JP2014004818A - シートの製造方法およびシート製造装置 - Google Patents

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Yusuke Matsuoka
裕介 松岡
Hirobumi Ono
博文 大野
Katsuyuki Nakabayashi
克之 中林
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Abstract

【課題】高い配合割合で樹脂成分中に粒子を分散させたシートを、高い製造効率で製造することのできるシートの製造方法およびシート製造装置を提供すること。
【解決手段】粒子と樹脂成分とを含有する組成物を、ホッパー3に投入する投入工程、投入工程の後、1対のギヤ32およびケーシング31を備えるギヤ構造体4を用いて、ギヤ32の回転軸線方向A1に変形させながら搬送させて、その後、組成物を、支持ロール51により支持して搬送させながら、支持ロール51と、支持ロール51に対して隙間50が設けられるように対向配置される突出部63との隙間50に通過させて、シート7を製造する。
【選択図】図1

Description

本発明は、シートの製造方法およびシート製造装置、詳しくは、粒子と樹脂成分とを含有するシートの製造方法およびそれに用いられるシート製造装置に関する。
従来、粒子と樹脂成分とを含有する組成物から、それらを含有するシートを製造する方法が種々検討されている。
例えば、窒化ホウ素粒子と、それが分散される樹脂成分とを混合して混合物を調製し、その混合物を熱プレスして、プレスシートを作製した後、それらを積層して、熱伝導性シートを得る方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
特開2012−039060号公報
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、混合物を毎回プレスするバッチ生産方式であり、そのため、熱伝導性シートの製造効率が低いという不具合がある。
また、窒化ホウ素粒子を樹脂成分中に均一に配合するために、窒化ホウ素粒子の配合量を高めるには限界があり、そのため、窒化ホウ素粒子の均一性にも限界があるという不具合がある。
本発明の目的は、高い配合割合で樹脂成分中に粒子を分散させたシートを、高い製造効率で製造することのできるシートの製造方法およびシート製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のシートの製造方法は、粒子と樹脂成分とを含有する組成物を、ホッパーに投入する投入工程、前記投入工程の後に、前記組成物を、1対のギヤおよびケーシングを備えるギヤ構造体を用いて、前記ギヤの回転軸線方向に変形させながら搬送させる変形搬送工程、および、前記変形搬送工程の後に、前記組成物を、移動支持体により支持して搬送させながら、前記移動支持体と、前記移動支持体に対して隙間が設けられるように対向配置されるドクターとの前記隙間に通過させる隙間通過工程を備えることを特徴としている。
このような製造方法によれば、シートの製造効率を向上させることができる。また、組成物をギヤ構造体を用いて変形させるので、粒子を、高い配合割合で樹脂成分中に分散させて、シートを得ることができる。さらに、組成物を、移動支持体により支持して搬送させながら、隙間に通過させるので、組成物の粘度が広範囲にわたっても、確実にシートを得ることができる。
その結果、粒子が樹脂成分中に均一に高い配合割合で分散されたシートを、効率よく製造することができる。
また、組成物をギヤ構造体を用いて変形させるので、組成物を予め混練機により混練せずとも、ホッパに投入すればよく、簡易かつ効率よくシートを製造することができる。
また、本発明のシートの製造方法では、前記シートにおける前記粒子の配合割合が、30体積%を超過することが好適である。
このような製造方法によれば、粒子の配合割合が30体積%を超過する組成物であっても、1対のギヤの噛み合いに基づく高いせん断力によって、粒子が分散された組成物をシートとして搬送することができる。
また、本発明のシートの製造方法では、前記1対のギヤのそれぞれは、互いに噛み合う斜歯を備え、前記斜歯の歯筋は、前記1対のギヤの回転方向下流側から回転方向下流側に向かうに従って、前記回転軸線方向の外側に傾斜していることが好適である。
このような製造方法によれば、組成物は、ギヤ構造体において、回転軸線方向の両外側に広がるように、確実に押し広げられる。そのため、粒子を樹脂成分に効率よく分散させながら、幅広のシートを製造することができる。
また、本発明のシートの製造方法では、前記斜歯は、回転軸線方向に互いに隣接配置され、歯筋が互いに異なる第1斜歯および第2斜歯を備え、前記第1斜歯および前記第2斜歯の歯筋は、前記ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜し、前記ケーシングには、前記1対のギヤを、前記斜歯と前記ケーシングの内側面との間に密閉空間が形成されるように、収容する収容空間が設けられ、前記密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、前記密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、前記歯筋間の歯溝を介して連通しないように、前記1対のギヤが構成されていることが好適である。
このような製造方法によれば、第1斜歯および第2斜歯の歯筋は、ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜しているので、組成物は、回転軸線方向の両外側に広がるように、確実に押し広げられながら、搬送される。そのため、組成物をシートとして確実に形成することができる。
そして、密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、歯筋間の歯溝を介して連通しないように、1対のギヤが構成されているため、組成物が上流空間と下流空間との間の歯溝を介する組成物の自由な移動を規制して、ギヤの回転に基づいて回転方向上流側から下流側に向かう歯溝の移動に伴って、組成物を搬送することができる。
そのため、粒子および樹脂成分を含有する組成物に高い剪断力を付与しながら、高い効率で幅広のシートを搬送することができる。
また、本発明のシートの製造方法は、前記隙間通過工程の後に、前記シートをロール状に巻き取る巻取工程をさらに備えることを特徴としている。
このような製造方法によれば、ロール状のシートを効率よく製造することができる。
また、本発明のシート製造装置は、粒子と樹脂成分とを含有する組成物からシートを製造するように構成されるシート製造装置であって、前記組成物が投入されるホッパー、1対のギヤおよびケーシングを備えるギヤ構造体であって、前記組成物を、前記ギヤの回転軸線方向に変形させながら搬送するように構成される前記ギヤ構造体、および、前記ギヤ構造体の搬送方向下流側に設けられ、前記組成物を支持して搬送するように構成される移動支持体と、前記移動支持体に対して隙間が設けられるように対向配置されるドクターとを備えるシート形成部であって、前記組成物を前記隙間に通過させるように構成される前記シート形成部を備えることを特徴としている。
このような製造装置によれば、シートの製造効率を向上させることができる。また、組成物をギヤ構造体を用いて変形させるので、粒子を、高い配合割合で樹脂成分中に分散させて、シートを得ることができる。さらに、組成物を、移動支持体により支持して搬送させながら、隙間に通過させるので、組成物の粘度が広範囲にわたっても、確実にシートを得ることができる。
その結果、粒子が樹脂成分中に均一に高い配合割合で分散されたシートを、効率よく製造することができる。
また、組成物をギヤ構造体を用いて変形させるので、組成物を予め混練機により混練せずとも、ホッパに投入すればよく、簡易かつ効率よくシートを製造することができる。
また、本発明のシート製造装置は、前記粒子の体積割合が30体積%を超過する前記シートを製造するように構成されていることが好適である。
このような製造装置によれば、粒子の配合割合が30体積%を超過する組成物であっても、1対のギヤの噛み合いに基づく高いせん断力によって、粒子が分散された組成物をシートとして搬送することができる。
