(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる方法であって、
加熱部材を前記被着面との間に狭い隙間をあけて対面させて配置する工程と、
前記隙間に層流である気流を流通させると共に、前記気流の上流側よりも下流側が高温になるように温度勾配をつけて前記膜材料を加熱する工程と
を含む膜材料の加熱乾燥方法。
【請求項２】
被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる装置であって、
前記被着面との間に狭い隙間をあけて対面して配置され通電により発熱し前記隙間に沿って温度勾配を生じさせる発熱部材と、前記発熱部材を支持し多孔薄板を含む支持部材と、前記発熱部材に通電する通電手段とを有する加熱部材と、
前記被着面に向かって気流を吹き出す吹出口を前記加熱部材側に備えている気流供給手段と、
を備える膜材料の加熱乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の電子機器（例えばＣＲＴ管や液晶表示装置）や精密機器などの製造の際に、部材表面に装飾を行ったり表面保護を行ったり各種の機能を発揮させたりするための膜を形成することがある。このような膜の形成手段として、液体状の膜材料を塗工し加熱乾燥させて膜材料を固化させる方法がある。
【０００３】
膜材料の加熱乾燥方法として、膜材料の表面に空気を吹き付けながら加熱ヒータで加熱することによって乾燥を促進させる方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法では、空気が吹き付けられた液状態の膜材料の表面に波打ちが生じ、固化したあとの膜面に凹凸や厚みの不均一が表れるという問題がある。
特に、膜を形成する部材の表面が単純な平面ではなく曲面や屈曲個所を有するものの場合、膜材料の位置によって空気の吹き付け強さにばらつきが生じ易く、余計に膜材料表面の波打ちが起きる。
【０００５】
また、従来の方法では、膜材料の場所によって加熱乾燥のムラが生じて、形成された膜に場所による品質性能の不均一が生じ易いという問題もある。これは、膜材料の場所によって空気の吹き付け強さにばらつきがあると、加熱乾燥にもムラが生じるのである。また、膜材料の場所によって加熱ヒータの熱の強さにもばらつきが生じる。特に、前記したような曲面な屈曲個所があると、空気の吹き付け量や加熱ヒータの熱の強さにばらつきが生じやすい。この問題を解決するには、屈曲性の良い薄型ヒーターが必要になるが、この要求を十分に満足させる薄形ヒーターは未だ存在しない。
【０００６】
本発明の目的は、様々な形状の被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる際に、膜材料の表面に生じる凹凸や厚みの不均一を防ぎ、膜材料の全体を均一かつ効率的に加熱乾燥できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥方法は、被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる方法であり、下記の工程を含む。
加熱部材を前記被着面との間に狭い隙間をあけて対面させて配置する工程。
前記隙間に層流である気流を流通させると共に、前記気流の上流側よりも下流側が高温になるように温度勾配をつけて前記膜材料を加熱する工程。
【０００９】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥装置は、被着面に配置された膜材料を加熱乾燥させる装置であって、加熱部材と気流供給手段を備える。加熱部材は、前記被着面との間に狭い隙間をあけて対面して配置され通電により発熱し前記隙間に沿って温度勾配を生じさせる発熱部材と、前記発熱部材を支持し多孔薄板を含む支持部材と、前記発熱層に通電する通電手段とを有する。気流供給手段は、前記被着面に向かって気流を吹き出す吹出口を前記加熱部材側に備えている。
【００１２】
【作用】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥方法は、被着面に配置された膜材料を、狭い隙間をあけて対面する加熱部材で加熱するので、熱が効率的に膜材料に伝わり、膜材料の全体を均一かつ効率的に加熱して乾燥させることができる。
