JP2005336289A

JP2005336289A - プリプレグの製造装置及びプリプレグの製造方法

Info

Publication number: JP2005336289A
Application number: JP2004156010A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Yoshihara; 龍太郎吉原; Katsuhiko Tanaka; 勝彦田中
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】銅張り積層板用プリプレグ製造時における粘度もしくは比重の調整方法として、粘度もしくは比重ばらつきを低減し、且つ粘度もしくは比重が設定値に収束するまでに要する応答時間を低減でき、少量ワニス使用時の材料歩留り向上を可能とするプリプレグの製造装置及び製造方法を提供する。
【解決の手段】ロール状に巻かれた繊維基材を連続的に送り出し、粘度もしくは比重調整した熱硬化性樹脂ワニスを含浸した後、塗布量制御装置により樹脂量を調整し、乾燥炉にて溶剤を揮発、半硬化させる銅張り積層板用プリプレグの製造方法において、プリプレグをワニスに含浸させる含浸槽と含浸槽を循環するように配したワニス循環装置により、少量の樹脂ワニスをインラインで調合し、プリプレグを製造することを特徴とするプリプレグの製造装置及びプリプレグの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子機器に用いられる銅張り積層板用プリプレグの製造装置及びプリプレグの製造方法に関する。

図１に示すように、プリプレグは通常以下のように製造する。繊維基材１を連続的に送り出し、粘度もしくは比重調整した樹脂ワニス２を含浸した後、塗布量制御装置３により樹脂量を調整し、乾燥炉４にて溶剤を揮発させる。ここで樹脂ワニス２は半硬化状態となり、巻き取り、もしくは切断し製造する。

従来の樹脂ワニス２の粘度もしくは比重調整には、一般的に撹拌機５付きの粘度・比重調整用タンク６と含浸槽７間に樹脂ワニス２を循環させ、その過程で粘度もしくは比重を測定し、測定値が設定値から外れた場合は、必要に応じて樹脂ワニス原液８もしくは希釈溶剤９を粘度・比重調整用タンク６内に投入し、撹拌機５により撹拌する。しかしこの方法では、樹脂ワニス原液８及び希釈溶剤９の補充により、これら投入液が粘度・比重調整用タンク６内で均一に分散する前に、定量ポンプ１０によりワニス送液されるため、循環系統各所にて粘度もしくは比重ばらつきが発生する。この現象により、目標とする粘度もしくは比重に調整するまでに時間を要する。
また、含浸槽７とは別に、粘度・比重調整用タンク６を使用するため、製品製造の際に粘度・比重調整用タンク６の制御可能量より少ない樹脂ワニス２を使用する場合は、ワニスの余剰が発生し、材料のロスが生じる。更には、粘度・比重調整用タンク６の洗浄も必要となることから、洗浄すべき面積も広く、洗浄溶剤・洗浄時間等の二次的なロスも発生する。
樹脂ワニス原液８の補充・溶剤揮発等の外乱による粘度もしくは比重への影響を軽減するために、粘度・比重調整用タンク６の容量を大きくする場合があるが、この方法では、粘度もしくは比重のばらつきが改善されたとしても、制御に要する時間・材料等のロスはさらに拡大する。

液体の粘度制御方法としては、特許文献１のように図1と同様な方法を用いる場合が多く、精度よい粘度もしくは比重制御は難しく、高精度なプリプレグの製造は困難となる。

特開平１０−３２００５８号公報

請求項１記載の発明は、ロール状に巻かれた繊維基材を連続的に送り出し、粘度もしくは比重調整した樹脂ワニスを含浸した後、塗布量制御装置により樹脂量を調整し、乾燥炉にて溶剤を揮発させる銅張り積層板用プリプレグの製造方法において、図２に示すように樹脂ワニスを含浸させる含浸槽と、連続混合装置，粘度計，比重計を有する含浸槽に付属する循環用配管とで樹脂ワニスを循環し、その循環系統内で、樹脂ワニスの粘度もしくは比重を制御することにより、含浸槽及び循環系統内の樹脂ワニス量のみで、粘度もしくは比重ばらつきを目標値±１％以下に制御し、プリプレグを製造する方法を提供するものである。
請求項２記載の発明は、樹脂ワニスの粘度もしくは比重を制御する際に、設定値とは別に制御切り換え設定値を設け、この制御切り換え設定値より粘度もしくは比重が高い場合は、樹脂ワニスの検量線から制御切り換え設定値まで希釈するのに必要な希釈溶剤量を投入し粘度もしくは比重を粗調整、切り換え設定値よりも低い場合はＰＩＤ制御もしくはファジー制御といった公知の制御方法で微調整することで、設定値へ粘度もしくは比重が収束するのに要する時間を１０秒以下にすることを特徴とするプリプレグ製造方法を提供するものである。

