KR20090092800A - 프리프레그 제조 방법 및 프리프레그 - Google Patents

프리프레그 제조 방법 및 프리프레그

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KR20090092800A
KR20090092800A KR1020097011900A KR20097011900A KR20090092800A KR 20090092800 A KR20090092800 A KR 20090092800A KR 1020097011900 A KR1020097011900 A KR 1020097011900A KR 20097011900 A KR20097011900 A KR 20097011900A KR 20090092800 A KR20090092800 A KR 20090092800A
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KR
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kiss
liquid resin
rollers
roller
substrate
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KR1020097011900A
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아키히코 도비사와
히로시 오바타
요시테루 우라타
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스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 높은 함침도로 섬유 기재를 액체 수지로 함침시킬 수 있는 프리프레그의 제조 방법 및 이 방법에 의해 얻어진 프리프레그를 제공한다. 본 발명은 그 바닥부가 액체 수지 내에 침지되는 키스 롤러를 사용하여 장섬유 기재를 액체 수지로 함침시키는 것에 의한 프리프레그의 제조 방법으로서, 수지 내에 침지되지 않는 키스 롤러의 원주면과의 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재를 운반함으로써 상기 섬유 기재를 그의 한 면으로부터 액체 수지로 함침시키는 단계, 및 이 단계를 적어도 2회 연속하여 수행하는 단계를 포함하는 프리프레그의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 얻어진 프리프레그에 관한 것이다.

Description

프리프레그 제조 방법 및 프리프레그{PREPREG MANUFACTURING METHOD AND PREPREG}
본 발명의 구현예는 프리프레그 제조 방법 및 그 방법의 결과물인 프리프레그에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판 등에 사용되는 적층체의 제조에 사용되는 프리프레그는 일반적으로 장섬유 기재 (long fiber substrate, 이하 간단히 "기재"라고 칭함)를 액체 수지로 함침한 다음 건조 또는 반경화 (semi-curing)하여 얻어진다. 기재는 직물 형태일 수 있고, 재료는 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유 등이 될 수 있다. 액체 수지의 예로는, 필요에 따라 경화제와 블렌드되고 유기 용매에 용해된 에폭시 수지 또는 폴리이미드 수지와 같은 수지를 함유하는 수지 바니시를 들 수 있다. 상기 섬유 기재를 연속적으로 전진시키면서 섬유 기재를 액체 수지로 함침시킴으로써 연속적으로 프리프레그를 생산할 수 있다. 기재를 액체 수지로 함침시키는 방법으로는 액체 수지 내에 기재를 침지하는 (immerse) 침지법 (dipping method)이 일반적이지만, 침지법은 기재 내에 공기가 잡혀서 비함침부 (보이드)를 남길 수 있다는 문제가 있다.
따라서 이러한 비함침부를 없애기 위한 방법으로 키스 롤러법 (kiss roller method)이 고려되어 왔다 (예: 일본 특개소 60-165213 참조). 키스 롤러법은, 액체 수지로 코팅된 키스 롤러의 원주면 (circumferential surface)에 대하여 섬유 기재를 연속적으로 공급 및 프레스함으로써 그 표면으로부터 기재 내로 수지를 눌러 기재를 함침시키는 것을 포함한다. 그러나 키스 롤러법으로는, 기재와 키스 롤러 사이의 접촉 거리가 약 100mm뿐으로 짧아서 기재가 액체 수지에 의해 함침될 시간이 거의 없고 함침 효과도 불충분하다.
그러므로 쉽게 이행될 수 있는 해결책을 제공하는 것이 유리할 것이며, 상기 해결책은 공지의 키스 롤러법에서 일어날 수 있는 전술한 것과 관련된 기술적인 문제점에 관한 것이다. 높은 함침도로 섬유 기재를 액체 수지로 함침시킬 수 있는 프리프레그의 제조 방법을 제공하는 것이 상기 해결책으로서 바람직할 것이다. 또한, 이러한 방법에 의해 얻어진 프리프레그를 제공하는 것이 유리할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 함침 단계를 보여주는 개략 단면도이다;
도 2는 본 발명의 또다른 구현예에 따른 함침 단계를 보여주는 개략 단면도이다;
도 3은 비교예 1에 따른 함침 단계를 보여주는 개략 단면도이다;
도 4는 비교예 2에 따른 함침 단계를 보여주는 개략 단면도이다.
