JP4077309B2 - 樹脂の供給装置、及び供給方法、並びに塗工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂の供給装置、供給方法、並びに該供給装置を具備した樹脂の塗工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＦＲＰ（繊維強化複合材料）の製造に用いる中間材料であるプリプレグは、強化繊維にマトリクス樹脂を含浸させて製造される。この含浸の方法の一つとして、溶剤を含まない、溶融または軟化したマトリクス樹脂を、離型性シート上に所定量供給してマトリクス樹脂のシート状物を形成し、該シート状物を強化繊維に貼り合せたのち、加熱または加圧することにより含浸するホットメルト法がよく用いられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
ホットメルト法を用いる場合であって、一定のマトリクス樹脂のみを用いて同一製品を大量に生産するのであれば、強化繊維に含浸するマトリクス樹脂をその直前に調製する方法であっても対応可能であるが、多品種少量生産には対応困難である。そこで、マトリクス樹脂からなる塊である樹脂ブロックを予め複数種類準備し、保管しておき、塗工時に、その都度、目的に即した在庫の樹脂ブロックを溶解して塗工に供することが便利である。
【０００３】
この方法では、まず、樹脂ブロックを乾燥機等を用いて徐々に加熱しながら、全体を液状に溶融または軟化し、その後、溶融または軟化した樹脂を人手により運搬して塗工装置の液ダムに供給することにより、樹脂を塗工していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７０８４７号公報
【特許文献２】
特開平６−２５６０６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法は、作業性が良くないだけでなく、液ダムに常に一定量の溶融した樹脂を供給することが困難なため、製造効率を低下させる原因となる。
また、従来の方法によれば、上述したように、樹脂ブロック全体を外側から順に溶かした後に樹脂を液ダムに供給するため、樹脂ブロックの表面側が受ける熱履歴と、中心部が受ける熱履歴とでは大きく異なり、その結果、液ダムに供給される樹脂の粘度が不均一になってしまう。このような樹脂を塗工装置を用いて塗布した場合、例えば、一定の厚みで塗布することが困難となったり、その硬化物においては物性に悪影響を及ぼし、製品としての品質低下を招く恐れがある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、粘度が均一な樹脂を常に一定量で供給する樹脂の供給装置、供給方法、並びに該供給装置を具備した樹脂の塗工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂の供給装置は、樹脂ブロックの収容部と、前記収容部に収容した樹脂ブロックの一側面のみに接触するように配置された発熱板とを具備する樹脂の供給装置であって、発熱板には樹脂を吐出する貫通孔が形成されている。
また、発熱板に対して樹脂ブロックを押し付ける加圧手段を具備することが好ましい。
本発明の樹脂の供給方法は、樹脂ブロックの一側面のみを貫通孔が形成された発熱板で加熱し、溶融または軟化した樹脂を貫通孔から吐出する。
また、樹脂ブロックが熱硬化性樹脂であり、かつ、発熱板を前記熱硬化性樹脂の硬化温度以下に調温することが好ましい。
また、樹脂ブロックに対して発熱板の反対側から加圧して、貫通孔から吐出する樹脂の量を調整することが好ましい。
本発明の樹脂の塗工装置は、上記の樹脂の供給装置を具備する。
また、樹脂の供給装置によって供給された樹脂を保持する部位と、コーターとを具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る樹脂の塗工装置の全体を示す概略図であって、基材送給装置２と、樹脂の供給装置１と、供給装置１によって供給された樹脂を保持する部位（以下、液ダムと称する）３０と、コーター３とを具備している。本発明の塗工装置は樹脂の供給装置１に特徴があり、以下、図面を参照して、樹脂の供給装置１、及び供給方法について詳細に説明する。