また、本発明のシート製造装置では、前記1対のギヤのそれぞれは、互いに噛み合う斜歯を備え、前記斜歯の歯筋は、前記1対のギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、前記回転軸線方向の外側に傾斜していることが好適である。
このような製造装置によれば、組成物は、ギヤ構造体において、回転軸線方向の両外側に広がるように、確実に押し広げられる。そのため、粒子を樹脂成分に効率よく分散させながら、幅広のシートを製造することができる。
また、本発明のシート製造装置では、前記斜歯は、回転軸線方向に互いに隣接配置され、歯筋が互いに異なる第1斜歯および第2斜歯を備え、前記第1斜歯および前記第2斜歯の歯筋は、前記ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜し、前記ケーシングには、前記1対のギヤを、前記斜歯と前記ケーシングの内側面との間に密閉空間が形成されるように、収容する収容空間が設けられ、前記密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、前記密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、前記歯筋間の歯溝を介して連通しないように、前記1対のギヤが構成されていることが好適である。
このような製造装置によれば、第1斜歯および第2斜歯の歯筋は、ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜しているので、組成物は、回転軸線方向の両外側に広がるように、確実に押し広げられながら、搬送される。そのため、組成物をシートとして確実に形成することができる。
そして、密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、歯筋間の歯溝を介して連通しないように、1対のギヤが構成されているため、組成物が上流空間と下流空間との間の歯溝を介する組成物の自由な移動を規制して、ギヤの回転に基づいて回転方向上流側から下流側に向かう歯溝の移動に伴って、組成物を搬送することができる。
そのため、粒子および樹脂成分を含有する組成物に高い剪断力を付与しながら、高い効率で幅広のシートを搬送することができる。
また、本発明のシート製造装置は、前記シート形成部の搬送方向下流側に設けられ、前
記シートを、ロール状に巻き取るように構成される巻取部をさらに備えることが好適である。
このような製造装置によれば、ロール状のシートを効率よく製造することができる。
本発明のシートの製造方法および本発明のシート製造装置によれば、粒子が樹脂成分中に均一に高い配合割合で分散されたシートを、効率よく製造することができる。
図1は、本発明のシート製造装置の一実施形態の側断面図を示す。 図2は、図1の部分斜視図を示す 図3は、図1の一部切欠平面図を示す。 図4は、図1の部分拡大図を示す。 図5は、図1に示すギヤ構造体の1対のギヤの分解斜視図を示す。 図6は、1対のギヤの噛み合いを説明する側断面図であり、(a)は、第1ギヤの斜歯の凸面の下流側端部と、第2ギヤの斜歯の凹面の下流側端部とが噛み合う状態、(b)は、第1ギヤの斜歯の凸面の途中部と、第2ギヤの斜歯の凹面の途中部とが噛み合う状態、(c)は、第1ギヤの斜歯の凸面の上流側端部と、第2ギヤの斜歯の凹面の上流側端部とが噛み合う状態を示す。 図7は、図1の第1ギヤをケーシングの上側面から見たときの展開図を示す。 図8は、本発明のシート製造装置の他の実施形態の第1ギヤをケーシングの上側面から見たときの展開図を示す。 図9は、本発明のシート製造装置の他の実施形態の1対のギヤ(インボリュート曲線状)の噛み合いを説明する側断面図を示す。 図10は、本発明のシート製造装置の他の実施形態のシート形成部の側断面図を示す。
図1において、紙面右側を「前側」、紙面左側を「後側」、紙面下側を「下側」、紙面上側を「上側」として、方向矢印で示し、また、紙面手前側を「左側」、紙面奥側を「右側」として説明する。また、図1において、紙面奥側は、1対のギヤ(後述)の回転軸線方向一方側であり、紙面手前側は、回転軸線方向他方側である。また、後側は、組成物の搬送方向上流側であり、前側は、組成物の搬送方向下流側である。さらに、図2以降の図面の方向については、図1で説明する方向に準じる。
図1において、シート製造装置1は、後述する粒子と樹脂成分を含有する組成物からシートを製造するように構成されており、例えば、ホッパー3と、ギヤ構造体4と、シート形成部5と、巻取部6とを備えている。ホッパー3とギヤ構造体4とシート形成部5と巻取部6とは、シート製造装置1において、一直線上に整列配置されている(図3参照)。
図1および図2に示すように、ホッパー3は、シート製造装置1の後端部の上側に設けられている。ホッパー3は、上下方向に延びる略角筒状に形成され、その左右方向長さは、ギヤ構造体4の左右方向長さと略同一となるように形成されている。ホッパー3は、上端部に、左右方向に延びる平面視略矩形状の投入口21と、上下方向中央部に、投入口21と一体的に形成され、下側に向かうに従って前後方向長さが小さくなる中央部22と、下端部に、中央部22と一体的に形成され、ギヤ構造体4と連通する連通部23とを備えている。
ギヤ構造体4は、図1および図2に示すように、ホッパー3の下端部と一体的に設けられ、シート製造装置1の後端部に配置されている。ギヤ構造体4は、ケーシング31と、1対のギヤ32とを備えている。なお、ギヤ構造体4は、ホッパー3から供給される組成物をシート形成部5に搬送するギヤポンプでもある。
ケーシング31は、図1および図2に示すように、ホッパー3の下側に接続されている。ケーシング31は、左右方向に延びる平面視略矩形状をなし、前側が、左右方向にわたって開口されている。ケーシング31は、下側ケーシング31aと、下側ケーシング31aに対して上方に間隔を隔てて配置されている前方上側ケーシング31bとを備えており、下側ケーシング31aと前方上側ケーシング31bとの左右方向両端部は、図3に示すように側壁31cによって、連結されている。また、下側ケーシング31aは、断面視略L字形状をなし、上限方向に延びる後部60と、後部60からの下部から前方に突出する下部61および下側壁47とを一体的に備えている。前方上側ケーシング31bは、断面視略矩形状をなし、後部60の前方かつ下部61および下側壁47の上方に間隔を隔てて配置されており、上部62と、上側壁48とを一体的に備えている。
図4に示すように、ケーシング31は、後端部には、入流通路24および第1貯留部27が設けられ、前後方向中央部には、1対のギヤを収容するギヤ収容部40が設けられ、前端部には、吐出口46が設けられている。また、ギヤ収容部40と吐出口46との間には、それらに連通する第2貯留部28および吐出通路44が形成されている。また、ケーシング31の外側表面には、図示しないヒータが複数(4つ)設けられている。
入流通路24は、後部60と、後部60と前後方向に間隔を隔てて対向配置される上部62との間に形成され、ケーシング31の前後方向中央やや後側に、上側に向かって開放するように上下方向に沿って、ホッパー3の下側に連通している。入流通路24は、平面視略矩形状に形成され、その開口面積が下側に向かうに従って小さくなるように形成されている。
第1貯留部27は、下部61の後端部と、下部61の後端部と上下方向に間隔を隔てて対向配置される上部62の後端部との間に形成され、入流通路24の下側に連通し、側断面視において、前方に向かって大きくなる略V字形状に形成されており、第1貯留部27の下面は、湾曲している。また、図3に示すように、平面視において略矩形状に形成されている。
ギヤ収容部40は、第1貯留部27の前側に連通しており、下部61の中央部と、下部61の中央部と上下方向に間隔を隔てて対向配置される上部62の中央部とから形成されている。
また、下部61の中央部の上側面(内側面)71、および、上部62の中央部の下側面(内側面)72は、円弧面状(2分割された半円周面状)に形成され、1対のギヤ32を収容する収容空間73を区画する。収容空間73は、第1貯留部27に連通し、断面視において上下に方向に延びるように形成されている。また、収容空間73の上端部および下端部には、後述する密閉空間74が設けられる。
吐出口46は、上下方向に互いに間隔を隔てて形成される2つの吐出壁45によって区画されており、前方に開口されるように形成されている。吐出壁45は、ケーシング31の前端部に設けられており、下側壁47および上側壁48から形成されている。
