JP3943637B2 - 基材繋ぎ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基材繋ぎ方法および基材繋ぎ装置に関する。詳しくは本発明は、金属箔の加工、金属とプラスチックの複合フィルム基材の加工、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムの加工などの分野に利用され、塗工乾燥装置、熱処理装置などの200℃以上550℃未満の高温加工を必要とする分野に利用されるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、金属箔どうしの繋ぎ方法としては、超音波融着の方法が用いられてきた。また、ポリイミド等の耐熱性プラスチックどうしの繋ぎ方法としては、耐熱性粘着テープを利用する方法やステープル(Staple)で接続する方法が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
超音波融着は異なる金属箔間の繋ぎでは利用可能であるが、ポリイミド等の耐熱性プラスチックどうしを繋げることができない。また、接続耐熱性粘着テープでの繋ぎ方法は200℃未満の温度範囲で利用可能であるが、200℃以上の温度で利用した場合、粘着力が低下し、基材に0.1〜50kgf/mの張力をかけた場合、繋ぎ部がはずれる問題があった。また、ステープルで繋ぐ方法は、18μm以下の薄い金属箔およびプラスチックフィルムの場合には接続強度が不足し、基材に0.1〜50kgf/mの張力をかけた場合、基材が破断するため利用できなかった。
【0004】
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、金属箔どうしや耐熱性プラスチックどうしは勿論の事、金属箔と耐熱性プラスチックの間をも良好に繋ぐことができ、200℃以上550℃未満の温度条件で基材に0.1〜50kgf/mの張力をかけて加工しても基材どうしがはずれる心配がない基材繋ぎ装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明者達は上記の問題点を鋭意検討した結果、基材の温度条件範囲が200℃以上550℃未満で基材どうしを繋ぐ方法として、接続する基材の間に熱可塑性ポリイミドフィルムを挟み込み、熱プレスによって基材どうしを熱可塑性ポリイミドフィルムを介して熱圧着する方法を見いだした。また、本発明の方法を実施するにあたり、熱プレス機と、基材固定装置と、アキュームレーターとからなる装置を利用することで、安定的に且つ効率の良い基材どうしの繋ぎが可能となる。
【0006】
すなわち本発明は、200℃以上550℃未満の温度範囲で且つ基材にかかる張力が0.1〜50kgf/mで連続加工する基材において熱可塑性ポリイミドフィルム単体もしくは、非熱可塑性ポリイミドの表裏面に熱可塑性ポリイミド樹脂層を形成したフィルムを用いて予め基材どうしを熱圧着で繋ぐ基材繋ぎ方法であり、基材同士を繋ぐ際の温度範囲は200℃以上550℃未満であることが好ましい。
【0007】
さらに本発明は、上記の基材繋ぎ方法の実施に使用する基材繋ぎ装置であって、搬送手段により先行する基材の最終部分に別の基材の先頭部分を熱可塑性ポリイミドフィルムを介して重ねて仮接続した仮接続部分を熱圧着で繋ぐための熱プレス機と、前記熱プレス機内に前記仮接続部分を静止させるため前記先行する基材の一部を固定する基材固定装置と、前記基材固定装置の、前記熱プレス機側とは反対側の前記先行する基材の移動速度を常時一定に保つためのアキュームレーターと、からなることを特徴とする。
【0008】
上記のとおりの発明では、まず、搬送手段により先行する基材の最終部分に別の基材の先頭部分が熱可塑性ポリイミドフィルムを挟み込んだ状態で重ねられ粘着テープなどで仮接続される。このように仮接続された基材どうしは搬送手段により搬送されていき、仮接続部分が熱プレス機に達すると、基材固定装置により先行する基材の一部が基材固定装置により固定されて、仮接続部分が熱プレス機内で静止する。このとき、先行する基材の流れ速度を一定とする為にアキュームレーターは作動している。その後、熱プレス機が作動して、熱可塑性ポリイミドを間に持つ基材どうしの仮接続部分が熱圧着される。基材どうしの接続が完了した後は、基材固定装置による固定が解除され、接続部分で接続された基材はアキュームレーターに向かって移動する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0010】
図1乃至図4は、本発明の基材繋ぎ方法の実施に使用する装置の一形態の構成および動作を説明するためのものである。特に、図1は基材どうしの間に熱可塑性ポリイミドフィルムを挟み込んだ状態を示し、図2は基材どうしの接続部を熱プレス機上で静止させる状態を示し、図3は熱プレス機を作動し基材どうしを熱圧着させる状態を示し、図4は基材どうしの繋ぎが完了した状態を示している。
