JP4068335B2 - ラミネータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材（被ラミネート材）と積層材とを真空雰囲気下でラミネートするラミネータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラミネータの一つとして、基材と積層材とを真空雰囲気下で圧着するものが知られている。このようなラミネータは、真空引きにより内部に真空雰囲気を形成可能なチャンバを備えているとともに、圧力の調整によりチャンバ内に膨張する加熱可能な膜体を備えており、チャンバに収容可能に切断した基材と積層材とを一組ずつ導入してから真空引きをして（バッチ式）、膨張した膜体を積層材に圧接させ、真空ラミネートをする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バッチ式のラミネータでは、予め基材と積層材とを切断しておかなければならず、煩わしいし、切断後において基材及び積層材が嵩張り、管理が煩雑となる。又、基材及び積層材をチャンバに投入し取出す機構が複雑になり、コスト高となる一方、一つ一つ導入しては貼合わせて取出すような動作となるため、ラミネートに時間がかかる。
【０００４】
そこで、請求項１に記載の発明は、ロールからの基材及び積層材に次々に真空ラミネートを行い、ロールに巻き取ることのできる連続式のラミネータを、しわや寄りの発生や、ラミネート性の不足等の不具合を防止し、ダイヤフラムの接触をスムーズにして提供することを目的としたものである。
【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、請求項１に記載の発明は、各々ロールから引出された状態で重ねられた基材及び積層材を含む状態で形成される真空室と、真空雰囲気とした真空室において、基材及び積層材を加圧するように膨出するダイアフラムと、ダイアフラムの膨出を操作する操作手段と、基材及び積層材を真空室に導入し、加圧後に巻取る巻取手段と、真空室内においてダイアフラムの辺縁を押さえるフレームとを含み、ダイアフラムを、その対向面の範囲における密着により基材及び積層材を加圧するものとし、フレームにおける、ダイアフラムを押さえる部分の内側に、ダイアフラムの膨出方向への角度を付与し、フレームにおける押さえる部分の内側とダイアフラムとがなす角度を、１５度乃至４５度の範囲に収めたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、ダイアフラムを複数設けることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、上記の目的に加えて、連続式のラミネータにおいて真空雰囲気を形成し易くする目的を達成するため、真空室を、一組の重なるユニットにより形成すると共に、各ユニットにパッキンを互いに密着可能に相対向するように設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、上記の目的に加えて、連続式のラミネータにおいて仕上がりを良好にする目的を達成するため、真空室内の基材及び積層材を加熱する加熱手段を設けると共に、パッキンへの熱伝達を防止する断熱手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
尚、真空室とは、真空雰囲気にすることが可能な空間という意味であり、真空雰囲気は、完全な真空のみならず、大気圧より十分低い所定圧力以下の状態をも含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は当該形態に係るラミネータ１の正面説明図であって、ラミネータ１は、特に示す部分以外は金属製の相対向する下ユニット２と上ユニット４とによって真空室６を形成し、真空室６に、基材ロールＡからの帯状（フィルム状）の基材Ｂ（ポリイミドフィルム）の上下に積層材ロールＣからの帯状の積層材Ｄ（レジストフィルム）を重ね、更に保護ロールＥからの帯状の保護材Ｆ（ポリエチレンテレフタレートフィルム）を上下に重ねて導入し、保護材Ｆで保護しつつ基材Ｂの両面に積層材Ｄをラミネートするものである。
【００１２】
ここで、積層材ロールＣにおいて積層材Ｄに剥離層Ｇ（ポリエチレンテレフタレートフィルム）が付与されているため、剥離巻き軸Ｈにて剥離層Ｇを分離して巻き取る。又、基材Ｂ、積層材Ｄ、保護材Ｆは、真空室６の上流において、上下の第１集合ロールＲの間を経由する。更に、第１集合ロールＲの下流において保護材Ｆを導入可能とするため、第１集合ロールＲのすぐ下流に、第２集合ロールＳを取付可能である。加えて、真空室６の下流には、上下の送りロールＴが設けられ、更に下流には、巻取手段としての製品巻取軸Ｕや、保護材巻取軸Ｖが設けられている。
【００１３】