下側壁47は、左右方向および上下方向に延びる厚肉平板形状をなし、その前面および上面のそれぞれが、平坦状に形成されている。
上側壁48は、下面が平坦状に形成されている。また、上側壁48は、側断面視略L字形状をなし、上側壁下部の前端部が上側壁上部の前面に対して前方に突出するように形成されている。つまり、上側壁48において、上側壁下部の前端部が、側断面視略矩形状のドクターとしての突出部63とされている。突出部63の突出長さ(つまり、前後方向長さ)は、例えば、2mm以上であり、また、例えば、150mm以下、好ましくは、50mm以下でもある。また、突出部63の厚み(つまり、上下方向長さ)は、例えば、2mm以上であり、また、例えば、100mm以下、好ましくは、50mm以下でもある。突出部63の前面と、下側壁47の前面とは、上下方向に投影したときに、同一位置となるように、形成されている。
第2貯留部28は、下部61の前端部と、下部61の前端部と上下方向に間隔を隔てて対向配置される上部62の前端部との間に形成され、ギヤ収容部40の前側に連通しており、後方が開放される側断面視略U字形状に形成されている。また、第2貯留部28は、後述する密閉空間74に対する搬送方向下流側の下流空間とされる。
吐出通路44は、下側壁47と、下側壁47と上下方向に間隔を隔てて対向配置される上側壁48との間に形成され、第2貯留部28の前側に連通するとともに、吐出口46の後側に連通している。吐出通路44は、側断面視において、前方に向かって延びる略直線状に形成されている。
図5に示すように、1対のギヤ32は、例えば、ダブルヘリカルギヤであって、具体的には、第1ギヤ33および第2ギヤ34を備えている。
第1ギヤ33の回転軸である第1軸25は、ケーシング31(図3参照)において、左右方向に延び、回転自在となるように設けられている。
第2ギヤ34の回転軸である第2軸26は、ケーシング31において、第1軸25と平行して延び、回転自在となるように設けられている。また、第2軸26は、第1軸25に対して上方に対向配置されている。
第1ギヤ33および第2ギヤ34のそれぞれは、下部61および上部62の中央部のそれぞれに収容されている。また、第1ギヤ33の下半分部分における径方向端部は、下部61の上側面71に嵌合されるとともに、第2ギヤ34の上半分部分における径方向端部は、上部62の下側面72に嵌合される。
図4に示すように、第1軸25から上側面71に投影したときの投影面のうち、前側面と第1軸25とを結ぶ線分83と、投影面の後側面と第1軸25とを結ぶ線分84と成す角度α(重複角)は、例えば、30度以上、好ましくは、45度以上であり、また、例えば、180度以下でもある。
そして、第1ギヤ33および第2ギヤ34のそれぞれは、具体的には、互いに噛み合う斜歯35を備えている。
第1ギヤ33において、斜歯35の歯筋は、第1ギヤ33の回転方向R2の下流側から回転方向R2の上流側に向かうに従って、回転軸線方向A1の外側に傾斜している。また、斜歯35は、歯筋が互いに異なる第1右斜歯36および第1左斜歯37を一体的に備えている。第1ギヤ33において、第1右斜歯36は、第1ギヤ33の軸線方向中央に対して右側に形成され、第1左斜歯37は、第1右斜歯36の軸線方向中央に対して左側に形成されている。
詳しくは、第1右斜歯36の歯筋は、回転方向R2の下流側から回転方向R2の上流側に向かうに従って、左側(中央部側)から右側(右端部側)に傾斜している。一方、第1左斜歯37の歯筋は、第1右斜歯36の歯筋に対して第1ギヤ33の左右方向中央部を基準として左右対称に形成されており、具体的には、回転方向R2の下流側から回転方向R2の上流側に向かうに従って、右側(中央部側)から左側(左端部側)に傾斜している。
第2ギヤ34は、第1ギヤ33に対して上下対称に形成されており、第1ギヤ33と噛み合うように構成されており、具体的には、第1右斜歯36と噛み合う第2右斜歯38と、第1左斜歯37と噛み合う第2左斜歯39とを一体的に備えている。
図6に示すように、1対のギヤ32は、黒丸で示される噛み合い部分が、側断面視において、第1ギヤ33および第2ギヤ34が点状に接触するように構成されることから、側断面点接触タイプとされている。また、1対のギヤ32は、噛み合い部分が、1対のギヤ32の歯筋に沿って、第1ギヤ33および第2ギヤ34の弦巻(つるまき)線状に形成されることから、線接触タイプともされる。
1対のギヤ32のそれぞれの斜歯35は、回転方向R2において間隔を隔てて設けられ、径方向内方に湾曲するように形成される凹面42と、各凹面42を連結し、凹面42の周方向両端部から径方向外方に湾曲するように形成される凸面43とを一体的に備える曲面41を備えている。
また、斜歯35の歯筋間、つまり、凸面43の頂点間には、凹面42を含む歯溝75が形成されている。
また、図4に示すように、ケーシング31には、1対のギヤ32を、第1ギヤ33の斜歯35と下部61の上側面71との間、および、第2ギヤ34の斜歯35と上部62の下側面72との間に密閉空間74が形成されるように、収容する収容空間73が設けられている。
つまり、上側面71および下側面72は、1対のギヤ32の直径と同一の曲率を有する断面視円弧状に形成されており、1対のギヤ32の径方向端部(凸面43の頂点、図6参照。)の回転軌跡と同一の断面視略円弧状に形成されている。これによって、密閉空間74は、斜歯35の歯筋間の歯溝75を、上側面71および下側面72によって、被覆する。
また、密閉空間74は、上記した重複角αを満足する歯溝75と、上側面71および下側面72とによって、区画される。
そして、この1対のギヤ32は、第1貯留部27と、第2貯留部28とが、斜歯35の歯筋間の歯溝75を介して連通しないように、構成されている。
図5および図7に示すように、第1右斜歯36の歯溝75、および、第1左斜歯37の歯溝75は、それぞれ互いに連通する。また、第1右斜歯36の歯溝75、および、第1右斜歯36の歯溝75には、回転軸線方向A1の全てにわたって、回転軸線A1から径方向に投影したときに、密閉空間74の内側面、つまり、上側面71(図4参照)と重複する複数(2つ)の重複歯溝76が形成される。
重複歯溝76のうち、最前側(最下流側)の重複歯溝76Aでは、第1右斜歯36の左端部および第1左斜歯37の右端部(つまり、第1ギヤ33の左右方向中央部、つまり、それらの連絡部分)が、上側面71(図4参照)の前端部(回転方向下流側端部)に対向配置されるときには、対応する第1右斜歯36の右端部および第1左斜歯37の左端部(つまり、第1ギヤ33の左右方向両端部)は、第1貯留部27(図4参照)に臨むことなく、上側面71の前後方向(回転方向)途中に対向配置される。
また、重複歯溝76のうち、最後側(最上流側)の重複歯溝76Bでは、第1右斜歯36の右端部および第1左斜歯37の左端部(つまり、第1ギヤ33の左右方向両端部)が、上側面71(図4参照)の後端部(回転方向上流側端部)に対向配置されるときには、対応する第1右斜歯36の左端部および第1左斜歯37の右端部(つまり、第1ギヤ33の左右方向中央部、つまり、連絡部分)は、第2貯留部28に臨むことなく、上側面71の前後方向(回転方向)途中に対向配置される。
そして、これら複数の重複歯溝76は、第1ギヤ33の回転によって、その回転方向上流側に向かう歯溝75へと移行する。
また、第2ギヤ34の重複歯溝76および下側面72は、第1ギヤ33の重複歯溝76および上側面71と同様の構成であり、具体的には、噛み合い部分に対して上下対称の構成とされる。すなわち、歯溝75には、下側面72と重複する重複歯溝76が複数形成される。重複歯溝76は、第2ギヤ34の回転によって、回転方向上流側に向かう歯溝75へと移行する。
なお、ギヤ構造体4の右側には、1対のギヤ32の第1軸25および第2軸26に接続されるモータ(図示せず)が設けられている。
次に、1対のギヤ32の曲面41における噛み合いを図6(a)〜図6(c)を参照して説明する。
まず、図6(a)に示すように、第1ギヤ33の凸面43の回転方向R2の下流側端部と、第2ギヤ34の凹面42の回転方向R2の下流側端部とが噛み合っている場合において、図6(a)矢印および図6(b)に示すように、第1ギヤ33および第2ギヤ34が回転方向R2に回転すると、第1ギヤ33の凸面43の回転方向R2の途中部と、第2ギヤ34の凹面42の回転方向R2の途中部とが噛み合う。続いて、図6(b)矢印および図6(c)に示すように、第1ギヤ33および第2ギヤ34が回転方向R2に回転すると、第1ギヤ33の凸面43の回転方向R2の上流側端部と、第2ギヤ34の凹面42の回転方向R2の上流側端部とが噛み合う。つまり、第1ギヤ33の凸面43と、第2ギヤ34の凹面42との噛合部分が、各面における回転方向R2の下流側端部、途中部および上流側端部に順次連続的に移動する。