本発明は、含浸槽と含浸槽に付属する循環用配管とで樹脂ワニスを循環させ、その循環配管系内に直接樹脂ワニス原液及び希釈溶剤を投入し、循環系統に設けた連続混合装置で均一に混合することにより、循環系統内での粘度もしくは比重ばらつきを低減する。更にこの発明方法により、粘度・比重調整用タンクを廃止することができ、使用材料及び洗浄溶剤量の低減を可能とするとともに、段取りに要する時間も低減する事を特徴とするプリプレグの製造装置に関する。
また、樹脂ワニスの粘度もしくは比重を制御する際に、現状の粘度もしくは比重値から予測される希釈溶剤の調整量を投入する粗調整及びＰＩＤ制御またはファジー制御等によるによる微調整の２段階により制御方法を構成し、粗調整及び目標設定値の２段階の設定値を設ける。粘度もしくは比重が粗調整用設定値より高い場合は、樹脂ワニスの検量線から制御切り換え設定値まで希釈するのに必要な希釈溶剤量を投入し粘度もしくは比重を粗調整し、低い場合はＰＩＤ制御もしくはファジー制御といった公知の制御方法で微調整することで、設定値へ粘度もしくは比重が収束するのに要する時間を１０秒以下にすることを特徴とする制御方法に関する。

本発明のプリプレグの製造装置は、粘度もしくは比重のばらつきを低減でき、樹脂ワニス及び洗浄溶剤の歩留りを向上できるプリプレグの製造装置である。
また本発明のプリプレグの製造方法は、粘度もしくは比重が設定値に収束するまでに要する時間を低減でき、製品切り換え時等における粘度調整等の段取り時間を低減できるプリプレグの製造方法である。

以下に本発明の銅張り積層板用プリプレグの製造方法について記述する。
まず始めに、樹脂ワニスの特性及び管理項目等の制約から、制御する対象を粘度,比重より選択する。ここで粘度もしくは比重どちらでも制御可能な樹脂ワニスに関しては、どちらで制御した場合でも同様の効果を得ることができるため、任意の制御対象を選択する。
次に図２に示す制御部１１において、プリプレグ製造時における、粘度もしくは比重の設定値を決定した後、定量ポンプ１０により含浸槽７へ樹脂ワニス原液８を供給する。この状態では、樹脂ワニスの粘度もしくは比重値は、プリプレグ製造時における含浸条件よりも高い状態にあるため、希釈溶剤９により希釈する必要がある。循環用の定量ポンプ１０により樹脂ワニスを含浸槽７と含浸槽に付属する循環用配管とで循環させ、循環系統に設置されている、粘度計１２もしくは比重計１３により、粘度もしくは比重を測定し、測定結果をもとに制御部１１にて演算処理を行い、必要となる希釈溶剤量を算出する。次に開度調節弁１４及び希釈溶剤投入ポンプ１５を制御し、循環系統内へ希釈溶剤を投入する。その後も、継続して樹脂ワニスの粘度もしくは比重の値を測定し、開度調整弁１４の開度を連続的に調整することにより、希釈溶剤９の投入量を微調整する。

上記製造方法により、安定した粘度もしくは比重の樹脂ワニスを含浸槽へ供給することが可能となり、精度よくプリプレグを製造することが可能となる。

また、樹脂ワニスの粘度もしくは比重制御には、設定値と現在値との偏差から制御方法を切り換え、粘度もしくは比重が設定値に収束するまでの応答時間を低減する方法をとる。
基本的な粘度制御方法にはＰＩＤ制御、ファジー制御等公知の技術を用いる。しかし、これらの制御のみでの粘度もしくは比重制御では、ハンチングを繰り返しながら徐々に設定する粘度もしくは比重に到達するため、収束までに時間が必要となる。そこで図３に示すように、制御切り換え設定値を設け、この設定値以下の粘度もしくは比重の場合は、ＰＩＤ制御、ファジー制御といった公知の技術により制御するが、現在値が制御切り換え設定値以上の場合は、樹脂ワニスの検量線と循環用の定量ポンプ１０の流量から制御部１１にて必要となる希釈溶剤の流量を演算し、流量計１６の指示値が、必要となる希釈溶剤流量を指示するまで、開度調節弁１４を開け、連続混合装置１７により撹拌し、制御切り換え設定値まで一気に粗調整する。ここで、粘度もしくは比重の制御切り換え設定値以下まで指示値が変化した場合は、ＰＩＤ制御、ファジー制御といった公知の制御に切り換え、継続して粘度及び比重を微調整する。
制御切り換え設定値は、使用する樹脂ワニス原液の製造時の特性ばらつきを考慮し、目標とする樹脂ワニスの粘度もしくは比重値より５％程度高い範囲で設定し、使用する樹脂ワニスの性状により選定する。