본 발명의 예시적 구현예가 하기에 기재될 것이다. 어떤 구현예에서, 프리프레그의 제조 방법은 키스 롤러를 사용하여 장섬유 기재 또는 편물 (web)을 액체 수지로 함침시키는 것에 의한 프리프레그의 제조 방법으로서, 액체 수지를 상기 키스 롤러의 원주면에 접착하도록 하는 단계 및 상기 키스 롤러와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재를 운반함으로써 상기 섬유 기재를 그의 한 면으로부터 액체 수지로 함침시키는 단계를 적어도 2회 연속 반복하는 것을 포함하는 방법이다.
상기에서, 본 발명의 제조 방법에 적용될 수 있는 액체 수지는 특별히 제한되지는 않지만, 적층체의 제조에 보통 사용되는 임의의 유형이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 수지는 에폭시 수지, 페놀 수지 또는 폴리이미드 수지와 같은 열경화성 수지일 수 있으며, 필요에 따라 경화제 및 경화 촉진제가 첨가될 수 있다. 이것과는 상관없이, 실리카, 탄산칼슘 및 황산바륨과 같은 무기 충전제, 가소제 및 착색제를 포함하는 다양한 첨가제와 블렌드할 수도 있다.
아울러, 상기 성분들을 용해 또는 분산시키는 용매 (아세톤과 같은 케톤, 메탄올과 같은 알코올 및 N,N-디메틸포름아미드와 같은 아미드)는 상기 수지 (수지 조성물)를 액화시키도록 혼합되어, 적절하게 사용될 수 있는 수지 바니시를 형성할 수 있다.
추가로, 본 발명의 제조 방법에 적용되는 섬유 기재에 특별히 제한은 없지만, 직포 또는 부직포의 시트형 섬유 기재가 적절하게 사용될 수 있다.
섬유 기재의 재료가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유리 섬유 및 탄소 섬유와 같은 무기 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 아라미드 섬유와 같은 유기 섬유, 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 기재를 형성하는 방적사는 모노필라멘트사 또는 멀티필라멘트사일 수 있다.
이들 중에서, 섬유 기재의 한 예는 유리 직물이다. 결과적으로, 본 발명의 제조 방법으로 인하여 높은 함침 향상 효과를 얻을 수 있고, 이러한 방식으로 얻어진 프리프레그가 회로 기판과 같은 적층체용 재료로 적합하게 사용될 수 있게 할 수도 있다.
어떤 구현예에서, 섬유 기재의 한 면과 액체 수지 사이의 접촉 시간은 적어도 총 2초이다. 한 구현예에서, 섬유 기재의 한 면과 액체 수지 사이의 접촉 시간은 적어도 총 5초이다. 결과적으로, 함침 효과를 강하게 달성할 수 있다. 접촉 시간이 2초 미만이면 기재에 작용하는 마찰이 불충분해서 함침 효과가 적절하지 않다. 접촉 시간의 상한에 대해 특별히 제한은 없지만, 생산성에 대한 효과와 장비 크기를 고려할 때 보통 30초 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
어떤 구현예에서, 프리프레그의 제조 방법은 액체 수지를 보관하기 위한 저장기 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 키스 롤러 각각의 바닥부가 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러를 예비적으로 제공하는 단계; 및 상기 섬유 기재를 액체 수지로 함침시키기 위하여 상기 섬유 기재를 상기 키스 롤러 각각의 원주면의 상부와 압력 접촉시키는 단계를 포함한다.
보다 구체적인 구현예에서, 프리프레그의 제조 방법은 복수의 키스 롤러를 서로 일반적으로 수평으로 떨어져 있는 관계로 저장기 내에 배치하는 것, 및 섬유 기재를 키스 롤러 쪽으로 안내함으로써 섬유 기재와 각각의 키스 롤러 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인버전 (inversion) 롤러를 인접하는 키스 롤러 사이에 추가로 배치하는 것을 추가로 포함한다.
추가의 구현예에서, 프리프레그의 제조 방법은 섬유 기재에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 (curved) 운반 경로를 제공하도록 복수의 키스 롤러를 서로 수직 및 수평으로 떨어져 있는 관계로 저장기 내에 배치하는 것, 및 각각의 키스 롤러가 그의 상부면에서 압력 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재를 상기 경로를 따라서 더 운반하는 것을 추가로 포함한다.
상기 구현예에서, 복수의 키스 롤러는 동일한 주변 속도 (peripheral speed)로 회전될 수 있다. 이는 롤러가 상이한 속도로 회전되면 기재의 필라멘트가 꼬이게 될 위험이 있기 때문이다.