【0011】
本形態の装置は、図1乃至図4に示すように、不図示の搬送手段により先行する加工中の基材4の最終部分に加工予定の基材6の先頭部分を熱可塑性ポリイミドフィルム5により繋ぐために熱プレス機1を備えている。
【0012】
この熱プレス機1の型式には特に制限はないが、ヒーター等を組み込んだ熱板の型式が好ましい。加熱温度は、熱可塑性ポリイミドの種類により選択されるが、200℃以上550℃未満の温度が好ましい。熱プレス時の圧力は、特に制限はないが十分な接着力が得られ且つ基材を破損しない範囲として0.001〜50kgf/cm2が好ましい。熱および圧力を均一に伝える方法として、熱板上に耐熱性のラバーを付けることも好ましい。また、熱板に凹凸を設け部分的にプレス圧力を高めることも好ましい。熱プレスに必要な時間は特に制限はないが、実用的な処理に適している時間としては0.1秒〜30分である。
【0013】
さらに、本装置は熱プレス機1による接続の際に加工中の基材4の最終部分の移動を止めるための基材固定装置2と、基材固定装置2より後方(基材固定装置2の、熱プレス機1側とは反対側)の加工中の基材4の移動速度を常時一定に保つためのアキュームレーター3とを備えている。
【0014】
基材固定装置2は2本のロールから構成され、ロールどうしをピンチすることで基材の固定を可能にするものが好ましい。またアキュームレーター3は複数のロールから構成され、対向するロールを移動せしめることでロールに巻きついている基材の長さを調整し、基材固定装置2で固定されていても加工中の基材4の移動速度を常時一定に保つことができる型式のものが好ましい。
【0015】
また、基材4および6としては、銅箔・ステンレス箔・アルミニウム箔・Ni-Fe合金箔・銅を主体とした合金箔などの金属箔、ポリイミド・ポリアミドなどの耐熱性プラスチックフィルム、もしくは金属箔と耐熱性プラスチックとの複合フィルムが使用できる。
【0016】
また、熱可塑性ポリイミドフィルム5は熱可塑性の特徴を有しているフィルムであれば良い。また非熱可塑性ポリイミドフィルムの表裏面に熱可塑性ポリイミド樹脂層を形成したフィルムでも良い。
【0017】
熱可塑性ポリイミドとは、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物および3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルビン酸二無水物の少なくとも一種からなるテトラカルボン酸二無水物と、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、1,3’−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンおよび3,3’−ジアミノベンゾフェノンの少なくとも一種からなるジアミンとを、汎用されている条件で重縮合したポリイミドをいう。
【0018】
次に、図1乃至図4に基づき、本形態の基材繋ぎ装置の動作を説明する。
【0019】
先ず図1に示すように、加工中の基材4は熱プレス機1を通して不図示の搬送手段によって搬送されており、先行する基材4の最終部分と加工予定の基材6の先頭部分とは熱プレス機1を通過する前に、熱可塑性ポリイミドフィルム5を挟み込んだ状態で重ねられ粘着テープ7によって仮接続される。粘着テープ7としては市販されている両面粘着テープを用いる。尚、この段階では熱プレス機1、基材固定装置2、およびアキュームレーター3は共に作動していない。
【0020】
次いで、図2に示すように、基材4の最終部分と基材6の先頭部分とが仮接続された状態で搬送されていき、仮接続部分が熱プレス機1に達すると、熱プレス機1とアキュームレーター3の間の基材固定装置2により加工中の基材4の一部が固定されて、仮接続部分が熱プレス機1内で静止する。このとき、加工中の基材4の流れ速度を一定とする為にアキュームレーター3は作動している。
【0021】
さらに、図3に示すように熱プレス機1が作動して、熱可塑性ポリイミド5を間に持つ基材4の最終部分と基材6の先頭部分が熱圧着される。
【0022】
基材4と基材6の接続が完了した後、基材固定装置2による固定が解除されると、図4に示すように基材4と基材6の接続部分がアキュームレーター3に向かって移動する。
【0023】
以上のようにして本形態の方法および装置は、基材4と基材6を安定的、効率的に連続して繋ぐことができる。そして、繋がった基材4と基材6は後に塗工乾燥装置、熱処理装置等で加工される際に200℃以上550℃未満の高温に曝されるが、この高温下での加工に際しても基材の切断、蛇行、テンションの変動などの不具合が全く無く良好に加工することができる。
【0024】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について実施例を挙げて詳しく説明する。