上記制御方法により、循環系統における粘度もしくは比重のばらつきを低減することができ、設定値に粘度もしくは比重が収束するまでに要する時間を低減することが可能となる。
本発明はガラス繊維,紙,フィルム等の基材に、エポキシあるいはフェノール等の樹脂ワニスを含浸あるいはコーティングする際の粘度もしくは比重調整に適用できる。

以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１
図２に示すように、含浸槽と含浸槽に付属する循環用配管とで樹脂ワニスを循環させ、この循環系統内に樹脂ワニス原液及び希釈溶剤を直接投入し、循環系統に設けた連続混合装置で均一に分散する方法、且つ粘度もしくは比重の設定値と現在値の偏差から、制御方法を切り換える方法にて粘度及び比重の制御を行った。粘度もしくは比重を測定する樹脂ワニスには、粘度が３００ｍＰａ・ｓとなるようにメチルエチルケトン溶剤に溶解混合した、樹脂分約５０重量％の熱硬化性エポキシ樹脂ワニスを使用した。
樹脂ワニスの温度を３０±１℃に制御し、目標粘度を１００ｍＰａ・ｓとした。含浸槽及び循環系統内を計１００リットルの樹脂ワニスで満たし、これを定量ポンプにて容量３０リットル/分で循環しながら、粘度調整した。評価の結果、粘度ばらつきを設定値±1ｍＰａ・ｓ以下(設定値±１％以下)とすることができた。また、粘度安定(設定値±1ｍＰａ・ｓ以下)までの収束時間は、粘度測定部において、５秒となった。比重制御に関しても、ほぼ同様の結果が得られた。

比較例１
図1に示す方式にて、実施例と同条件にて評価(但し、粘度調整用タンク容量は１００リットルとする)した結果、粘度ばらつきは設定値±４ｍＰａ・ｓ(設定値±４％)となり、粘度安定(設定値±４ｍＰａ・ｓ以下)までの収束時間は、粘度測定部において約９００秒となった。比重制御に関しても、ほぼ同様の結果が得られた。

本発明を適用することによって、本比較実験においては、粘度もしくは比重ばらつきを±４％から±１％へ低減、粘度もしくは比重の収束に要する時間を９００秒から５秒へ低減できた。洗浄溶剤量及び洗浄時間を６０％低減することができた。
これにより、本発明を適用することにより、洗浄溶剤量を低減できるとともに、安定した粘度もしくは比重制御を精度よくすることができる。

プリプレグ製造方法の従来例を示す模式図である。樹脂ワニスの粘度もしくは比重調整の改善例を示す図である。樹脂ワニスの粘度もしくは比重制御のフローチャートである。

符号の説明

１繊維基材
２樹脂ワニス
３塗布量制御装置
４乾燥炉
５撹拌機
６粘度・比重調整用タンク
７含浸槽
８樹脂ワニス原液
９希釈溶剤
１０定量ポンプ
１１制御部
１２粘度計
１３比重計
１４開度調節弁
１５希釈溶剤投入ポンプ
１６流量計
１７連続混合装置

Claims

ロール状に巻かれた繊維基材を連続的に送り出し、粘度もしくは比重調整した熱硬化性樹脂ワニスを含浸した後、塗布量制御装置により樹脂量を調整し、乾燥炉にて溶剤を揮発、半硬化させる銅張り積層板用プリプレグの製造方法において、プリプレグをワニスに含浸させる含浸槽と含浸槽を循環するように配したワニス循環装置により、少量の樹脂ワニスをインラインで調合し、プリプレグを製造することを特徴とするプリプレグの製造装置。
樹脂ワニスの調合において、粘度もしくは比重を制御する際、現状の粘度もしくは比重値から予測される希釈溶剤の調整量を投入する粗調整及び設定値との偏差によるＰＩＤ制御またはファジー制御等による微調整の２段階の制御方法を構成することを特徴とするワニス調合制御を持つ請求項１記載のプリプレグの製造方法。