하나의 구체적인 구현예에서, 복수의 키스 롤러의 회전 방향은 섬유 기재가 운반되는 방향과 동일하거나 반대일 수 있다. 상기 방향이 반대인 경우에, 섬유 기재에 적용되는 액체 수지의 양이 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예들은 장섬유 기재를 액체 수지로 함침시키는 것에 의해 프리프레그를 제조하는 장치로서, 상기 장치는 액체 수지를 키스 롤러의 원주면에 접착하도록 하고 상기 키스 롤러와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재를 운반함으로써 상기 섬유 기재를 그의 한 면으로부터 액체 수지로 함침시키기 위해 연속하여 배치된 적어도 2개의 함침 유닛을 포함하는 장치를 또한 제공한다.
구체적으로, 프리프레그의 제조에 사용되는 공지의 키스 롤러 장치 중에서, 복수의 키스 롤러가 갖추어져 있으나 그에 의한 함침 단계가 연속하지 않는 유형이 있다. 이러한 공지의 장치는 우수한 함침성을 가지지 못했다. 대조적으로, 상기 구현예에 따른 장치는 개선된 함침성을 나타낸다.
보다 구체적인 구현예에서, 상기 장치는 액체 수지를 보관하기 위한 저장기; 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 각각의 키스 롤러의 바닥부가 저장기 내의 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러를 포함함으로써, 상기 키스 롤러 각각의 원주면과 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재를 운반하는 동안 섬유 기재가 액체 수지로 함침되는 장치이다.
어떤 구현예에서, 상기 장치는 액체 수지를 보관하기 위한 저장기; 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 키스 롤러 각각의 바닥부가 저장기 내의 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러; 및 상기 섬유 기재를 상기 키스 롤러 각각의 원주면과 접촉시키기 위하여 상기 복수의 키스 롤러를 회전하는 상태로 섬유 기재를 운반하는 운반 유닛을 포함한다.
하나의 구체적인 구현예에서, 상기 운반 유닛은, 섬유 기재를 상기 복수의 키스 롤러에 반대되게 안내하기 위하여 키스 롤러 배열의 선단 (starting end) 및 말단 (terminating end)에 인접하게 배치된 한 쌍의 인버전 롤러를 포함한다. 한 구현예에서, 상기 복수의 키스 롤러는 서로 일반적으로 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치되고, 상기 운반 유닛은, 섬유 기재를 상기 키스 롤러 쪽으로 안내함으로써 상기 섬유 기재와 각각의 상기 키스 롤러 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인접하는 키스 롤러 사이에 배치된 추가 롤러를 추가로 포함한다.
추가 구현예에서, 상기 복수의 키스 롤러는, 상기 섬유 기재에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 운반 경로를 제공하도록 서로 수직 및 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치되고, 이에 의해 상기 섬유 기재는 각각의 키스 롤러가 그의 상부면에서 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 경로를 따라서 운반된다.
또한, 추가의 구현예는 전술한 방법 구현예에 따른 제조 방법에 의해 얻어질 수 있는 프리프레그를 제공한다. 이 구현예에서, 종래 방법에 비하여 높은 함침도가 달성될 수 있다.
프리프레그 제조 장치 및 방법
이하, 본 발명의 하나의 구체화된 구현예에 따른 프리프레그의 제조 장치 및 방법이 첨부하는 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 프리프레그 제조 장치의 특정 구현예를 개략적으로 나타낸 것으로서, 액체 수지 (R)를 키스 롤러의 원주면에 접착하도록 하고, 상기 키스 롤러와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재 (F)를 운반하는 것에 의해 그의 한 면으로부터 상기 장섬유 기재 (F)를 액체 수지 (R)로 함침시키기 위해 연속하여 배치된 복수의 함침 유닛 (예컨대 3개의 유닛)을 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 장치는 그 내부에 액체 수지 (R)를 보관하기 위한 저장기 (10); 회전을 위해 서로 일반적으로 수평으로 떨어져 있는 관계로 배치되어 각 롤러의 바닥부가 저장기 (10)에 담긴 액체 수지 (R) 내에 침지되는 복수의 키스 롤러 (예컨대 키스 롤러 (11, 12, 13)); 및 섬유 기재 (F)를 각각의 키스 롤러 (11, 12 및 13)의 원주면과 접촉을 유지하도록 운반하기 위해 작동 가능한 운반 유닛을 포함한다. 액체 수지 (R)는 전술한 바와 같은 수지 조성물이고, 미리 적절하게 조절된 유변학적 특성을 갖는다. 저장기 (10)는 용기 또는 팬 (pan) 중 임의의 유형일 수 있으나, 키스 롤러 (11, 12 및 13)의 원주면 상에 일반적으로 균일한 양의 액체 수지를 제공하기 위하여 저장기 내부의 액체 수지 (R)의 수준과 특성을 원하는 조건으로 조절하도록 작동 가능한 적절한 제어 장치를 구비할 수 있다. 더욱 구체적으로, 이러한 제어 장치는 균일한 조성 및 특성을 유지하기 위해 액체 수지 (R)가 순환하도록 하는 순환 유닛을 포함할 수 있다. 저장기 내의 액체 수지의 수준은 액체 수지의 저장기로의 공급을 제어함으로써, 또는 대안적으로 혹은 추가적으로 저장기의 높이를 조절함으로써 제어될 수 있다.