一方、図２に示すように、下ユニット２は、図示しないエアシリンダに接続されることで、上昇及び下降が可能となっており、上ユニット４に対して近接及び退行をするようになっている。尚、エアシリンダを始めとして、ラミネータ１の動作は、図示しない制御部により制御される。
【００１４】
又、下ユニット２の内部には、操作手段としての加圧室１０が形成されており、下ユニット２の下部外側には、加圧室１０と連通した接続口１２が形成されている。更に、図３に示すように、下ユニット２には、真空室６と連通した接続口１３が設けられていると共に、下ユニット２の上面には、加圧室１０の上面であって真空室６の下面となるように張られたダイアフラム１４が露出している。
【００１５】
ダイアフラム１４は、真空室６と加圧室１０との圧力調整により膨出可能であり、真空室６及び加圧室１０を共に真空雰囲気とすることで、導入した保護材Ｆに圧接する。ダイアフラム１４は、不具合防止の観点から、フッ素ゴムで形成されている。
【００１６】
又、ダイアフラム１４は、図４に拡大して示すように、輪状のフレーム１６を外縁（辺縁）に当て、フレーム１６を下ユニット２に固定することで装着されている。フレーム１６の断面は、固定用のボルト２０が通る部分２２とダイアフラム１４を押さえる部分２３とのＬ字状となっており、ダイアフラム１４を押さえる部分２３は、外側（断面における基端側）が略水平（基端側と水平面との角度Ｘが略０度）となっていると共に、内側（断面における先端側）が水平面から２２．５度傾いた（先端側と水平面との角度Ｙが２２．５度となった）状態で先細りとなっている。尚、部分２３の内側は、膨出したダイアフラム１４を押さえる。又、部分２３の外側には、ダイアフラム１４に形成された環状の突起２４を受け入れる溝２５が、ダイアフラム１４のずれ防止の観点から設けられる。
【００１７】
更に、フレーム１６には、真空室６の側壁２６が周設されており、側壁２６の上面には、合成樹脂製で環状のパッキン２８が設置されている。
【００１８】
他方、図５に示すように、上ユニット４の下面であって、下ユニット２のパッキン２８に対向する部分には、同様のパッキン３０が設置されている。
【００１９】
又、パッキン３０の内側には、環状の間隙３２を介して、加熱部３４が設けられている。加熱部３４は、電熱ヒータである加熱源３６を収めたカバー３８の上部に、加熱源３６からの熱伝達を受ける金属製の加熱板４０を備えて成る。加熱板４０は、パッキン３０と略同じ高さとされており、膨出したダイアフラム１４が圧接可能となっている。更に、上ユニット４において、加熱部３４の上側と、この上側近傍であって間隙３２の対向側（パッキン３０の上方）を、断熱手段としてのポリオキシメチレン製の断熱材４２で形成している。
【００２０】
このようなラミネータ１によるラミネートにおいては、図６（ａ）に示すように、下ユニット２が上ユニット４から下がった状態で、基材Ｂ、積層材Ｄ、保護材Ｆを、第１集合ロールＲの間から上ユニット４の下側を経て送りロールＴまで渡すようにし、又加熱源３６を作動させる等、適宜セットする。
【００２１】
そして、図６（ｂ）に示すように、制御部は、下ユニット２を、上下のパッキン２８，３０が接触する状態まで上昇させ、上下ユニット２，４を重ねる。ここで、上流及び下流側におけるパッキン２８，３０の間には、静止した基材Ｂ等が位置し、パッキン２８，３０と基材Ｂ等とが接触した状態となっている。この状態において真空室６を形成し、接続口１２，１３に図示しないポンプを接続して、真空室６及び加圧室１０を所定圧力以下となるまで真空引きする。又、所定圧力に達すると、制御部は、下ユニット２を、パッキン２８，３０が密着するまで（例えば３ｍｍ程）更に上昇させ、真空室６を密閉状態とする。
【００２２】
真空引きにおいては、基材Ｂ等の導入部にあってもパッキン２８，３０を相対向させて配しているため、連続してラミネートするために基材Ｂ等を帯状としても、漏れを防止し、真空雰囲気を速やかに形成し、形成後は保持することができる。尚、所定圧力の到達後にパッキン２８，３０を密着させているため、真空室６の真空雰囲気を一層完全なものとすることができる。又、基材Ｂ等を帯状とすることで、ロールからの基材Ｂ等の供給や、ラミネート後の製品の巻取を行うこと（合わせてロールトゥロール）ができ、基材Ｂ等や製品がコンパクトに収まり、極めて取扱い易くなる。
【００２３】
真空雰囲気が形成されると、制御部は、接続口１２経由で、加圧室１０を大気に開放する。すると、図６（ｃ）に示すように、ダイアフラム１４が膨らみ、基材Ｂ、積層材Ｄ、保護材Ｆを、加熱板４０の方へ押す。この押圧により、基材Ｂが、加熱板４０の加熱及び保護材Ｆの保護下で、積層材Ｄをラミネートされる。又、ラミネート中、制御部は、更に加圧室１０に圧縮空気を送出し、ダイアフラム１４を隅々まで膨出させて、ラミネートを所定範囲において均一となるようにする。
【００２４】