続いて、図示しないが、第1ギヤ33の凹面42と、第2ギヤ34の凸面43との噛合部分も、各面における回転方向R2の下流側端部、途中部および上流側端部に順次連続的に移動する。
従って、第1ギヤ33の曲面41と、第2ギヤ34の曲面41との噛合部分が、回転方向R2に沿って連続して移動する。この噛合部分の移動は、組成物の搬送において、組成物が溜まる貯留部分65(後述する図9参照)が歯筋間の歯溝75に形成されることを防止する。
シート形成部5は、図1および図3に示すように、ギヤ構造体4の前側において上側壁48の突出部63を含むように設けられており、例えば、ギヤ構造体4における突出部63と、移動支持体としての支持ロール51と、基材送出ロール56と、セパレータラミネートロール57と、転動ロール58と、セパレータ送出ロール59とを備えている。
突出部63は、図4に示すように、ギヤ構造体4におけるケーシング31の吐出口46を区画する壁の役割と、シート形成部5における吐出口46から吐出される組成物の厚みを調整するドクター(あるいはナイフ)の役割との両方の役割を有する。
支持ロール51は、突出部63に対して隙間50が設けられるように対向配置されている。支持ロール51の回転軸線は、1対のギヤ32の第1軸25および第2軸26と平行しており、具体的には、図3に示すように、左右方向に延びている。また、支持ロール51の回転軸線は、図1に示すように、前後方向に投影したときに、吐出口46および突出部63と重なるように、配置されている。また、支持ロール51は、組成物を支持して搬送するように構成されている。
従って、支持ロール51は、組成物を隙間50に通過させるように構成されている。
図1に示すように、基材送出ロール56は、支持ロール51の下方に間隔を隔てて設けられている。基材送出ロール56の回転軸線は、左右方向に延びており、基材送出ロール56の周面には、基材8がロール状に巻回されている。
セパレータラミネートロール57および転動ロール58は、支持ロール51の前方に間隔を隔てて設けられている。セパレータラミネートロール57および転動ロール58のそれぞれの回転軸線は、左右方向に延びるように形成されている。セパレータラミネートロール57は、転動ロール58に対して上側に対向配置されており、転動ロール58に対して押圧可能に構成されている。
転動ロール58は、セパレータラミネートロール57からの押圧を受けて、シート7および基材8に対して転動可能に構成されており、その上端部は、前後方向に投影したときに、支持ロール51の上端部と同一位置となるように、配置されている。
セパレータ送出ロール59は、セパレータラミネートロール57の前方斜め上側に間隔を隔てて設けられている。セパレータ送出ロール59の回転軸線は、左右方向に延びており、セパレータ送出ロール59の周面には、セパレータ9がロール状に巻回されている。
巻取部6は、シート形成部5の前方に設けられており、テンションロール52と、巻取ロール53とを備えている。
テンションロール52は、転動ロール58の前方に間隔を隔てて設けられ、具体的には、テンションロール52の上端部は、前後方向に投影したときに、転動ロール58の上端部と同一位置となるように、配置されている。テンションロール52の回転軸線は、左右方向に延びるように形成されている。
巻取ロール53は、テンションロール52に対して前方斜め下側に間隔を隔てて対向配置されている。また、巻取ロール53の回転軸線は、左右方向に延びており、巻取ロール53の周面において、積層シート10をロール状に巻き取ることができるように、構成されている。
シート製造装置1の寸法は、用いる粒子および樹脂成分の種類および配合割合と、目的とするシートの幅および厚みに対応して適宜設定される。
図5に示すように、1対のギヤ32(第1ギヤ33、第2ギヤ34)の回転軸線方向長さW2は、例えば、200mm以上、好ましくは、300mm以上であり、また、例えば、2000mm以下でもある。
1対のギヤ32のギヤ径(ギヤ32の直径(外径)、詳しくは、刃先円の直径)は、組成物の搬送時の圧力で1対のギヤ32が歪まないように設定され、例えば、10mm以上、好ましくは、20mm以上であり、また、例えば、200mm以下、好ましくは、80mm以下でもある。また、1対のギヤ32の歯底円の直径(ギヤ径から次に説明する歯たけL3を差し引いた値)は、例えば、8mm以上、好ましくは、10mm以上であり、また、例えば、198mm以下、好ましくは、194mm以下でもある。
図6に示すように、1対のギヤ32の歯たけL3は、例えば、1mm以上、好ましくは、3mm以上であり、また、例えば、30mm以下、好ましくは、20mm以下でもある。
斜歯35の回転軸線方向A1におけるピッチ間隔は、例えば、5mm以上、好ましくは、10mm以上であり、また、例えば、30mm以下、好ましくは、25mm以下でもある。また、斜歯35の歯筋の、1対のギヤ32の回転軸線に対する角度(傾斜角)は、例えば、0度を超過し、好ましくは、5度以上、より好ましくは、15度以上であり、また、例えば、75度未満、好ましくは、70度以下、より好ましくは、60度以下でもある。傾斜角が上記下限以上であれば、組成物を回転軸線A1の両外側に広げて、幅広のシート7を確実に形成することができる。一方、傾斜角が上記上限以下であれば、重複歯溝76を確実に形成して、組成物の搬送効率を向上させることができる。
図7に示すように、1対のギヤ32の回転軌跡において、第1ギヤ33と上側面71とが対向する回転方向長さW1、および、第2ギヤ34と下側面72とが対向する回転方向長さ(図7において図示せず)は、例えば、2mm以上、好ましくは、3mm以上、好ましくは、5mm以上であり、また、例えば、324mm以下、好ましくは、315mm以下でもある。上記した長さが上記下限以上であれば、複数の重複歯溝76を確実に形成して、組成物の搬送効率を向上させることができる。一方、上記した長さが上記上限以下であれば、組成物の搬送効率を向上させることができる。
また、図4に示すように、隙間50の前後方向距離L1は、吐出口46の寸法に応じて適宜設定され、例えば、10μm以上、好ましくは、30μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下でもある。
以下、このシート製造装置1を用いて、粒子および樹脂成分を含有する組成物から積層シート10を製造する方法について説明する。
粒子は、粉体、粒体、粉粒体、粉末を含んでおり、粒子を形成する材料としては、例えば、無機材料、有機材料などが挙げられる。好ましくは、無機材料が挙げられる。
無機材料としては、例えば、炭化物、窒化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、金属、粘土鉱物、炭素系材料などが挙げられる。
炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンなどが挙げられる。
窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム、窒化クロム、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデン、窒化リチウムなどが挙げられる。
酸化物としては、例えば、酸化ケイ素(シリカ。球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末などを含む。)、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化チタン、酸化セリウム、酸化鉄、酸化ベリリウムなどが挙げられる。さらに、酸化物として、金属イオンがドーピングされている、例えば、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズが挙げられる。
炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
硫酸塩としては、例えば、硫酸カルシウム(石膏)などが挙げられる。