加熱部材と被着面との間の隙間に実質的に層流である乾燥気流を流通させるので、乾燥気流による膜材料の乾燥作用の促進が図られる。膜材料から蒸発する液体成分が乾燥気流に運び去られるので、膜材料の乾燥が促進される。乾燥気流が実質的に層流であれば、乾燥気流による膜材料の波立ちや凹凸の発生が起こり難い。
【００１３】
なお、前記隙間で気流の上流側よりも下流側が高温になるように温度勾配をつけて膜材料を加熱すれば、膜材料の加熱乾燥が気流の上流側と下流側の何れでも良好に達成できる。上流側では乾燥気流がそのまま流通するので膜材料からの液体成分の蒸発を良好に行われるが、下流側では上流側で蒸発した液体成分を含む気流が流通することになるので、膜材料からの液体成分の蒸発が悪くなる。そこで、下流側で上流側よりも高温に加熱すれば、液体成分を含む気流であっても膜材料からの液体成分の蒸発は良好に行えるのである。これは、温度を変えることで気流の飽和蒸気圧が変わることによる。
【００１５】
気流を、加熱部材側に備えた吹出口から被着面に向かって吹き出し隙間に沿って流通させれば、気流の供給および流通がスムーズに行え、隙間内で実質的な層流を構成させるのも容易である。
【００１６】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥装置は、加熱部材と気流供給手段を備えていることにより、前記した加熱乾燥方法が実施でき、その作用効果が達成できる。特に、発熱部材を支持部材で支持しているので、薄い発熱部材を用いることができる。薄い発熱部材は、熱容量が小さいので、加熱電力の無駄がなく効率的に発熱する。温度勾配をつけるのが容易である。被着面の面形状に対応して曲面などに成形するのも容易である。また、支持部材が、多数の細孔を有する薄板を含んでいれば、気流を細孔を通じて供給することも可能になる。
また、気流供給手段が、気流を被着面に向かって吹き出す吹出口を加熱部材側に備えていれば、加熱部材と被着面との隙間への気流の供給構造が簡略化され、気流を層流状態で隙間に流通させるのも容易である。
【００２１】
【実施例】
図１に示す膜材料の加熱乾燥方法は、ＣＲＴ管３０の内面３２に蛍光体液などの膜材料４０を塗布して加熱乾燥させる方法である。ＣＲＴ管３０の内面３２に形成される膜としては、ダック、ＰＶＡ、ＲＧＢ３色それぞれの蛍光体、Ａｌなどの膜である。これらの膜は、内面３２の全面に一様に形成される場合と、適宜パターンを描くように部分的に形成される場合がある。ＣＲＴ管内面３２は、緩やかに湾曲した碗形の曲面を有している。
【００２２】
ＣＲＴ管内面３２に対面して加熱部材１０が配置されている。加熱部材１０は、ＣＲＴ管内面３２に対応する曲面形状に湾曲していて発熱部材となる高結晶グラファイトフィルム２０と、高結晶グラファイトフィルム２０の背面側に積層されたイミド樹脂フィルム２２とを有する。
高結晶グラファイトフィルム２０は、厚さ２５μｍのポリイミド（Ｄｕｐｏｎｔ社、カプトンＨフィルム）から得られたものである。高結晶グラファイトフィルム２０は、グラファイト結晶が面方向に配向し、ロッキング特性が２０度以下の高配向性を有している。イミド樹脂フィルム２２は、高結晶グラファイトフィルム２０の発熱温度に耐える耐熱性を有する。イミド樹脂フィルム２２の背面側には少し間隔をあけて配置された多孔薄板２４を有する。多孔薄板２４はインバー材からなり、高結晶グラファイトフィルム２０の発熱温度に耐える耐熱性を有している。図１（ｂ）  に示すように、多孔薄板２４には多数の細孔２５が一面に形成されている。
【００２３】
図２（ｂ）（ｃ）に示すように、高結晶グラファイトフィルム２０は中心部分から前後左右の両方向に湾曲した碗形をなしており、前記したＣＲＴ管内面３２の湾曲形状に対応する形状である。図２（ａ）  に示すように、高結晶グラファイトフィルム２０の全体の平面形は矩形状をなすとともに、細い帯状部分が左右に折り返すように並んでつながっている。長手方向の中心線に近い帯状部分よりも遠いほうの帯状部分のほうが幅が太くなっている。長手方向の中心線部分で両側の連続した帯状部分が途切れており、この部分に気流吹出口１２を備えている。気流吹出口１２で分割された両側の高結晶グラファイトフィルム２０にはそれぞれ直流電源２６、２６が配線接続されている。イミド樹脂フィルム２２は、高結晶グラファイトフィルム２０の外形全体を覆う矩形状をなすとともに、気流吹出口１２の部分には孔があいている。
