JP4420764B2 - ラミネート装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄い板状の部材に対して樹脂フィルム等をラミネートする技術に関する。

従来、太陽電池パネルを製造するためのラミネート装置として、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイアフラム２により仕切られた上下二つのチャンバー３、４を有した、二重真空方式のラミネート装置１が知られている（特許文献１、２参照）。このラミネート装置１は、下側のチャンバー４に被ラミネート部材５を載せて加熱する加熱面６ａを備えたヒータ６が設けられており、図４（ａ）に示すように、そのヒータ６の上に被ラミネート部材５とそれにラミネートする樹脂シート、樹脂フィルムなどの樹脂層７を載せ、上下のチャンバー３、４内を真空に引きながら被ラミネート部材５及びその上の樹脂層７を加熱し、その後、図４（ｂ）に示すように、上側のチャンバー３内を大気に開放することで、ダイアフラム２を上側のチャンバー３内の大気圧でヒータ６に押し付け、樹脂層７を被ラミネート部材５に密着させ、ラミネートする構成となっている。ところが、このラミネート装置では、上下のチャンバー３、４内を真空状態にする前に、被ラミネート部材５をヒータ６の加熱面６ａに載せる構成となっているため、チャンバー４内の空気が十分に除去される前に被ラミネート部材５が加熱され、それに接している樹脂層７が溶け出して被ラミネート部材５に接着してしまうことがあり、被ラミネート部材５と樹脂層との間に気泡が残ってしまうことがある。気泡が残った製品は不良品として廃棄されるため、歩留りの低下、製造コストアップとなる。また、ラミネート後の製品は、ヒータ６の加熱面６ａに密着した状態であるため、ラミネート装置から製品を取り出しにくいという問題点もある。

そこで、図５（ａ）に示すように、ヒータ６を貫通した昇降ピン８を設け、上下のチャンバー３、４を十分に真空に引くまでは、被ラミネート部材５及び樹脂層７をヒータ６の加熱面６ａの上方に持ち上げておき、チャンバー２、３内が真空になった後、図５（ｂ）に示すように、被ラミネート部材５をヒータ６の加熱面６ａの上に降ろして加熱を行い、その後、図５（ｃ）に示すように上側のチャンバー３を大気に開放してダイアフラム２で加圧するようにしたラミネート装置１Ａが提案されている（特許文献３参照）。

ところが、このラミネート装置１Ａにも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、被ラミネート部材として、薄い板状で撓みやすいものを用いた場合、図６に示すように、昇降ピン８で、薄い板状の被ラミネート部材５を持ち上げても、被ラミネート部材５が自重で撓んで、その一部がヒータ６の加熱面６ａに接触してしまい、チャンバー３、４内を所定の真空状態にする前に樹脂層７が溶け出してしまい、被ラミネート部材５と樹脂層７の間に気泡が残った状態でラミネートされてしまうことがあり、製品不良を生じてしまう。被ラミネート部材５の撓みを防止するには、昇降ピンの個数を増やせば良いが、昇降ピンを多数設けた場合、ヒータへの穴加工が多数必要となり、ヒータ加工コストが高くなる。また、ヒータ表面の加熱面の面積が減少するため、被ラミネート部材５への温度伝達の低下、温度分布の不均一が起こり、製品品質の低下等につながる。また、被ラミネート部材を昇降ピンで支持した場合、支持位置に集中荷重が加わり、傷、折れ等の発生の恐れがあるため、製品仕様によっては被ラミネート部材を昇降ピンで直接支持することができない場合もある。
特公平４−６５５５６号公報 特公平６−５２８０１号公報 登録実用新案第３０３７２０１号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、薄く撓みやすい板状の被ラミネート部材に対しても、気泡を巻き込むことなく良好にラミネートを行うことが可能であり、また、傷、折れ等の発生しやすい被ラミネート部材に対しても、傷、折れ等を生じることなくラミネートを行うことの可能なラミネート装置を提供することを課題とする。

本発明は、撓みやすく、傷つきやすい被ラミネート部材であっても、それを上下のチャンバー内が所定の真空状態に達するまではヒータの加熱面に接触しないように保持するため、被ラミネート部材の全面を支持して昇降する昇降テーブルを用い、被ラミネート部材をその昇降テーブルで保持してヒータの上方に持ち上げた状態でチャンバー内を所定の真空度にまで真空引きし、その後、前記昇降テーブルをヒータの加熱面に接触させ、昇降テーブルを通して被ラミネート部材及びその上の樹脂層を加熱する構成としたものである。