金属としては、例えば、銅(Cu)、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、亜鉛、錫、鉄、パラジウム、または、それらの合金(はんだなど)が挙げられる。
粘土鉱物としては、例えば、モンモリロン石、マグネシアンモンモリロン石、テツモンモリロン石、テツマグネシアンモンモリロン石、バイデライト、アルミニアンバイデライト、ノントロン石、アルミニアンノントロナイト、サポー石、アルミニアンサポー石、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイトなどが挙げられる。
炭素系材料としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ナノホーン、カーボンマイクロコイル、ナノコイルなどが挙げられる。
また、材料として、特定物性を有する材料も挙げられ、熱伝導性材料(例えば、炭化物、窒化物、酸化物および金属から選択される熱伝導性材料、具体的には、BN、AlN、Alなど)、電気伝導性材料(例えば、金属、炭素系材料から選択される電気伝導性材料、具体的には、Cuなど)、絶縁材料(例えば、窒化物、酸化物など、具体的には、BN、シリカなど)、磁性材料(例えば、酸化物、金属、具体的には、フェライト(軟質磁性フェライト、硬質磁性)、鉄など)なども挙げられる。特定物性を有する材料は、上記で例示した材料と重複してもよい。
なお、熱伝導性材料の熱伝導率は、例えば、10W/m・K以上、好ましくは、30W/m・K以上であり、また、例えば、2000W/m・K以下でもある。
また、電気伝導性材料の電気伝導率は、例えば、10S/m以上、好ましくは、10S/m以上であり、また、通常、1010S/m以下である。
また、絶縁材料の体積抵抗は、1×1010Ω・cm以上、好ましくは、1×1012Ω・cm以上であり、また、例えば、1×1020Ω・cm以下でもある。
また、磁性材料の透磁率(波長2.45GHzにおけるμ’’)は、例えば、0.1〜10である。
また、粒子の形状は、特に限定されず、例えば、板状、鱗片状、粒子状(不定形状)、球形状などが挙げられる。
粒子の最大長さの平均値(球形状である場合には、平均粒子径)は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、100μm以下でもある。
また、粒子のアスペクト比は、例えば、2〜10000、好ましくは、10〜5000である。
また、粒子の比重は、例えば、0.1〜20g/cm、好ましくは、0.2〜10g/cmである。
これら粒子は、単独使用または2種類以上併用することができる。
樹脂成分は、粒子を分散できるもの、つまり、粒子が分散される分散媒体(マトリックス)であって、絶縁成分を含有し、例えば、熱硬化性樹脂成分、熱可塑性樹脂成分などの樹脂成分が挙げられる。
熱硬化性樹脂成分としては、例えば、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などが挙げられる。
熱可塑性樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体など)、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリルスルホン、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリアミノビスマレイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリメチルペンテン、フッ化樹脂、液晶ポリマー、オレフィン−ビニルアルコール共重合体、アイオノマー、ポリアリレート、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体などが挙げられる。
これら樹脂成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。
樹脂成分のうち、熱硬化性樹脂成分として、好ましくは、エポキシ樹脂が挙げられ、また、熱可塑性樹脂成分として、好ましくは、アクリル樹脂が挙げられる。
エポキシ樹脂は、常温において、液状、半固形状および固形状のいずれかの形態である。
具体的には、エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性ビスフェノール型エポキシ樹脂など)、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂(例えば、ビスアリールフルオレン型エポキシ樹脂など)、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(例えば、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂など)などの芳香族系エポキシ樹脂、例えば、トリエポキシプロピルイソシアヌレート、ヒダントインエポキシ樹脂などの含窒素環エポキシ樹脂、例えば、脂肪族系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらエポキシ樹脂は、単独使用または2種以上併用することができる。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、例えば、例えば、100〜1000g/eq.、好ましくは、180〜700g/eq.である。また、エポキシ樹脂が、常温固形状である場合には、軟化点は、例えば、20〜90℃である。
また、エポキシ樹脂には、例えば、硬化剤および硬化促進剤を含有させて、エポキシ樹脂組成物として調製することができる。
硬化剤は、加熱によりエポキシ樹脂を硬化させることができる潜在性硬化剤(エポキシ樹脂硬化剤)であって、例えば、フェノール化合物、アミン化合物、酸無水物化合物、アミド化合物、ヒドラジド化合物、イミダゾリン化合物などが挙げられる。また、上記の他に、ユリア化合物、ポリスルフィド化合物なども挙げられる。
フェノール化合物は、フェノール樹脂を含み、例えば、フェノールとホルムアルデヒドとを酸性触媒下で縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、例えば、フェノールとジメトキシパラキシレンまたはビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、例えば、ビフェニル・アラルキル樹脂、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、例えば、クレゾールノボラック樹脂、例えば、レゾール樹脂などが挙げられる。
アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミン、または、これらのアミンアダクトなど、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどが挙げられる。
酸無水物化合物としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、4−メチル−ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物、ピロメリット酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、ジクロロコハク酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、クロレンディック酸無水物などが挙げられる。
アミド化合物としては、例えば、ジシアンジアミド、ポリアミドなどが挙げられる。
ヒドラジド化合物としては、例えば、アジピン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
イミダゾリン化合物としては、例えば、メチルイミダゾリン、2−エチル−4−メチルイミダゾリン、エチルイミダゾリン、イソプロピルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、フェニルイミダゾリン、ウンデシルイミダゾリン、ヘプタデシルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリンなどが挙げられる。
これら硬化剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