【００２４】
多孔薄板２４は、高結晶グラファイトフィルム２０およびイミド樹脂フルィム２２に対して、湾曲形状の中央部分では間隔をあけていて、外周縁部分で固定されている。高結晶グラファイトフィルム２０はイミド樹脂フィルム２２および多孔薄板２４で支持されることになる。
多孔薄板２４の背面側には気流供給手段（図示せず）を備えており、多孔薄板２４の背面から気流吹出口１２に気流を供給する。気流供給手段としては、通常の機械装置における気流の供給装置が用いられ、ブロワやコンプレッサなどの送風機と気流を導くダクトや気流を整流する整流機構、気流を乾燥させる乾燥機構などを備えていることができる。
【００２５】
上記のような加熱乾燥装置を用いる加熱乾燥方法を説明する。
ＣＲＴ管内面３２に前記したような膜を形成するための液体からなる膜材料４０を塗布する。膜材料４０は、内面３２の曲面形状に沿って薄く拡がって液体の膜を作る。膜材料４０が塗布されたＣＲＴ管内面３２に加熱部材１０を配置する。加熱部材１０と膜材料４０の表面との間には２〜１０ｍｍの隙間があくように加熱部材１０を配置する。
【００２６】
加熱部材１０の高結晶グラファイトフィルム２０に電源２６、２５から通電して高結晶グラファイトフィルム２０を発熱させる。気流供給手段から加熱部材１０の気流吹出口１２を経て、加熱部材１０とＣＲＴ管内面３２との間の隙間に気流を送り込む。気流は、予め乾燥された乾燥気流である。隙間に流通する気流が実質的に層流になるように、気流の流速や圧力を調整する。ここで実質的に層流とは、膜材料４０に波立ちや凹凸を生じさせない範囲内で部分的に層流が乱れる個所が存在していてもよいが、主要部分は層流であるとみなせる気流を意味している。気流は、気流吹出口１２から膜材料４０の表面に向かって流れ込んだあと、隙間内を膜材料４０の表面に沿って流れ外周縁から外部に放出される。図２（ａ）  に示すように、矩形状の加熱部材１０の中心線に存在する吹出口１２から両側に向かって気流が流れる。気流吹出口１２から膜材料４０の表面に向かう気流の流速を１０ｍ／ｓ  以下に設定しておく。
【００２７】
高結晶グラファイトフィルム２０は、通電によって発熱するが、その帯状部分のパターン形状により、気流吹出口１２の近くよりも気流吹出口１２から遠い位置のほうが、発熱温度が高くなる。すなわち、気流の上流側よりも下流側のほうが発熱温度が高くなる。
膜材料４０は、高結晶グラファイトフィルム２０の発熱によって加熱されるとともに、気流との接触によって乾燥する。
【００２８】
膜材料４０の加熱乾燥が終了すれば、ＣＲＴ管内面３２から加熱部材１０を取り去り、つぎに形成する膜材料４０を塗布する。このような膜材料４０の塗布工程と加熱乾燥工程を順次繰り返すことで、ＣＲＴ管内面３２に必要な膜が形成される。加熱乾燥工程の後で、形成された膜面をエッチングするなどの加工を施してから、次の膜材料４０の塗布を行うこともできる。
〔別の実施例〕
図３に示す加熱部材１０は、基本的には前記実施例と同様の構造を有しているが、支持部材としてイミド樹脂フィルム２２を用いていない。高結晶グラファイトフィルムからなる発熱部材１０と多孔薄板２４とが全面で両面接着テープ２８を介して積層接合されている。発熱部材１０と多孔薄板２４の間には隙間はあいていない。両面接着テープ２８は、合成樹脂などからなる基材テープの両面に粘着剤が配置されている。両面接着テープ２８のうち、気流吹出口１２に相当する場所が切り欠かれており、多孔薄板２４の細孔２５を通過した気流が発熱部材１０の表面側へと流通するようになっている。
〔高結晶グラファイトフィルム〕
本発明で用いる高結晶グラファイトフィルムは、グラファイト結晶の配向方向がそろった高結晶グラファイトである。とくにロッキング特性が２０度以下のグラファイトが好ましい。具体的には、高分子化合物のフィルムを不活性ガス中で２０００℃以上の温度で熱処理及び圧延処理してグラファイト化したもの、フィラーを添加した高分子化合物のフィルムを不活性ガス中で２４００℃以上の温度で熱処理してグラファイト化したものを挙げることができる。ここで測定したロッキング特性は、理学電機社製ロータフレックスＲＵ−２００Ｂ型Ｘ線回折装置を用い、グラファイト（０００２）線のピーク位置におけるロッキング特性である。
【００２９】