운반 유닛은, 섬유 기재 (F)를 복수의 키스 롤러 (11, 12 및 13)에 반대되게 안내하기 위하여 키스 롤러 배열의 직전과 직후에 배치되는 한 쌍의 전방 및 후방 인버전 롤러 (14 및 15) [인버전 롤러 (14)는 제1 키스 롤러 (11) 앞에 위치되는데 반해 인버전 롤러 (15)는 마지막 키스 롤러 (13)의 뒤에 위치된다], 및 섬유 기재를 키스 롤러 (11, 12 및 13) 쪽으로 안내함으로써 섬유 기재 (F)와 각각의 키스 롤러 (11, 12 및 13) 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인접하는 키스 롤러 사이에 배치되는 추가 인버전 롤러 (16, 17)를 포함한다. 운반 유닛은 섬유 기재 롤을 연속적으로 푸는데 사용하는 유닛, 다른 운전되는 롤러를 제어된 양식으로 운전하기 위한 유닛 및 추가 인버전 롤러 (18)를 포함하는 비운전 롤러와 같은 추가 유닛을 더 포함한다. 따라서, 각 키스 롤러 및 각각 하나의 키스 롤러와 작동시 연관된 추가 장비는 전술한 함침 유닛 각각을 구성한다.
작동시, 감긴 형태의 긴 시트-형 섬유 기재 (F)는 연속적으로 풀리고 운반 유닛에 의해 키스 롤러 (11, 12 및 13) 상으로 운반된다. 더욱 구체적으로, 섬유 기재 (F)는 인버전 롤러 (14)를 통해 운반되고, 인버전 롤러 (14 및 16)에 의해 키스 롤러 (11)의 원주면과 접촉되며, 인버전 롤러 (16 및 17)에 의해 키스 롤러 (12)와 접촉되고, 나아가 인버전 롤러 (17 및 15)에 의해 키스 롤러 (13)와 접촉된다. 키스 롤러 (11, 12 및 13)는 동일한 회전 주변 속도로 섬유 기재 (F)가 운반되는 방향으로 회전된다. 즉, 키스 롤러 (11, 12 및 13)는 도 1에서 시계 반대 방향으로 회전된다. 회전하는 동안 키스 롤러 (11, 12 및 13)의 하부가 저장기 (10) 내에 침지되므로 저장기 (10) 내에 담긴 액체 수지 (R)는 키스 롤러 (11, 12 및 13)의 원주면에 접착되고 상기 원주면에 의해 위쪽 방향으로 옮겨져서, 섬유 기재 (F)가 키스 롤러 (11, 12 및 13)와 압력 접촉하여 운반됨에 따라 키스 롤러 (11, 12 및 13)의 원주면에 접착하고 있는 액체 수지가 섬유 기재 (F)로 이동되어 함침된다. 그 결과, 섬유 기재 (F)는 액체 수지 (R)로 함침되고, 액체 수지 (R)로 함침이 완료된 섬유 기재는 추가 인버전 롤러 (18)를 따라 통과하여 다음 단계로 운반된다.
이 구현예에서, 섬유 기재 (F)의 한 면과 액체 수지 (R) 사이의 접촉 시간은 적어도 총 2초, 바람직하게는 적어도 총 5초로 제어된다. 그 결과, 강력한 함침 효과를 달성할 수 있다.
이 특정 구현예에서, 키스 롤러 (11, 12 및 13)가 작동 가능하게 연속하여 배치되기 때문에 충분한 함침 효과를 얻을 수 있다. 더욱 구체적으로, 임의의 이론에 구속되지 않고, 복수의 키스 롤러 (11, 12 및 13)와 연속하여 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재 (F)의 한 면이 액체 수지 (R)로 함침되는데, 이에 의해 섬유 기재 (F)의 바닥면이 키스 롤러 (11, 12 및 13)와 접촉하도록 함으로써 마찰력이 섬유 기재 (F)에 작용하여 섬유 기재 내의 방적사를 느슨하게 하고, 방적사 내부의 공기를 흘려서 최상부를 통하여 배출되도록 한다. 더욱이, 이 상태를 유지하면서 기재 바닥면으로부터 액체 수지를 연속적으로 공급함으로써, 기재 내부에 함유된 공기는 기재의 최상부로부터 방출되면서도 상기 공기를 액체 수지 (R)로 쉽게 교체할 수 있다. 그 결과, 액체 수지의 섬유 기재 내로의 함침도가 향상될 수 있다. 이러한 함침 유닛 또는 단계를 포함함으로써 함침성이 뛰어나고 보이드가 거의 없는 프리프레그를 제조할 수 있다.
