けて吐出するスロット部とを有し、
前記ホッパー部は、前記被塗工面の幅方向に沿って延びるように形成され、前記ホッパー部の少なくとも前記幅方向両端部には、前記流動性材料の滞留を防止するための滞留防止手段が備えられていることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記滞留防止手段が、前記幅方向に揺動するアジテータである請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
前記アジテータが、前記ホッパー部の前記幅方向に直交する断面に沿った形状をなしている請求項２に記載の塗工装置。
【請求項４】
樹脂材料を塗工したシート材上にガラス繊維片を添加した後に、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗工装置により樹脂材料を塗工して中間樹脂層を形成し、該中間樹脂層の上にガラス繊維片を堆積させた後に、樹脂材料を塗工した他のシート材を積層させることを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−６１７００（Ｐ２００７−６１７００Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４９０１４（Ｐ２００５−２４９０１４）
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【出願人】（５９９１３２５８０）ディックテクノ株式会社 (20)
【出願人】（５９６００５９２０）新ディック化工株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【出願人】（５９９１３２５８０）ディックテクノ株式会社 (20)
【出願人】（５９６００５９２０）新ディック化工株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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