ここで、前記昇降テーブルは熱伝導率の高い金属製の板材、例えば、銅、アルミニウム等の板材で形成することが好ましい。

また、前記昇降テーブルを、その昇降テーブルを昇降させる昇降手段に対して着脱可能として、下側のチャンバーの外に取り出すことを可能とすることが好ましい。

本発明のラミネート装置では、被ラミネート部材の全面を昇降テーブルで支持して昇降させることができるので、撓みやすい被ラミネート部材でもたわみを抑えた状態で、ヒータの上方に持ち上げて保持することができ、また昇降ピンでは傷、折れ等が生じる恐れのある被ラミネート部材でも傷、折れ等を生じることなく、ヒータの上方に持ち上げて保持することができ、被ラミネート部材及びその上の樹脂層がヒータで加熱されない状態で、上下のチャンバー内を真空引きすることができる。このため、チャンバー内に空気が残った状態で樹脂層が溶け出して被ラミネート部材に接着してしまうということがなく、従って、ラミネート後の製品内部に気泡が残ることを防止でき、品質向上、歩留り向上が図れる。また、昇降テーブルをヒータの上方に持ち上げた状態で、被ラミネート部材の投入、及びラミネート後の製品の取り出しができるため、簡単且つ安全に（ヒータで火傷する恐れ無く）投入・取り出し作業を行うことができる。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明の好適な実施の形態に係るラミネート装置を、上チャンバーを開いた状態及び閉じた状態で示す概略断面図、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそのラミネート装置によるラミネート手順を示す概略断面図であり、図４に示す従来例と同一部品には同一符号を付している。本発明の実施形態に係るラミネート装置１１は、ダイアフラム２により仕切られた上下二つのチャンバー３、４を有しており、そのダイアフラム２は上側のチャンバー３に取り付けられている。また、上側のチャンバー３は、下側のチャンバー４を開放することができるよう開閉可能となっている。この実施の形態では、上側のチャンバー３がヒンジ１２によって下側のチャンバー４に対して旋回可能に連結されており、且つ開閉させるためのエアシリンダ等の駆動機構（図示せず）も設けられている。なお、上側のチャンバー３は、エアシリンダ、直動案内等により、上下方向に開閉する構成としてもよい。

下側のチャンバー４には、上面を加熱面６ａとしたヒータ６が設けられており、更に、その加熱面６ａの上方で昇降可能な昇降テーブル１３と、その昇降テーブル１３を昇降させる昇降手段１４も設けられている。ここで昇降テーブル１３は、被ラミネート部材５の全面を支持してヒータ６の加熱面６ａから離れた位置に持ち上げることができると共に、加熱面６ａ上に載せた時には加熱面６ａに密着して加熱面６ａからの熱を被ラミネート部材５に伝達することができるものである。この昇降テーブル１３には、熱伝導率の良い金属製の板材を用いることが好ましく、具体的には、銅、アルミニウム等の板材が好ましい。昇降テーブル１３の厚さは、ヒータ６から被ラミネート部材５への伝熱量を大きくする上からは極力薄くすることが望ましいが、あまり薄くとすると、昇降テーブル１３を昇降手段１４によってヒータ６の加熱面６ａの上方に持ち上げた時に、撓んで加熱面６ａに接触してしまう。従って、加熱面６ａに接触するような撓みを生じない範囲で、厚さを定めれば良い。

昇降手段１４は、昇降テーブル１３を図１に示すようにヒータ６から上方に離れた位置と、図２（ｂ）に示すようにヒータ６の加熱面６ａに載せた位置とに昇降させることができるものであれば、その構造は任意であり、この実施の形態では、ヒータ６を貫通して設けた昇降ピン１４ａとエアシリンダ１４ｂで形成している。昇降ピン１４ａ及びエアシリンダ１４ｂの使用個数は、なるべく少なくすることが、ヒータ６から被ラミネート部材５への伝熱量を多くし、且つ均一とすることができるので好ましい。昇降テーブル１３は昇降ピン１４に固定してもよいし、着脱可能な構造としてもよいし、更には単に載せるだけとしてもよい。なお、この実施の形態では、昇降ピン１４ａをヒータ６を貫通する位置に設けているが、昇降テーブル１３をヒータ６よりも広く作っておき、ヒータ６を取り囲む位置に昇降ピン１４ａを配置して昇降テーブル１３を支持する構造としてもよい。この構造とするとヒータ６に穴が不要となるので、ヒータ６の構造が簡単となってコストダウンを図ることができ、更に、被ラミネート部材への伝熱量の増加及び均一化を図ることができる。

次に、上記構成のラミネート装置１１によるラミネート動作を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、上側のチャンバー３を開き、昇降テーブル１３をヒータ６の加熱面６ａよりも上方に離れた位置に持ち上げ、保持する。次に、持ち上げた状態の昇降テーブル１３の上に被ラミネート部材５と樹脂層７を載せる。この作業は手作業で行ってもよいし、適当な供給装置を用いて行っても良いが、手作業で行う場合であっても、昇降テーブル１３はヒータ６の上方に離れているので、ヒータ６に手が触れるといったことがなく、安全に作業を行うことができる。その後、上側のチャンバー３を真空引きしながら、図１（ｂ）に示すように、上側のチャンバー３を下側のチャンバー４の上にかぶせて密着させ、下側のチャンバー４を閉じる。なお、上側のチャンバー３を下側のチャンバー４の上にかぶせて行く際に真空引きするのは、ダイアフラム２が垂れ下がって被ラミネート部材５や樹脂層７に接触することを防止するためである。