상기에서, 키스 롤러 (11, 12 및 13)가 섬유 기재의 운반 방향과 동일한 방향으로 회전되지만 이들은 섬유 기재 (F)의 운반 방향과 반대되는 방향으로도 회전될 수 있다.
또한, 변형된 구현예에서, 각각의 키스 롤러의 원주면에 실린 액체 수지의 양을 조절하는 미터링 (metering) 메커니즘이 각각의 키스 롤러와 인접한 관계로 배치될 수 있으며, 이러한 미터링 메커니즘은 키스 롤러에 실린 액체 수지의 양을 균일하게 조절하는 작용을 하는 미터링 롤러를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 구현예에서, 각각의 키스 롤러 (11, 12 또는 13)는 그 바닥부가 저장기 (10)에 담긴 액체 수지 내에 침지되도록 배치된다. 그러나 각 키스 롤러는 서로 롤링 접촉을 유지하는 한 쌍의 상부 및 하부 키스 롤러를 포함하는 수직의 키스 롤러 시스템으로 교체될 수 있는데, 이때 하부 키스 롤러만이 저장기에 담긴 액체 수지 내에 부분적으로 침지되며, 상부 및 하부 키스 롤러가 모두 반대 방향으로 회전함에 따라 상부 키스 롤러가 섬유 기재와 접촉된다. 따라서 하부 키스 롤러의 외주면 (outer peripheral surface)에 실린 액체 수지가 상부 키스 롤러의 외주면에 운반된 다음 상부 키스 롤러로부터 섬유 기재로 운반된다. 이러한 2-롤러 시스템을 사용함으로써 섬유 기재에 운반되는 액체 수지를 균일한 양으로 할 수 있다.
도 2는 프리프레그 제조 장치의 또다른 구현예를 개략적으로 나타내는 것으로서, 키스 롤러의 배열을 제외하고는 도 1에 나타낸 구현예와 유사하다. 도 2에서, 20은 도 1의 저장기 (10)에 대응되는 저장기를 나타내고, 21, 22 및 23은 도 1의 인버전 롤러 (14, 15 및 18)에 대응되는 인버전 롤러를 나타낸다. 도 2의 배열에서, 복수의 키스 롤러 (24 내지 28)는 상기 섬유 기재 (F)에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 운반 경로를 제공하기 위하여 서로 수직 및 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 (20) 내에 배치되며, 이에 의해 각각의 키스 롤러 (24 내지 28)가 그의 상부면에서 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재 (F)가 상기 경로를 따라서 운반된다. 이러한 구성에서는, 인접하는 키스 롤러 사이에 인버전 롤러를 설치할 필요가 없다. 대신에, 전술한 만곡한 운반 경로를 제공하기 위하여 키스 롤러 (24 내지 28)의 수직 위치를 조절할 필요가 있다.
작동시, 인버전 롤러 (21 및 22)는 섬유 기재 (F)가 키스 롤러 (24 내지 28)와 연속적으로 접촉하도록 한다. 이러한 키스 롤러 (24 내지 28)의 바닥부는 저장기 (20)에 담긴 액체 수지 (R)와 접촉하여, 키스 롤러 (24 내지 28)와 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재 (F)가 운반되면서 섬유 기재 (F)가 액체 수지 (R)로 함침된다. 그 결과, 기재가 액체 수지로 함침된다. 액체 수지 (R)로 함침이 완료된 섬유 기재 (F)는 인버전 롤러 (23)를 따라 통과하여 다음 단계로 운반된다.
이 구현예에서, 복수의 키스 롤러 (24 내지 28)가 작동 가능하도록 연속하여 배치되기 때문에, 도 1에서 나타낸 이전 구현예에서와 유사한 방식으로 충분한 함침이 달성될 수 있다.
이 구현예에서, 섬유 기재 (F)에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 운반 경로를 제공하기 위하여 복수의 키스 롤러 (24 내지 28)는 고정된 방식으로 위치될 수 있다. 그러나 키스 롤러의 높이가 적절한 수단에 의해 조절 가능하도록 키스 롤러 배열을 구성할 수도 있다.