硬化促進剤は、硬化触媒であって、例えば、2−フェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、例えば、トリエチレンジアミン、トリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノールなどの3級アミン化合物、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチオエートなどのリン化合物、例えば、4級アンモニウム塩化合物、例えば、有機金属塩化合物、例えば、それらの誘導体などが挙げられる。これら硬化促進剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
エポキシ樹脂組成物における硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば、0.5〜200質量部、好ましくは、1〜150質量部であり、硬化促進剤の配合割合は、例えば、0.1〜10質量部、好ましくは、0.2〜5質量部である。また、硬化剤がフェノール樹脂を含有する場合には、エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して、フェノール樹脂の水酸基が、例えば、0.5〜2.0モル、好ましくは、0.8〜1.2モルとなるように調整される。
上記した硬化剤および/または硬化促進剤は、必要により、溶媒により溶解および/または分散された溶媒溶液および/または溶媒分散液として調製して用いることができる。
溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)などケトン、例えば、酢酸エチルなどのエステル、例えば、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミドなどの有機溶媒などが挙げられる。また、溶媒として、例えば、水、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールなどの水系溶媒も挙げられる。
アクリル樹脂は、アクリルゴムを含み、具体的には、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含むモノマーの重合により得られる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、メタクリル酸アルキルエステルおよび/またはアクリル酸アルキルエステルであって、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸オクタドデシルなどの、アルキル部分が炭素数30以下の直鎖状または分岐状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられ、好ましくは、アルキル部分が炭素数1〜18の直鎖状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、単独使用または2種以上併用することができる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの配合割合は、モノマーに対して、例えば、50質量%以上、好ましくは、75質量%以上であり、例えば、99質量%以下でもある。
モノマーは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと重合可能な共重合性モノマーを含むこともできる。
共重合性モノマーは、ビニル基を含有し、例えば、(メタ)アクリロニトリルなどのシアノ基含有ビニルモノマー、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジルなどのグリシジル基含有ビニルモノマー(エポキシ基含有ビニルモノマー)例えば、スチレンなどの芳香族ビニルモノマーなどが挙げられる。
共重合性モノマーの配合割合は、モノマーに対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、25質量%以下であり、例えば、1質量%以上でもある。
これら共重合性モノマーは、単独または2種以上併用することができる。
共重合性モノマーがシアノ基含有ビニルモノマーおよび/またはエポキシ基含有ビニルモノマーである場合には、得られるアクリル樹脂は、主鎖の末端または途中に結合するエポキシ基および/またはシアノ基などの官能基が導入された、官能基変性アクリル樹脂(具体的には、シアノ変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、シアノ・エポキシ変性アクリル樹脂)とされる。
樹脂成分(熱硬化性樹脂成分を含有する場合には、熱硬化性樹脂成分がAステージ状態である樹脂成分)の80℃における溶融粘度は、例えば、10〜10000mPa・s、好ましくは、50〜10000mPa・sでもある。
また、樹脂成分の軟化温度(環球法)は、例えば、80℃以下、好ましくは、70℃以下であり、また、例えば、20℃以上、好ましくは、35℃以上でもある。
具体的には、粒子および樹脂成分の配合割合は、シートにおける粒子の体積割合が、例えば、30体積%を超過し、好ましくは、35体積%以上、好ましくは、40体積%以上、より好ましくは、60体積%以上、さらに好ましくは、70体積%以上であり、例えば、98体積%以下、好ましくは、95体積%以下となるように、設定される。
粒子および樹脂成分の質量基準の配合割合は、上記したシートにおける粒子の体積割合となるように、設定される。
なお、樹脂成分には、上記した各成分(重合物)の他に、例えば、ポリマー前駆体(例えば、オリゴマーを含む低分子量ポリマーなど)、および/または、モノマーが含まれる。
これら樹脂成分は、単独使用また併用することができる。
そして、図1に示すように、ホッパー3に、粒子および樹脂成分を含有する組成物を投入する。
また、シート製造装置1において、ギヤ構造体4およびシート形成部5を所定の温度および/または回転速度に調整する。なお、ギヤ構造体4およびシート形成部5の温度は、例えば、樹脂成分が熱可塑性樹脂成分を含有する場合には、その軟化温度以上であり、また、樹脂成分が熱硬化性樹脂成分を含有する場合には、その硬化温度未満である。具体的には、ギヤ構造体4およびシート形成部5の温度は、それぞれ、例えば、50℃以上、好ましくは、70℃以上であり、また、例えば、200℃以下、好ましくは、150℃以下でもある。
また、基材送出ロール56に、基材8を予め巻回する。
基材8としては、例えば、ポリプロピレンフィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム、ポリエステルフィルム(PETなど)、ポリ塩化ビニルなどのプラスチックフィルム類、例えば、クラフト紙などの紙類、例えば、綿布、スフ布などの布類、例えば、ポリエステル不織布、ビニロン不織布などの不織布類、例えば、金属箔などが挙げられる。
基材8の厚みは、その目的および用途など応じて適宜選択され、例えば、10〜500μmである。なお、基材8の表面を離型処理することもできる。
さらに、セパレータ送出ロール59に、セパレータ9を予め巻回する。
セパレータ9は、基材8と同様のものが挙げられ、その表面を表面処理することもできる。セパレータ9の厚みは、その目的および用途など応じて適宜選択され、例えば、10〜500μmである。
次いで、ホッパー3に投入された組成物は、ギヤ構造体4の入流通路24を通じて、図1に示すように、第1貯留部27に至る(投入工程)。
その後、組成物は、ギヤ構造体4において、1対のギヤ32の回転軸線方向A1に変形
されながら、前方に搬送される(変形搬送工程)。
具体的には、組成物は、1対のギヤ32の噛み合いによって、回転軸線方向A1の中央部から両端部に押し広げられながら搬送される。
詳しくは、図4に示すように、組成物は、第1貯留部27の前側部分の上端部および下端部から、収容空間73における1対のギヤ32の噛み合い部分より後側部分に至り、その後、1対のギヤ32の斜歯35に剪断されながら、歯溝75内に取り巻き込まれ、続いて、密閉空間74に至る。
このとき、収容空間73の入口(後側)において、回転する第1ギヤ33に付着した組成物は、下部61によって押圧されるため、密閉空間74(歯溝75)を左右方向に移動し、一方、回転する第2ギヤ34に付着した組成物は、上部62によって押圧されるため、密閉空間74(歯溝75)を左右方向に移動する。このため、組成物は、左右方向に押し広げられつつ、1対のギヤ32の回転方向R2に沿って前方に押し出される。