そして、ダイアフラム１４を取り付けるフレーム１６における、ダイアフラム１４を押さえる部分２３の断面形状での角度Ｘが０度とされており、且つ角度Ｙが２２．５度とされているため、ダイアフラム１４の膨出形状を良好とし、ダイヤフラム１４におけるラミネート性（積層材Ｄと基材Ｂとの密着度、ラミネートの仕上がり）を良好なものとする等、不具合の防止に配慮することができる。
【００２５】
ここで、角度Ｘについて、角度Ｙを２２．５度に固定した状態で変化させ、比較的圧力が高い圧縮空気を送り込んだ場合のダイアフラム１４におけるラミネート性の概要は、図７（ａ）に示すように、０度以上４５度以下においてラミネート性が極めて良好であったのに対し、４５度を超えると普通である、というものであった。尚、角度Ｙを様々な値として、ラミネート性を調べたが、結果は同様であった。
【００２６】
即ち、角度Ｘを０度以上４５度以下とすることで、ダイアフラム１４の十分な膨出を確保し、ラミネート性の不足等の不具合の防止をすることができる。
【００２７】
又、角度Ｙについて、角度Ｘを０度に固定した状態で変化させ、比較的圧力が高い圧縮空気を送り込んだ場合のダイアフラム１４におけるラミネート性の概要は、図７（ｂ）に示すように、１５度以上４５度以下においてはラミネート性が極めて良好であったのに対し、１５度未満の、又は４５度より大きい角度においては普通である、というものであった。尚、角度Ｘを様々な値として、ラミネート性を調べたが、結果は同様であった。
【００２８】
即ち、角度Ｙを１５度以上４５度以下とすることで、ダイアフラム１４を十分膨出させることができ、不具合を防止することができる。尚、ダイアフラム１４における押さえる部分の内側の面取りＭ（図４における縦方向の長さ）が０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下（更に好適には０．２ｍｍ前後）であっても、ダイアフラムの膨出を良好にし、不具合を防止することができる。
【００２９】
ダイアフラム１４の膨張状態を一定時間保持し、ダイアフラム１４や加熱板４０の範囲における基材Ｂの積層材Ｄへの密着を十分確保すると、ラミネータ１は、制御部により、接続口１３経由で真空室６を大気に開放する。又同様に、真空室６の開放と同時、或いは開放から所定時間後に、加圧室１０の加圧を中止し、再び真空引きする。すると、図６（ｄ）に示すように、ダイアフラム１４が平坦になり、ダイアフラム１４の加熱板４０への圧接が解除される。
【００３０】
そして、制御部は、図示しないセンサにより、真空室６が略大気圧となり、加圧室が真空雰囲気となったことを確認してから、下ユニット２を下降させ、真空室６を開く。又、制御部は、送りロールＴと製品巻取軸Ｕとを駆動し、積層材Ｄがラミネートされた基材Ｂを、一定量（ラミネート部分に所定間隔を加えた分、或いは真空室６の長さに所定間隔を加えた分等）送る。
【００３１】
ここで、積層した基材Ｂの送りは、上ユニット４のパッキン３０に接触して行われるが、断熱材４２の配置により、パッキン３０には加熱部３４の発する熱が伝達しないため、余分な熱が製品に伝わり、品質に影響を与える事態が防止される。又、同様に、パッキン３０への熱伝導を防止する断熱材４２を設けたため、押圧時における上下のパッキン２８，３０による加熱真空ラミネートを防止することができ、余分なラミネートを回避することができる。
【００３２】
こうして、再び図６（ａ）に示す状態となるので、上記の手順を繰り返すことができる。従って、第１集合ロールＲ（第２集合ロールＳ）から送りロールＴまで、或いは基材ロールＡ及び積層材ロールＣから製品巻取軸Ｕまでにおいて、連続して真空ラミネートを行うことができる。
【００３３】
尚、本発明は、以上の形態に限定されるものではなく、次に一部示すように、本発明を逸脱しない範囲において様々に変更可能である。
【００３４】
即ち、操作手段は、ダイアフラムを膨出するものに限定されず、基材等を加圧するために接触すればどのようなものであっても良い。この場合、図８に示すように、下ユニットの上ユニットへの押付により、下ユニットに貼ったダイアフラムが対向する面に接触するようにし、押付による加圧力を真空ラミネートに利用可能とすることができる。この操作手段によれば、ダイアフラム周辺をシンプルに構成することができ、動作も、真空室の形成と押付とが共通して行える等、効率的なものとなる。
【００３５】
又、ダイアフラム、フレーム、加熱部、或いは操作手段としての加圧室は、複数設けることができる。この場合、上下ユニットを流れに沿うように並設することもできるし、図９に示すように、真空室が共通である一体型とし、下ユニットの制御を簡素化することもできる。
【００３６】
ダイアフラム、フレーム、操作手段、及び／又は加熱部を複数設けることにより、真空ラミネートを複数回適用することができ、製品の平滑度が向上するし、上流においてダイアフラムによる加圧の境界線が若干にでも生じた場合は、これを解消することができる。
【００３７】