또한, 도 2에서, 상이한 높이로 배치된 모든 키스 롤러 (24 내지 28)에 대해 하나의 저장기 (20)만이 제공된다. 그러나 각각의 키스 롤러에 대하여 액체 수지의 수준이 동일한 상대 높이로 설정되도록 상이한 높이로 배치된 복수의 저장기를 제공할 수 있다. 유사하게, 저장기는 복수의 구획을 가지도록 구성될 수 있는데, 각 구획의 액체 수지의 수준이 각각의 키스 롤러의 높이에 대응되도록 조절될 수 있다. 아울러, 키스 롤러의 높이를 조절하기 위하여 키스 롤러 배열의 중간부에 2-롤러 시스템이 부분적으로 병합될 수 있다.
상기 프리프레그의 제조 방법 및 장치에서, 키스 롤러를 이용한 전술한 함침 공정은, 프리프레그 제조에 있어 섬유 기재를 액체 수지로 함침하는 수 개의 함침 공정 중 하나 일 수 있다. 즉, 본 발명의 제조 방법에 따른 키스 롤러를 이용한 함침 공정 전 및/또는 후에 본 발명의 제조 방법과는 상이한 형식을 이용한 다른 함침 공정을 제공할 수도 있다. 이러한 함침 공정의 예는 섬유 기재를 액체 수지 내에 침지하는 침지 공정 및 섬유 기재를 코터를 이용하여 액체 수지로 코팅하는 코팅 공정을 포함한다. 이러한 추가 공정을 갖는 구현예도 본 발명에 또한 포함된다. 한편, 본 발명의 제조 방법은 단일 함침 공정으로서 이용될 수 있다.
프리프레그
다음, 본 발명의 프리프레그를 기재한다.
본 발명의 프리프레그는 전술한 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 프리프레그는 본 발명의 제조 방법에 따른 키스 롤러에 의해 함침함으로써 또는 이러한 함침을 포함하는 복수의 함침 공정 후에 섬유 기재 내로 함침된 액체 수지 양을 조절한 다음 열 건조함으로써 제조될 수 있다.
전술한 열 건조의 조건은 액체 수지의 조성 및 함침된 양에 따라 다르지만, 예를 들어 150-190℃에서 1-10분 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 프리프레그는 인쇄 회로 기판에 사용되기에 적합하다.
특히, 전술한 프리프레그 하나 이상을 적층한 다음 열 및 압력 하에서 몰딩함으로써 적층체를 생산할 수 있다. 또한, 하나 또는 복수의 적층된 프리프레그의 한 면 또는 양면에 구리박과 같은 금속박을 둠으로써 금속박을 끼워넣은 적층체를 생산할 수 있다. 그런 다음, 금속박으로 고정된 적층체 위의 금속박이 인쇄 배선에 의해 가공되어 회로 소자를 형성할 수 있어, 결과적으로 인쇄 회로 기판이 된다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예가 설명되지만, 본 발명이 이들 실시예로 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
1. 액체 수지 조성물의 제조
테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지 (재팬 에폭시 레진사의 EPICOAT 5047, 에폭시 당량 550) 85 중량부, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 (다이니폰 잉크 앤드 케미컬즈사의 EPICLON 690, 에폭시 당량 210) 15 중량부, 디시안디아미드 2.3 중량부 및 2-에틸-4-메틸이미다졸 0.1 중량부를 N,N-디메틸포름아미드에 용해시켜서 비휘발분 농도가 55 중량%인 액체 수지 조성물을 제조하였다.
2. 섬유 기재
두께 0.18mm 및 폭 1000mm의 장유리 직물 (니토 보세키사의 WEA-7628)을 사용하였다.
3. 프리프레그의 제조
실시예 1
도 1에 나타낸 장치를 이용하여 섬유 기재를 액체 수지 조성물로 함침시켰다. 장치 명세 및 작동 조건은 다음과 같다.
(1) 기재 운반 속도: 5m/min.
(2) 키스 롤러 (11, 12, 13)의 지름: 300mm
(3) 키스 롤러 (11, 12, 13)와 기재 사이의 접촉 거리: 각각 150mm
(4) 키스 롤러 (11, 12, 13)와 기재 사이의 접촉 시간: 총 5.4초
함침 후에, 180℃의 열 건조 장치에서 기재를 2분간 열 건조하여 수지 조성물 함량이 51 중량%인 프리프레그를 얻었다.