【０００９】
図２は、参考例であり、本発明の一実施形態を示すものではない。図中符号５０は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、多官能アクリル樹脂等未硬化の熱硬化性樹脂からなる樹脂ブロックを示している。図２の供給装置は、樹脂ブロック５０の収容部１１と、該収容部１１の底面に配置される貫通孔１０ａが形成された発熱板１０とを具備している。
【００１０】
発熱板１０としては、溶融または軟化した樹脂を吐出するための貫通孔１０ａを有し、所定の熱を発生できるものであれば特に制限はないが、例えば図３に示すように、内部に規則的に配置された配管１０ｂを有する板状であって、その配管１０ｂに、加温された液体、気体などの熱媒体を循環させたものが挙げられる。そして、この場合、別途設けられる温水発生装置１５に配管１０ｂを接続して、熱媒体が循環される。また、上記以外のものとしては、内部に電熱線が配備された板状のものが例示できる。
なお、供給装置作動時の発熱板１０の温度としては、使用する樹脂ブロック５０の種類や、吐出速度等を考慮して適宜設定されるが、樹脂ブロックが熱硬化性樹脂である場合には、その熱硬化性樹脂の硬化温度以下が好ましい。特に、５０〜７０℃で軟化することが好ましい。
【００１１】
また、発熱板１０に形成される貫通孔１０ａの数や大きさ等には特に制限はなく、樹脂ブロック５０の吐出速度などを考慮して適宜設定される。また、貫通孔１０ａの形状についても特に制限はないが、スリット状であると吐出速度の調整が容易となるので好ましい。
【００１２】
図２の供給装置には、発熱板１０に対して樹脂ブロック５０を押し付ける加圧手段を具備することができる。
加圧手段としては、発熱板１０に対して樹脂ブロック５０を適当な荷重をかけて押し付ける機能を有するものである。例えば図２に示すように、空気供給装置（図示略）と、ピストン２２を有したエアシリンダ２１と、ピストン２２に接続された板部材２３とから構成されるものが例示できる。更に好ましくは、加圧手段の圧力を制御する制御装置（図示略）を具備していることが好ましい。
【００１３】
図２の供給装置を用いた樹脂の供給方法としては、まず、樹脂ブロック５０を発熱板１０上に置く。次いで、発熱板１０を加温して、発熱板１０と接触している樹脂ブロック５０の表面を加熱する。溶融または軟化した樹脂は、発熱板１０に形成された貫通孔１０ａより吐出されて、供給装置の下方部に配置された塗工装置の液ダム３０に供給される。
【００１４】
また、上記加圧手段を用いて、例えば一定時間に樹脂ブロックから溶融する樹脂量を調整することができる。図２に記載された加圧手段を利用する場合は、樹脂ブロック５０にかかる圧力、温度と樹脂ブロック５０の吐出速度（単位時間あたりの樹脂の吐出量）との関係を予め測定しておき、所望の吐出速度となるような圧力が負荷されるように、空気供給装置（図示略）の供給量を設定する。空気がエアシリンダ２１内に供給されると、ピストン２２が下部方向に移動して、ピストン２２に接続された板部材２３が樹脂ブロック５０を発熱板１０に押し付けることによって、樹脂ブロック５０の吐出速度を上げることができる。
このように、樹脂ブロック５０に適当な圧力をかけることによって、樹脂ブロック５０の吐出速度を上げ、時間当たりに得られる樹脂量を増加させることができる。ただし、図２の加圧手段を用いる場合には、経時的な樹脂ブロック５０の質量変化を考慮する必要があり、これらを感知し、発熱板１０に対する樹脂ブロック５０の圧力を補正する制御装置（図示略）を用いて、樹脂ブロック５０の吐出速度を一定に維持することが好ましい。
【００１５】
このように、図２の供給装置、及び供給方法によれば、溶融または軟化した樹脂は、直ちに発熱板１０に形成された貫通孔１０ａから吐出され、吐出後は発熱板１０による熱の影響を受けないため、粘度が均一な樹脂を得ることができる。また、発熱板５０の温度、加圧手段の圧力などを考慮して、樹脂ブロック５０の吐出速度を一定にすることによって、樹脂ブロック５０から一定の割合で樹脂を得ることができ、塗工装置へ安定に樹脂を供給できるので製造効率が向上する。