そして、密閉空間74において、組成物が、重複歯溝76となる歯溝75によって、第1貯留部27および第2貯留部28間の連通、つまり、斜歯35の歯筋に沿って移動することが阻止されながら、1対のギヤ32の回転方向R2への回転によって、1対のギヤ32の回転方向R2の下流側、つまり、前方に搬送される。これによって、組成物は、1対のギヤ32の前側に押し出され、収容空間73における1対のギヤ32の噛み合い部分より前側部分に至る。
続いて、組成物は、斜歯35の噛み合い部分(図6参照)を介して第1貯留部27に逆流する(後方に戻る)ことが斜歯35の噛み合い部分によって防止されながら、左右方向に押し広げられる。
具体的には、図5に示すように、ギヤ構造体4の右側部分においては、第1右斜歯36と第2右斜歯38との噛み合いによって、1対のギヤ32における回転軸線方向A1の中央部から右端部に向けて押し広げられる。一方、ギヤ構造体4の左側部分においては、第1左斜歯37と第2左斜歯39との噛み合いによって、1対のギヤ32における回転軸線方向A1の中央部から左端部に向けて押し広げられる。
続いて、図4に示すように、組成物は、第2貯留部28および吐出通路44を介して吐出口46に至り、次いで、吐出口46から支持ロール51に向かって吐出(搬送)される。
具体的には、支持ロール51の周面には、基材送出ロール56(図1参照)から送り出された基材8が積層されており、組成物は、その基材8を介して支持ロール51に支持されながら、支持ロール51の回転方向(図1矢印に示す左側面時計方向)に搬送される。
吐出口46から吐出された組成物は、一旦、支持ロール51の後方に、基材8を介して吐出され、直ちに、突出部63と支持ロール51の周面とによって厚みが調整される。具体的には、余分な組成物は、支持ロール51に支持される基材8の表面において、突出部63によって掻き取られ、所望厚みT1および所望幅のシート7として形成される(隙間通過工程)。
シート7の厚みT1は、例えば、50μm以上、好ましくは、100μm以上、より好ましくは、300μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下、より好ましくは、750μm以下でもある。
続いて、図1に示すように、シート7が積層された基材8は、支持ロール51からセパレータラミネートロール57および転動ロール58に向けて搬送され、セパレータラミネートロール57および転動ロール58の間において、シート7の上面にセパレータ9が積層される。これにより、シート7は、両面(下面および上面)に基材8およびセパレータ9がそれぞれ積層された積層シート10として得られる。
その後、積層シート10は、テンションロール52を通過し、続いて、巻取ロール53によってロール状に巻き取られる(巻取工程)。
なお、このシート製造装置1において、樹脂成分が熱硬化性樹脂成分を含有する場合には、ギヤ構造体で加熱された後、巻取ロール53に巻き取られるまで、組成物における熱硬化性樹脂成分は、Bステージ状態であり、巻取ロール53に巻き取られたシート7における熱硬化性樹脂成分も、Bステージ状態とされる。
そして、シート7の製造方法およびシート製造装置1によれば、組成物を、ギヤ構造体4を用いて、その軸線方向A1に変形させながら搬送させた後、軸線方向A1に変形された組成物を、シート形成部5において、支持ロール51により基材8を介して支持して搬送させながら、突出部63との隙間50に通過させるので、シート7を積層シート10として連続的に製造することができる。そのため、シート7の製造効率を向上させることができる。
また、組成物をギヤ構造体4を用いて変形させるので、粒子を、高い配合割合で樹脂成分中に分散させて、シート7を得ることができる。
さらに、組成物を、支持ロール51により支持して搬送させながら、隙間50に通過させるので、組成物の粘度が広範囲(例えば、80℃における溶融粘度が、1〜10000mPa・s)にわたっても、確実にシート7を得ることができる。
その結果、粒子が樹脂成分中に均一に高い配合割合で分散されたシート7を、効率よく製造することができる。
一般に、封止シートを利用するときには、個片状に用意した封止シートをそれぞれ搬送したり、封止シートを1個片ずつ封止対象に配置する作業が必要となるため、タクトタイムが長く、さらには、封止シートをトレイなどから取り出す際に封止シートに傷をつけてしまうなどハンドリング面で不利となる場合がある。さらに、封止シートを大量生産するために、多数のシート製造装置を必要とする。
これに対して、このシート製造装置1により得られるシート7は、ロール状で製造されるので、かかるシート7によって封止対象を連続して封止することができる。また、上記したハンドリング性を向上させることができ、必要とするシート製造装置1も少数でありながら、長尺状のシート7を大量に製造することができる。さらに、封止に要するコストを低減することができる。つまり、タクトタイムの短縮、ハンドリング性の向上、投資コスト低減を図ることができる。
また、シート7を放熱性シートとして用いて、フレキシブル回路基板と複合化する場合(複合化回路基板)においても、ロール状に製造された放熱性シートを、ロール・トゥ・ロールによって簡便かつ低い製造コストで、複合化回路基板を製造することができる。
また、組成物をギヤ構造体を用いて変形させるので、組成物を予め混練機により混練せずとも、ホッパに投入すればよく、簡易かつ効率よくシートを製造することができる。
また、シート7における粒子の配合割合が、30体積%を超過すれば、シート7は、粒子が有する特定物性(例えば、放熱性(熱伝導性)、導電性(伝導性)、絶縁性、磁性など)を十分に発揮させることができる。
そのため、シート7を、例えば、放熱性シートなどの熱伝導性シート、例えば、電極材、集電体などの導電性シート、例えば、絶縁シート、例えば、磁性シートなどとして好適に用いることができる。
さらには、粒子が絶縁材料から形成され、かつ、樹脂成分が絶縁性の熱硬化性樹脂成分を含有する場合には、シート7を、例えば、熱硬化性樹脂シートなどの熱硬化性絶縁樹脂シート(具体的には、封止シート)として好適に用いることもできる。
また、図5に示すように、1対のギヤ32の回転軸線方向長さW2が、200mm以上であれば、幅広のシート7として、広範囲の用途に好適に用いることができる。
(変形例)
図1および図7の実施形態では、1対のギヤ32を、第1貯留部27と、第2貯留部28とが、斜歯35の歯筋間の歯溝75を介して連通しないように、構成しているが、例えば、図8に示すように、1対のギヤ32を、第1貯留部27と、第2貯留部28とが、斜歯35の歯筋間の歯溝75aを介して連通するように、構成することもできる。
好ましくは、図1および図7に示すように、1対のギヤ32を、第1貯留部27と、第2貯留部28とが、斜歯35の歯筋間の歯溝75を介して連通しないように、構成する。
図8の実施形態では、組成物が歯溝75を介して自由に第1貯留部27と第2貯留部28とを移動することができる。そのため、1対のギヤ32の回転方向R2の上流から下流に向かう歯溝75の移動に伴って、組成物の効率的な搬送をするには不十分となる場合が生じる。
これに対し、図1および7の実施形態によれば、組成物が歯溝を介して自由に第1貯留部27と第2貯留部28とを移動することを規制でき、高効率に組成物を搬送することができる。
また、図1および図6の実施形態では、1対のギヤ32の斜歯35を、点接触タイプの曲線状に形成しているが、例えば、図9に示すように、インボリュート曲線状に形成することもできる。
好ましくは、図6の実施形態のように、1対のギヤ32の斜歯35を、点接触タイプの曲線状に形成する。
図6の実施形態によれば、図9の実施形態と異なり、1対のギヤ32の噛合部分の移動において、組成物が溜まる貯留部分が凹面42に形成されることを防止することができる。
しかるに、図9の実施形態によれば、樹脂成分が熱硬化性樹脂成分を含有する場合に、貯留部分65において硬化物が発生し、それが製品となるシート7に混入すると、シート7の品質が低下する場合がある。
これに対して、図6の実施形態によれば、上記した硬化物の発生およびシート7への混入を防止することができるので、シート7の品質を向上させることができる。