실시예 2
기재 운반 속도를 9m/min으로 설정하고, 키스 롤러 (11, 12, 13)와 기재 사이의 총접촉 시간을 3.0초로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 프리프레그를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 섬유 기재 및 액체 수지 조성물을 이용하여, 도 2에 나타낸 장치로 섬유 기재를 액체 수지 조성물로 함침시켰다. 장치 명세 및 작동 조건은 다음과 같다.
(1) 기재 운반 속도: 4.8m/min.
(2) 키스 롤러 (24, 25, 26, 27, 28)의 지름: 200mm
(3) 키스 롤러 (24, 25, 26, 27, 28)와 기재 사이의 접촉 거리: 각각 80mm
(4) 키스 롤러 (24, 25, 26, 27, 28)와 기재 사이의 접촉 시간: 총 4.8초
함침 후에, 180℃의 열 건조 장치에서 기재를 2분간 열 건조하여 수지 조성물 함량이 51 중량%인 프리프레그를 얻었다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 섬유 기재 및 액체 수지 조성물을 이용하여, 도 3에 나타낸 키스 롤러 장치로 섬유 기재를 액체 수지 조성물로 함침시켰다.
도 3에서, 섬유 기재 (F)는 롤러 (51)와 롤러 (52) 사이의 키스 롤러 (50)의 원주부의 상부면과 접촉한다. 키스 롤러 (50)의 바닥부는 저장 장치 (53)에 담긴 액체 수지 조성물 (R) 내에 침지되고, 키스 롤러 (50)의 회전은 액체 수지 조성물 (R)이 섬유 기재와 접촉하게 하여 함침을 수행한다.
장치 명세 및 작동 조건은 다음과 같다.
(1) 키스 롤러 (50)의 지름: 200mm
(2) 키스 롤러 (50)와 기재 사이의 접촉 거리 (기재 운반 방향으로): 100mm
(3) 키스 롤러 (50)의 회전 속도: 10rpm
(4) 기재 운반 속도: 5m/min.
함침 후에, 실시예 1과 동일한 방식으로 수지 조성물 함량이 51 중량%인 프리프레그를 얻었다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 섬유 기재 및 액체 수지 조성물을 이용하여, 도 4에 나타낸 키스 롤러 장치로 섬유 기재를 액체 수지 조성물로 함침시켰다.
도 4에서, 섬유 기재 (F)는 롤러 (61)와 롤러 (62) 사이의 키스 롤러 (60)의 원주의 최상부와 접촉하고, 롤러 (64)와 롤러 (65) 사이의 키스 롤러 (63)의 원주의 최상부와도 접촉한다. 키스 롤러 (60)의 바닥부는 저장 장치 (66)에 담긴 액체 수지 조성물 (R)에 침지되고, 키스 롤러 (63)는 저장 장치 (67)에 담긴 액체 수지 조성물 (R)에 침지되어 키스 롤러 (60 및 63)의 회전이 액체 수지 조성물 (R)을 섬유 기재 (F)와 접촉하고 함침되게 한다. 저장 장치 (68)에 담긴 액체 수지 조성물 (R)은 키스 롤러 (60)와 키스 롤러 (63) 사이에 위치되고, 저장 장치 (68)에 담긴 액체 수지 조성물 (R)은 롤러 (69, 70 및 71)로 침지법에 의해 함침된다.
장치 명세 및 작동 조건은 다음과 같다:
(1) 키스 롤러 (60 및 63)의 지름: 200mm
(2) 키스 롤러 (60, 63)와 기재 사이의 접촉 거리 (기재 운반 방향으로): 각각 100mm
(3) 키스 롤러 (60 및 63)의 회전 속도: 각각 10rpm
(4) 기재 운반 속도: 5m/min.
함침 후에, 실시예 1과 동일한 방식으로 수지 조성물 함량이 51 중량%인 프리프레그를 얻었다.
상기 실시예 1-3 및 비교예 1-2에서 얻은 프리프레그를 10×10cm 조각으로 자른 후에, 이 조각들을 150℃의 건조기 내에 15분 동안 매달고 냉각시킨 다음, 수지에 의해 함침되지 않은 부분의 존재를 눈으로 관찰 및 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 또는 비교예 프리프레그 평가
실시예 1 비함침부 없음
실시예 2 비함침부 없음
실시예 3 비함침부 거의 없음
비교예 1 비함침부 있음
비교예 2 비함침부 있음
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1-3에서 얻은 프리프레그는 비함침부가 거의 없거나 없었으므로 우수한 함침성을 가졌다.
반면에 함침 단계에 단일 키스 롤러만을 사용한 비교예 1의 경우, 결과물인 프리프레그는 비함침부가 있었으며, 따라서 함침성이 좋지 않았다.