【００１６】
本発明の供給装置１に係る一実施形態として、図４に示す供給装置１は、樹脂ブロック５０を収容する収容部１１と、収容部１１の側面に配置される貫通孔１０ａが形成された発熱板１０と、該発熱板１０に対して樹脂ブロック５０を押し付ける加圧手段とを具備している。
本実施形態の供給装置１に用いられる発熱板１０としては、参考例と同様のものが挙げられる。
また、加圧手段としても、参考例と同様に、空気供給装置（図示略）と、ピストン２２を有したエアシリンダ２１と、ピストン２２に接続された板部材２３とから構成されるものが例示できる。
【００１７】
図４に示す本実施形態の供給装置１を用いた樹脂の供給方法としては、まず、樹脂ブロック５０を収容部１１内に置く。次いで、発熱板１０を所定の温度に加温した後、加圧手段を用いて樹脂ブロック５０を移動させて発熱板１０に接触させる。樹脂ブロック５０を発熱板１０に接触させた後、所望の吐出速度となるような圧力が樹脂ブロック５０に負荷されるように、空気供給装置（図示略）の供給量を設定する。空気がエアシリンダ２１内に供給されると、発熱板１０に平行に配置された板部材２３が樹脂ブロック５０を発熱板１０に押し付けるように、ピストン２２が移動する。
このようにして、発熱板１０と接触した樹脂ブロック５０の表面は、加熱される。そして、溶融または軟化した樹脂は、発熱板１０に形成された貫通孔１０ａから吐出されて、供給装置１の下方部に配置された塗工装置の液ダム３０に供給される。
【００１８】
このように、本実施形態の供給装置１、及び供給方法によれば、溶融または軟化した樹脂は、直ちに発熱板１０に形成された貫通孔１０ａから吐出され、吐出後は発熱板１０による熱の影響を受けないため、粘度が均一な樹脂を得ることができる。また、樹脂ブロック５０の吐出速度を一定にすることによって、樹脂ブロック５０から一定の割合で樹脂を得ることができ、塗工装置へ安定に樹脂を供給できるので製造効率が向上する。
更に、本実施形態の供給装置１、及び供給方法は、発熱板１０が収容部１１の側面に配置されているため、前実施形態と異なり、樹脂ブロック自体の重力による発熱板１０への負荷がない。従って、樹脂ブロック５０の経時的な質量変化に基づく発熱板１０に対する圧力変化を考慮する必要がないので、樹脂ブロック５０にかかる圧力を制御する制御装置を設けなくてもよい。また、樹脂ブロック５０の溶融を停止させたいとき、迅速に停止作業を行うことができる。
【００１９】
本発明の樹脂の供給装置１、及び供給方法では、図４に示すように、樹脂ブロック５０の一側面側のみから発熱板１０で加熱することが好ましい。本発明の樹脂の供給装置においては、少なくとも発熱板１０付近の樹脂が、溶融または軟化していればよいので、樹脂ブロック５０の全体を溶融または軟化する必要はないからである。さらに、複数の面から加熱することで、樹脂ブロック５０に過剰の熱履歴がかかることは、樹脂が劣化する可能性があるので好ましくない。ただし、比較的低温であれば、複数の面から樹脂ブロック５０を加熱することは差し支えない。さらにまた、一側面側から加熱することにより、一回で使い切ることなく、必要な量だけ溶融し、溶融させなかった分を後日使用することができるので、無駄がないという利点もある。
また、使用する樹脂ブロック５０の種類を変更したい場合であっても、収容部１１と発熱板１０との洗浄が非常に簡易に行えるため、装置の使い回しができる。更に、本発明の供給装置１は、非常にコンパクトで占有面積が少なくて済む。
【００２０】
本発明の樹脂の塗工装置は、図１に示すように、樹脂が塗布される基材を送給する基材送給装置２と、上記樹脂の供給装置１と、液ダム３０と、樹脂を基材に均一に塗布するコーター３とを具備している。
上記基材送給装置２としては特に制限はなく、従来公知のものを使用することができる。
また、コーター３としては、例えば、図５に示すコンマダイレクト型や、図６に示すコンマリバース型等が挙げられる。