高分子化合物としては、各種ポリオキサジアゾール（ＰＯＤ）、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）、ポリベンゾビスチアゾール（ＰＢＢＴ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾビスオキサゾール（ＰＢＢＯ）、各種ポリイミド（ＰＩ）、各種ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリフェニレンベンゾビスイミダゾール（ＰＰＢＩ）、ポリチアゾール（ＰＴ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）からなる群の中から選ばれる少なくとも１つを使用することができる。
【００３０】
上記各種ポリオキサジアゾールとしては、ポリパラフェニレン−１，３，４−オキサジアゾールおよびそれらの異性体がある。
上記各種ポリイミドには下記の一般式（１）で表される芳香族ポリイミドがある。
【００３１】
【化１】
0003603369.tif 000002
【００３２】
【化２】
0003603369.tif 000003
【００３３】
【化３】
0003603369.tif 000004
【００３４】
上記各種ポリアミドには下記一般式（２）で表される芳香族ポリアミドがある。
【００３５】
【化４】
0003603369.tif 000005
【００３６】
使用されるポリイミド、ポリアミドはこれらの構造を有するものに限定されない。
この発明で上記高分子化合物のフィルムに無機質や有機質のフィラーを添加することができる。この目的に使用されるフィラーとしては、リン酸エステル系、リン酸カルシウム系、ポリエステル系、エポキシ系、ステアリン酸系、トリメット酸系、酸化金属系、有機錫系、鉛系、アゾ系、ニトロソ系及びスルホニルヒドラジド系の各化合物を挙げることができる。
【００３７】
フィラーの添加量としては０．２〜２０重量％の範囲が好ましく、より好ましくは１〜１０重量％の範囲である。その最適添加量は、高分子化合物の厚さによって異なり、高分子化合物の厚さが薄い場合には添加量が多い方がよく、厚い場合には添加量は少なくてもよい。
フィラーの役割は熱処理後のフィルムを均一発泡の状態にすることにある。即ち、添加されたフィラーは、加熱中にガスを発生し、このガスが発生した後の空洞が通り道となってフィルム内部から分解ガスの穏やかな通過を助ける。フィラーは、こうして均一発泡状態をつくり出すのに役立つ。
【００３８】
高分子化合物のフィルムをグラファイト化する熱処理条件は、特に限定されないが、２４００℃以上、好ましくは３０００℃近辺の温度域に達するように熱処理すると、より高配向性が優れたものができるため好ましい。熱処理は、普通、不活性ガス中で行われる。熱処理の際、グラファイト化の過程で発生するガスの影響を抑えるためには、高分子化合物のフィルム厚みが５μｍ以上であるのが好ましい。焼成時の圧力は常圧でよい。最高温度が２０００℃未満で焼成する場合は、得られたグラファイトは硬くて脆くなる傾向がある。熱処理後、さらに必要に応じて圧延処理するようにしてもよい。前記高分子化合物のフィルムのグラファイト化は、たとえば、高分子化合物のフィルムを適当な大きさに切断し、切断されたフィルムを焼成炉に入れ、２４００℃以上に昇温してグラファイト化するプロセスで製造される。熱処理後、さらに必要に応じて圧延処理される。
【００３９】
このようにして得られる高配向性グラファイト素材のフィルムが、この発明の高結晶グラファイトフィルムとなる。たとえば、芳香族ポリイミドを焼成して得られた可撓性を有する高配向性グラファイト素材は、比重が０．５〜１．５、熱伝導性がＡＢ面方向で８６０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（Ｃｕの２．５倍，Ａｌの４．４倍）であり、ＡＢ面方向の電気伝導性が２５０，０００Ｓ／ｃｍ、ＡＢ面方向の弾性率が８４，３００ｋｇｆ／ｍｍ２  である。
【００４０】
高配向性グラファイト素材として、フィルム状のものを使用する場合は、原料の高分子化合物のフィルムの厚さは２００μｍ以下の範囲であるのが好ましく、より好ましくは５〜２００μｍである。原料フィルムの厚さが２００ミクロンを超えると、熱処理過程時にフィルム内部より発生するガスによって、フィルムがボロボロの崩壊状態になり、単独で良質の材料として使用することは難しい。
〔その他の実施例〕