비교예 2는 연속하지 않게 위치한 2개의 키스 롤러가 있는 경우이다. 결과물인 프리프레그는 비함침부가 있었으나, 그 함침성은 비교예 1보다는 우수했고, 실시예 1-3보다는 나빴다.

Claims (15)

  1. 키스 롤러를 사용하여 장섬유 기재를 액체 수지로 함침시키는 것에 의한 프리프레그의 제조 방법으로서,
    액체 수지를 상기 키스 롤러의 원주면에 접착하도록 하는 단계 및 상기 키스 롤러와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재를 운반함으로써 상기 섬유 기재를 그의 한 면으로부터 액체 수지로 함침시키는 단계를 적어도 2회 연속 반복하는 것을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 섬유 기재의 한 면과 상기 액체 수지 사이의 접촉 시간은 적어도 총 2초인 프리프레그의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 섬유 기재의 한 면과 상기 액체 수지 사이의 접촉 시간은 적어도 총 5초인 프리프레그의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 유리 직물인 프리프레그의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    액체 수지를 보관하기 위한 저장기 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 각각의 키스 롤러의 바닥부가 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러를 예비적으로 제공하는 단계; 및 상기 섬유 기재가 액체 수지로 함침되기 위하여 상기 섬유 기재를 상기 키스 롤러 각각의 원주면의 상부와 압력 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 프리프레그의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    복수의 상기 키스 롤러를 서로 일반적으로 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치하는 것, 및 상기 섬유 기재를 상기 키스 롤러 쪽으로 안내함으로써 상기 섬유 기재와 각각의 상기 키스 롤러 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인버전 (inversion) 롤러를 인접하는 키스 롤러 사이에 배치하는 것을 추가로 포함하는 프리프레그의 제조 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 섬유 기재에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 운반 경로를 제공하기 위하여 복수의 상기 키스 롤러를 서로 수직 및 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치하는 것, 및 각각의 키스 롤러가 그의 상부면에서 섬유 기재와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재를 상기 경로를 따라서 운반하는 것을 추가로 포함하는 프리프레그의 제조 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    동일한 주변 속도로 복수의 상기 키스 롤러를 회전시키는 것을 추가로 포함하는 프리프레그의 제조 방법.
  9. 장섬유 기재를 액체 수지로 함침시키는 것에 의해 프리프레그를 제조하는 장치로서, 상기 장치는 키스 롤러와 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 섬유 기재를 운반함으로써 액체 수지를 키스 롤러의 원주면에 접착하고, 상기 섬유 기재를 그의 한 면으로부터 액체 수지로 함침시키기 위해 연속하여 배치된 적어도 2개의 함침 유닛을 포함하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    액체 수지를 보관하기 위한 저장기; 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 상기 키스 롤러 각각의 바닥부가 상기 저장기 내의 액체 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러를 추가로 포함함으로써, 상기 키스 롤러 각각의 원주면과 접촉을 유지한 상태로 섬유 기재를 운반하는 동안 섬유 기재가 액체 수지로 함침되는 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    액체 수지를 보관하기 위한 저장기; 및 회전을 위해 상기 저장기에 부착되고 상기 키스 롤러 각각의 바닥부가 상기 저장기 내의 액체 수지 내에 침지되도록 배치된 복수의 키스 롤러; 및 상기 섬유 기재를 상기 키스 롤러 각각의 원주면과 접촉시키기 위하여 상기 복수의 키스 롤러를 회전하면서 섬유 기재를 운반하는 운반 유닛을 추가로 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 운반 유닛은, 섬유 기재를 상기 복수의 키스 롤러에 반대되게 안내하기 위하여 복수의 키스 롤러의 선단 및 말단에 인접하게 배치된 한 쌍의 인버전 롤러를 포함하는 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 키스 롤러는 서로 일반적으로 수평으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치되고, 상기 운반 유닛은, 섬유 기재를 상기 키스 롤러 쪽으로 안내함으로써 상기 섬유 기재와 각각의 상기 키스 롤러 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 인접하는 키스 롤러 사이에 배치된 추가 인버전 롤러를 추가로 포함하는 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 키스 롤러는, 상기 섬유 기재에 대해 위쪽을 향하여 돌출한 만곡한 운반 경로를 제공하도록 서로 수직으로 떨어져 있는 관계로 상기 저장기 내에 배치됨으로써, 상기 섬유 기재는 각각의 상기 키스 롤러와 그의 상부면에서 압력 접촉을 유지한 상태로 상기 경로를 따라서 운반되는 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 프리프레그.
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