【００２１】
上記塗工装置を用いて、基材に樹脂を塗布した後、塗布された樹脂を固化させる。そして、樹脂が付与された基材を巻き取り装置４で巻き取る。
【００２２】
本発明の樹脂の塗工装置、および供給装置１は、例えば、プリプレグ、接着フィルム、粘着シート、樹脂シート等の製造に好適である。
【００２３】
以上説明したように、本発明の塗工装置によれば、均一な粘度を有する樹脂が液ダムに供給されるので、基材に対して一定の厚みで樹脂を塗布でき、その硬化物においては、その樹脂の優れた特性を充分に発揮することができる。また、常に一定の割合で樹脂が供給されるため製造効率が向上し、工業的に非常に有益であるといえる。
【００２４】
（参考例１〜３）
図２に示す供給装置を用いて、エポキシ樹脂組成物の樹脂の樹脂ブロック５０（３７０ｍｍ×２４０×１００ｍｍ）を加熱し、経時的に吐出速度（ｇ／ｍｉｎ）を測定した。各実施例における条件（温水発生装置１５から供給される温水の温度、エアシリンダ２１内の圧力）は表１の通りである。
【００２５】
【表１】

【００２６】
その結果、参考例１〜３のいずれにおいても、経時的にほぼ一定な吐出速度で樹脂を液ダムに供給することができた。特に、参考例３においては、平均で３６４ｇ／ｍｉｎ、最大で４２０ｇ／ｍｉｎで樹脂が得られた。これは、人手により樹脂ブロック５０全体を軟化して、それを塗工装置の液ダムに運搬する、従来の樹脂の供給方法を利用した樹脂塗布物の生産速度に比べ、１．８〜２．０倍高めることが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の樹脂の供給装置、供給方法によれば、樹脂ブロックの表面から溶融または軟化した樹脂は直ちに貫通孔から吐出されるため、粘度が均一な樹脂を一定の割合で安定に得ることができる。
本発明の樹脂の塗工装置によれば、均一な粘度を有する樹脂を基材に対して一定の厚みで塗布でき、その硬化物においては、その樹脂の優れた特性を充分に発揮することができる。また、常に一定の割合で樹脂が供給されるため製造効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る樹脂の塗工装置の全体を示す概略図である。
【図２】樹脂の供給装置の参考例を示す断面図である。
【図３】 本発明の樹脂の供給装置に用いられる発熱板の上面図である。
【図４】本発明の樹脂の供給装置に係る一実施形態を示す断面図である。
【図５】 本発明の樹脂の塗工装置に用いられるコーターの一実施形態例である。
【図６】 本発明の樹脂の塗工装置に用いられるコーターの別の実施形態例である。
【符号の説明】
１・・・供給装置
２・・・基材送給装置
３・・・コーター
４・・・巻き取り装置
１０・・・発熱板
１０ａ・・・貫通孔
１０ｂ・・・配管
１１・・・収容部
２１・・・エアシリンダ
２２・・・ピストン
２３・・・板部材
３０・・・液ダム

Claims (7)

1. 樹脂ブロックの収容部と、前記収容部に収容した樹脂ブロックの一側面のみに接触するように配置された発熱板とを具備する樹脂の供給装置であって、
   前記発熱板には、樹脂を吐出する貫通孔が形成されている樹脂の供給装置。
2. 発熱板に対して樹脂ブロックを押し付ける加圧手段を具備する請求項１記載の樹脂の供給装置。
3. 樹脂ブロックの一側面のみを貫通孔が形成された発熱板で加熱し、溶融または軟化した樹脂を貫通孔から吐出する樹脂の供給方法。
4. 樹脂ブロックが熱硬化性樹脂であり、かつ、発熱板を前記熱硬化性樹脂の硬化温度以下に調温する請求項３記載の樹脂の供給方法。
5. 樹脂ブロックに対して前記発熱板の反対側から加圧して貫通孔から吐出する樹脂の量を調整する請求項３又は４記載の樹脂の供給方法。
6. 請求項１又は２に記載の樹脂の供給装置を具備する樹脂の塗工装置。
7. 前記樹脂の供給装置によって供給された樹脂を保持する部位と、コーターとを具備する請求項６記載の樹脂の塗工装置。

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