上下のチャンバー３、４を密着させた後、図２（ａ）に示すように、下側のチャンバー４の真空引きも開始する。これらの動作中、被ラミネート部材５及び樹脂層７はヒータ６から離れているので、加熱されることはなく、このため、所定の真空度に達する前に樹脂層７が溶融して被ラミネート部材５に接着し、気泡を巻き込んでしまうということが生じない。また、被ラミネート部材５は全面を昇降テーブル１３で支持されるので、傷つきやすいものであっても、傷つくことはない。上下のチャンバー３、４を、所定の真空度に到達するのに必要な所定時間真空引きした後、或いは所定の真空度に達したことを検知した後、図２（ｂ）に示すように、昇降テーブル１３を下降させてヒータ６の加熱面６ａに密着させ、その状態に保持する。これにより、ヒータ６からの熱が昇降テーブル１３を通って被ラミネート部材５に伝達され、被ラミネート部材５及びその上の樹脂層７が加熱され、樹脂層７が溶融する。続いて、図２（ｃ）に示すように、上側のチャンバー３を大気開放し、大気圧をダイアフラム２の上面に作用させる。これにより、ダイアフラム２がヒータ６に押し付けられ、樹脂層７を被ラミネート部材５に押し付ける。このダイアフラム２による加圧を一定時間継続することにより、溶融した樹脂層７が被ラミネート部材５に確実に押し付けられ、被ラミネート部材５の表面に凹凸がある場合にも、樹脂層がその凹凸に正確に追従して押し付けられ、ラミネートされる。

ラミネート完了後、下側のチャンバー４を大気開放すると共に、上チャンバー３を開ける。同時に、昇降テーブル１３をヒータ６の上方に持ち上げて、加熱を終了し、自然冷却する。冷却後、図２（ｄ）に示すように、昇降テーブル１３からラミネートされた製品５Ａを取り出す。この取り出しの際にも、ヒータ６に触れることがないので、安全に作業を行うことができる。以上のようにして、被ラミネート部材と樹脂層との間に気泡を含まない高品質のラミネート製品を製造することができる。

なお、以上の動作説明では、昇降テーブル１３を昇降ピン１４ａに保持させた状態で、被ラミネート部材５及び樹脂層７の供給、及び製品の搬出を行っているが、昇降テーブル１３を昇降ピン１４ａに対して着脱可能とした場合には、図３に示すように、ラミネート後の製品５Ａを昇降テーブル１３に載せた状態で、その昇降テーブル１３を取り外し、ラミネート装置１１から搬出し、且つ、昇降テーブル１３に新たな被ラミネート部材５と樹脂層７とを載せた状態でラミネート装置１１にセットするといった操作を行うことが可能となる。このように、昇降テーブル１３を被ラミネート部材５、製品５Ａ等と一緒に、ラミネート装置１１に対して着脱するという操作を行うことにより、被ラミネート部材５及び樹脂層７のラミネート装置１１への取り付け、及びラミネート後の製品５Ａの取り出し作業を、簡単且つ安全に行うことが可能となる。また、ラミネート後の冷却を、ラミネート装置１１の外で行うことができるので、あらかじめ複数の昇降テーブル１３を用意しておくことで、ラミネート装置１１の稼働率を上げることも可能となる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明のラミネート装置は、薄い板状の被ラミネート部材に樹脂をラミネートする任意の用途に使用可能であり、例えば、太陽電池バネルの製造、プリント回路基板への樹脂層貼り合わせ、薄い金属プレート類への樹脂層のコーティング等に好適である

（ａ）は本発明の実施の形態に係るラミネート装置を、上下のチャンバーを開いた状態で示す概略断面図、（ｂ）はそのラミネート装置を、上下のチャンバーを閉じた状態で示す概略断面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１に示すラミネート装置によるラミネート手順を示す概略断面図 図１に示すラミネート装置を、製品を昇降テーブルと共に取り出す状態で示す概略断面図 （ａ）、（ｂ）は、従来のラミネート装置を、異なる作動状態で示す概略断面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の他のラミネート装置を、異なる作動状態で示す概略断面図 図５に示すラミネート装置による問題点を説明する概略断面図

符号の説明

１、１Ａ、１１ ラミネート装置
２ ダイアフラム
３ 上側のチャンバー
４ 下側のチャンバー
５ 被ラミネート部材
５Ａ 製品
６ ヒータ
６ａ 加熱面
７ 樹脂層
１２ ヒンジ
１３ 昇降テーブル
１４ 昇降手段
１４ａ 昇降ピン
１４ｂ エアシリンダ

Claims (3)

1. ダイアフラムにより仕切られた上下二つのチャンバーを有し、下側のチャンバーに、上面を加熱面としたヒータが設けられた構成のラミネート装置において、更に、被ラミネート部材の全面を支持して、前記ヒータの加熱面から上方に離れた位置と加熱面に接触する位置とに昇降可能な昇降テーブルと、その昇降テーブルを昇降させる昇降手段を備えたことを特徴とするラミネート装置。
2. 前記昇降テーブルが熱伝導率の高い金属製の板材で形成されていることを特徴とする請求項１記載のラミネート装置。
3. 前記昇降テーブルを、前記昇降手段に対して着脱可能とし、前記下側のチャンバーの外に取り出すことを可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載のラミネート装置。

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