（ａ）  膜材料４０は、前記したＣＲＴ管用膜材料の他、必要とされる機能や用途に合わせて、任意の無機有機材料からなるものが用いられる。膜材料４０は、粘度が低く流れやすい液状態のものから、比較的粘度が高い粘液状態のものまで用いられる。膜材料４０に液体成分と粉体成分とが混合されていてもよい。被着面に形成する膜材料４０の厚みは、目的に応じて自由に設定できる。通常は、膜材料４０の厚みは数十μｍ以下となる。
【００４１】
（ｂ）  被着面の面形状は、前記した実施例のＣＲＴ管内面３２のような湾曲面のほか、球面や円柱面その他の曲面、曲面と平面とが組み合わせられたもの、平面同士が異なる角度でつながった屈曲面などが採用できる。単純な平面の場合にも適用できるが、この発明の作用効果は、少なくとも一部に曲面部分を有する場合に好適に発揮される。
【００４２】
（ｃ）  発熱部材１０は、前記した高結晶グラファイトフィルム２０を用いるほか、通常のグラファイトフィルムを用いることもできる。グラファイト以外の材料からなる発熱フィルムを用いることもできる。ニクロム線やセラミックヒータを用いることもできる。但し、何れの材料であっても、被着面の面形状に対応する面形状に加工あるいは配置することの出来る材料である必要がある。発熱部材１０の熱容量が小さなものほど、気流の上流側と下流側との間における温度勾配をつけやすい。
【００４３】
（ｄ）  高結晶グラファイトフィルム２０の配置形状は、前記した帯状部分を蛇行配置するもののほか、適用する被着面の形状や加熱乾燥に必要な温度勾配条件などに合わせて配置パターンを変更することができる。
（ｅ）  イミド樹脂フィルム２２や多孔薄板２４などの発熱部材を支持する支持部材としては、発熱部材の支持が可能な範囲で出来るだけ薄いもののほうが熱容量が小さくなり好ましい。
【００４４】
（ｆ）  気流の吹出口１２は、前記した実施例のように加熱部材１０に備えておくほか、加熱部材１０とは別個に気流の吹出口１２を設けておくことができる。前記した図２（ａ）  で、加熱部材１０の中心線に沿って吹出口１２を配置する代わりに、加熱部材１０の一方の側端辺に沿って吹出口１２を配置し、気流を他方の側端辺に向かって流通させることもできる。気流の吹出口１２を複数個所に設けておくこともできる。
【００４５】
（ｇ）  加熱部材１０と被着面３２との隙間は、全体で同じ大きさであってもよいし、気流を乱さない範囲で場所によって隙間の大きさが違っていてもよい。例えば、上流側から下流側へと隙間が変化するようになっていてもよい。
（ｈ）  発熱部材２０と支持部材２２、２４あるいは複数の支持部材２２、２４同士の接合は、接着剤や前記した両面接着テープなどの接着部材による接合のほか、熱融着による接合、凹凸係合や嵌合による機械的な接合、金具を用いる接合など各種の接合手段が適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥方法は、前記のような構成の加熱部材、気流を用いることにより、膜材料に波立ちや凹凸が生じるのを防止でき、形成された膜面が平滑で均一な厚みになる。また、膜材料の全体を均一かつ効率的に加熱乾燥できることで、加熱乾燥工程の作業能率を高め生産性を向上させることができる。
【００４７】
なお、前記隙間で気流の上流側よりも下流側が高温になるように温度勾配をつけて膜材料を加熱すれば、膜材料の全体を均一かつ効率的に加熱乾燥することができる。
【００４９】
本発明に係る膜材料の加熱乾燥装置は、前記のような構成の加熱部材と気流供給手段を備えていることにより、前記した加熱乾燥方法と同様の作用効果が達成できるとともに、発熱部材と支持部材とを組み合わせることで、加熱乾燥をより均一かつ効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例となる加熱乾燥方法を表す断面図
（ｂ）同要部拡大図
【図２】（ａ）加熱部材の詳細構造を表す平面図
（ｂ）同長手方向断面図
（ｃ）同短手方向断面図
【図３】加熱部材の別の実施例を表す要部拡大断面図
【符号の説明】
１０  加熱部材
２０  高結晶グラファイトフィルム
２２  イミド樹脂フィルム
２４  多孔薄板
３０  ＣＲＴ管
３２  内面
４０  膜材料
【図１】
0003603369.tif 000006
【図２】
0003603369.tif 000007
【図３】
0003603369.tif 000008