また、図1の実施形態では、移動支持体として支持ロール51を用いているが、例えば、図10に示すように、移動支持体として基材8を用いることもできる。
図10において、支持ロール51は、第1支持ロール54と、第1支持ロール54の上方に間隔を隔てて対向配置される第2支持ロール55とを備えている。また、第1支持ロール54および第2支持ロール55は、前後方向に投影したときに、吐出口46および突出部63を挟むように配置される。また、第1支持ロール54の後端面および下端面と、第2支持ロール55の後端面および上端面には、基材8が積層されており、第1支持ロール54および第2支持ロール55間に掛け渡された基材8が、突出部63と前方に隙間50を隔てて設けられている。
図10のシート製造装置1によれば、ギヤ構造体4から搬送された組成物は、吐出口46から、第1支持ロール54および第2支持ロール55間に掛け渡された基材8に向かって吐出(搬送)される。
吐出口46から吐出された組成物は、突出部63と基材8とによって厚みが調整される。具体的には、余分な組成物は、基材8の表面において、突出部63によって掻き取られ、所望厚みT1および所望幅のシート7として形成される。
図10の実施形態によっても、図1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
好ましくは、図1の実施形態が採用される。
図1の実施形態であれば、支持ロール51によって、より確実に隙間50を確保し、あるいは、隙間50の前後方向距離L1を調整することができる。そのため、得られるシート7の厚みT1を確実に制御することができる。
なお、本発明において、シートは、テープまたはフィルムの概念を含む。
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例に限定されない。
実施例1
表1の配合処方に準拠して、各成分(粒子および樹脂成分)を配合して攪拌して、半固形状の混合物(組成物)を調製した。具体的には、表の配合処方の樹脂成分欄の配合比で、樹脂成分を配合するとともに、組成物の残部となる配合比率で、粒子を配合した。別途、表1の寸法および装置構成を有するシート製造装置を用意した。
次いで、上記したシート製造装置によって、表1のシート(熱硬化性絶縁樹脂シート)を製造した。
実施例1のシートでは、粒子が、樹脂成分中に、均一に分散されていた。また、実施例1のシートにおいて、粒子の体積基準の比率は、表の粒子欄の数値の通りとなった。
(配合処方)
・球状溶融シリカ粉末(商品名「FB−9454」、電気化学工業社製、平均粒子径17μm、比重2.2g/cm):83.85質量%
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(熱硬化性樹脂、商品名「YSLV−80XY
」、新日鐵化学社製、エポキシ当量200g/eq.、軟化点80℃):6質量%
・フェノール・アラルキル樹脂(硬化剤、商品名「MEH7851SS」、明和化成社製、水酸基当量203g/eq.、軟化点67℃):6質量%
・2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(硬化促進剤、商品名「2PHZ」、四国化成工業社製):0.15質量%
・BA−AN−GMA共重合体(熱可塑性樹脂、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−メタクリル酸グリシジル共重合体、シアノ・エポキシ変性アクリル樹脂):4質量%
Figure 2014004818
1 シート製造装置
3 ホッパー
4 ギヤ構造体
5 シート形成部
6 巻取部
7 シート
27 第1貯留部
28 第2貯留部
31 ケーシング
32 ギヤ
33 第1ギヤ
34 第2ギヤ
35 斜歯
40 ギヤ収容部
44 吐出通路
45 吐出壁
50 隙間
51 支持ロール
53 巻取ロール
63 突出部
73 収容空間
74 密閉空間
75 歯溝
76 重複歯溝

Claims (10)

  1. 粒子と樹脂成分とを含有する組成物を、ホッパーに投入する投入工程、
    前記投入工程の後に、前記組成物を、1対のギヤおよびケーシングを備えるギヤ構造体を用いて、前記ギヤの回転軸線方向に変形させながら搬送させる変形搬送工程、および、
    前記変形搬送工程の後に、前記組成物を、移動支持体により支持して搬送させながら、前記移動支持体と、前記移動支持体に対して隙間が設けられるように対向配置されるドクターとの前記隙間に通過させる隙間通過工程
    を備えることを特徴とする、シートの製造方法。
  2. 前記シートにおける前記粒子の配合割合が、30体積%を超過することを特徴とする、請求項1に記載のシートの製造方法。
  3. 前記1対のギヤのそれぞれは、互いに噛み合う斜歯を備え、
    前記斜歯の歯筋は、前記1対のギヤの回転方向下流側から回転方向下流側に向かうに従って、前記回転軸線方向の外側に傾斜していることを特徴とする、請求項1または2に記載のシートの製造方法。
  4. 前記斜歯は、回転軸線方向に互いに隣接配置され、歯筋が互いに異なる第1斜歯および第2斜歯を備え、
    前記第1斜歯および前記第2斜歯の歯筋は、前記ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜し、
    前記ケーシングには、前記1対のギヤを、前記斜歯と前記ケーシングの内側面との間に密閉空間が形成されるように、収容する収容空間が設けられ、
    前記密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、前記密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、前記歯筋間の歯溝を介して連通しないように、前記1対のギヤが構成されていることを特徴とする、請求項3に記載のシートの製造方法。
  5. 前記隙間通過工程の後に、前記シートをロール状に巻き取る巻取工程をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシートの製造方法。
  6. 粒子と樹脂成分とを含有する組成物からシートを製造するように構成されるシート製造装置であって、
    前記組成物が投入されるホッパー、
    1対のギヤおよびケーシングを備えるギヤ構造体であって、前記組成物を、前記ギヤの回転軸線方向に変形させながら搬送するように構成される前記ギヤ構造体、および、
    前記ギヤ構造体の搬送方向下流側に設けられ、前記組成物を支持して搬送するように構成される移動支持体と、前記移動支持体に対して隙間が設けられるように対向配置されるドクターとを備えるシート形成部であって、前記組成物を前記隙間に通過させるように構成される前記シート形成部
    を備えることを特徴とする、シート製造装置。
  7. 前記粒子の体積割合が30体積%を超過する前記シートを製造するように構成されていることを特徴とする、請求項6に記載のシート製造装置。
  8. 前記1対のギヤのそれぞれは、互いに噛み合う斜歯を備え、
    前記斜歯の歯筋は、前記1対のギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従
    って、前記回転軸線方向の外側に傾斜していることを特徴とする、請求項6または7に記
    載のシート製造装置。
  9. 前記斜歯は、回転軸線方向に互いに隣接配置され、歯筋が互いに異なる第1斜歯および第2斜歯を備え、
    前記第1斜歯および前記第2斜歯の歯筋は、前記ギヤの回転方向下流側から回転方向上流側に向かうに従って、回転軸線方向の外側に傾斜し、
    前記ケーシングには、前記1対のギヤを、前記斜歯と前記ケーシングの内側面との間に密閉空間が形成されるように、収容する収容空間が設けられ、 前記密閉空間に対する搬送方向上流側の上流空間と、前記密閉空間に対する搬送方向下流側の下流空間とが、前記歯筋間の歯溝を介して連通しないように、前記1対のギヤが構成されていることを特徴とする、請求項8に記載のシート製造装置。
  10. 前記シート形成部の搬送方向下流側に設けられ、前記シートを、ロール状に巻き取るように構成される巻取部をさらに備えることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一項に記載のシート製造装置。
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