【0025】
(第1実施例)
本実施例では、温度が300℃である乾燥炉に連続的に基材が搬送される搬送機を使用した。搬送中の基材は銅箔であり、基材の厚みは18μmであった。次に加工する予定の基材はポリイミドフィルムであり、基材の厚みは13μmであった。
【0026】
搬送中の銅箔が搬送終了してポリイミドフィルムの搬送に移行する際に、両面粘着テープにより、銅箔の最終部とポリイミドフィルムの先頭部を重ね合わせ、重ね合わせ部に熱可塑性ポリイミドフィルムを挟み込む操作を行なった。この熱可塑性ポリイミドフィルムは、ポリイミドフィルム(商品名「アピアル」カネカ製)の両面(表裏)に熱可塑性ポリイミド層を形成したフィルムを使用した。
【0027】
熱可塑性ポリイミドは、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルビン酸二無水物と1,3’−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンをDMAc(ジメチルアセトアセド)中で室温で混合し、ポリアミック酸ワニスを出発原料として使用した。
【0028】
熱可塑性ポリイミド層の形成方法として、前記ポリイミドフィルムに前記ポリアミック酸に塗工、乾燥、イミド化反応を行ない形成した。このときの温度条件は300℃であった。
【0029】
基材固定装置により重ね合わせ部を熱プレス装置部に停止させた。両側から熱板を圧力0.1kgf/cm2で、温度300℃で、30秒間プレスを行なった。繋ぎ部を観察した結果、良好に接合されていた。熱板には凹凸をつけ、プレスの圧力が凸部に集中するように工夫した。凸部の面積から計算した圧力は、1.0kgf/cm2であった。
【0030】
次いで銅箔に引き続きポリイミドフィルムを300℃の乾燥炉に搬送し基材を加工した。加工中の基材にかかる張力は5kgf/mであり、大きな引っ張り力が生じていた。加工中基材の切断、蛇行、テンションの変動などの不具合は全く無く良好に加工された。
【0031】
(第2実施例)
本実施例では加工温度を250℃とし、第1実施例と同様の装置を使用した。加工中の基材と繋ぐ基材として、第1実施例と同様の銅箔とポリイミドフィルムを使用した。熱可塑性ポリイミドフィルム(商品名「レグルス」三井東圧化学製)を使用した。繋ぎは、圧力0.1kgf/cm2、温度340℃、時間1分間で行なった。繋ぎ部は良好に接合され、銅箔に引き続きポリイミドフィルムを炉内に搬送した。加工中の基材にかかる温度は250℃であり、張力は10kgf/mであった。基材のはがれ、蛇行、テンションの変動などの不具合は全く無く良好に加工することができた。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、熱可塑性ポリイミドフィルムを用いて基材どうしを熱圧着で繋ぐことにより、基材の加工温度が200℃以上550℃未満という高温加工に際しても、基材の切断、はがれ、蛇行、テンションの変動などがない、良好な加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基材繋ぎ方法の実現に使用する装置の一形態において、基材どうしの間に熱可塑性ポリイミドフィルムを挟み込んだ状態を示す図である。
【図2】本発明の基材繋ぎ方法の実現に使用する装置の一形態において、基材どうしの接続部を熱プレス機上で静止させる状態を示す図である。
【図3】本発明の基材繋ぎ方法の実現に使用する装置の一形態において、熱プレス機を作動し基材どうしを熱圧着させる状態を示す図である。
【図4】本発明の基材繋ぎ方法の実現に使用する装置の一形態において、基材どうしの繋ぎが完了した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 熱プレス機
2 基材固定装置
3 アキュームレーター
4 加工中の基材
5 熱可塑性ポリイミド
6 加工予定の基材
7 粘着テープ
Claims (1)
- 200℃以上500℃未満の温度範囲で且つ基材にかかる張力が0.1〜50kgf/mで連続加工する基材どうしを繋ぐ基材繋ぎ装置であって、
搬送手段により先行する基材の最終部分に別の基材の先頭部分を熱可塑性ポリイミドフィルム単体もしくは、非熱可塑性ポリイミドフィルムの表裏面に熱可塑性ポリイミド樹脂層を形成したフィルムを介して重ねて仮接続した仮接続部分を200℃以上500℃未満の温度範囲の熱圧着で繋ぐための熱プレス機と、
前記熱プレス機に前記仮接続部分を静止させるための前記先行する基材の一部を固定する基材固定装置と、
前記先行する基材の移動速度を常時一定に保つためのアキュームレーターとを備えた基材繋ぎ装置。
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