尚、複数の操作手段を互いに異ならせることができ、上流に膨出タイプを配置し、下流に押付タイプを配すれば、膨出による比較的に強力な真空ラミネートの後において、押付による簡素でダイアフラムの全体を有効利用できる真空ラミネートを適用することができ、各々の特徴を活かした効率的で仕上がりの良いラミネータを提供することができる。又、図９に示すラミネータにおいては、操作手段としての加圧室を連結し或いは共通化したり、加熱部を共通化したり、加熱部の制御を共通化したり、フレームを共通化したり、これらを組み合わせたりすることができる。
【００３８】
一方、上下ユニットを近づける手段は、油圧シリンダであっても良い。又、下ユニットを上下に配置し、ダイアフラムが対向するようにすることもできる。ダイアフラムを対向させると、特に基材の両面に積層材を貼る際に、双方のラミネート性が良好となり、平滑度が増す。更に、ダイアフラムを熱する加熱手段を設けても良い。又更に、上下ユニットの配置は、逆にしたり、左右にしたりするといったように、対向する（真空室を形成する）のであればどのようにでも変更することができる。加えて、真空室には、基材及び積層材のみを導入し、保護材を省略することができるし、積層材は剥離層を備えなくても良いし、片面のみのラミネートのために基材の片側のみに積層材或いはこれと保護材を導入することができる。
【００３９】
更に、上下ユニット、ダイアフラム、断熱材、パッキン、加熱板、或いは基材、積層材、保護材等の材質は適宜変更することができる。又、加熱部の構成も適宜変更可能であり、例えば加熱源及び加熱板をペルチェ素子単体にすることができる。又更に、ダイアフラムの膨出を操作する操作手段も適宜変更可能であり、加圧室によらずに、機械的に押上げる等することができる。加えて、フレームは、例えば板状部分を組み合わせて構成することができる。
【００４０】
又、ラミネートの動作も適宜変更することができ、例えば圧縮空気の送出を省略したり、上下ユニットを始めから密着させるか、密着までに２段階以上の距離をとるようにするかしたり、一部動作を手動で行ったりすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明により、連続式の真空ラミネートを円滑に実施することができ、質の良いラミネートを低コストで容易に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラミネータの正面説明図である。
【図２】図１における上下ユニットの縦断面説明図である。
【図３】図２における下ユニットの平面説明図である。
【図４】図２における下ユニットの一部拡大説明図である。
【図５】図２における上ユニットの底面説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は図１のラミネータの動作説明図である。
【図７】図４における（ａ）角度Ｘ（ｂ）角度Ｙを変化させた場合の、ダイアフラムにおけるラミネート性を示す表である。
【図８】本発明に係るラミネータにおける上下ユニットの変更例を示す縦断面説明図である。
【図９】本発明に係るラミネータにおける上下ユニットの更なる変更例を示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
１・・ラミネータ、６・・真空室、１０・・加圧室、１４・・ダイアフラム、１６・・フレーム、２８，３０・・パッキン、Ａ・・基材ロール、Ｃ・・積層材ロール、Ｒ・・第１集合ロール、Ｓ・・第２集合ロール、Ｔ・・送りロール、Ｕ・・製品巻取ロール。

Claims (4)

1. 各々ロールから引出された状態で重ねられた基材及び積層材を含む状態で形成される真空室と、
   真空雰囲気とした真空室において、基材及び積層材を加圧するように膨出するダイアフラムと、
   ダイアフラムの膨出を操作する操作手段と、
   基材及び積層材を真空室に導入し、加圧後に巻取る巻取手段と、
   真空室内においてダイアフラムの辺縁を押さえるフレームと
   を含み、
   ダイアフラムを、その対向面の範囲における密着により基材及び積層材を加圧するものとし、
   フレームにおける、ダイアフラムを押さえる部分の内側に、ダイアフラムの膨出方向への角度を付与し、
   フレームにおける押さえる部分の内側とダイアフラムとがなす角度を、１５度乃至４５度の範囲に収めた
   ことを特徴とするラミネータ。
2. ダイアフラムを複数設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載のラミネータ。
3. 真空室を、一組の重なるユニットにより形成すると共に、各ユニットにパッキンを互いに密着可能に相対向するように設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のラミネータ。
4. 真空室内の基材及び積層材を加熱する加熱手段を設けると共に、パッキンへの熱伝達を防止する断熱手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載のラミネータ。

Images