(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間が加熱される加熱炉と、
前記加熱炉内に設けられ互いに対向する第１及び第２の面を有する第１の仕切り板と、
前記第１の仕切り板の前記第２の面に対向する前記加熱炉の壁面と前記第２の面の間に前記第１の仕切り板と略直交して配置される第２の仕切り板と、
前記加熱炉内に配置可能であり且つ複数の空隙が形成されている筒状の巻芯と、
前記巻芯に取り付けられた、前記巻芯内のガスを排出するためのガス排出手段と、
前記加熱炉内で生成した加熱ガスを前記加熱炉内で循環させるための循環手段と、
を備え、
前記第１の仕切り板が有する一対の縁部の各々に対向する前記加熱炉の壁面と前記第１の仕切り板との間には前記加熱ガスを循環させるための空間が形成されており、
前記巻芯は、前記内部空間のうち前記第１の仕切り板の前記第１の面側の領域に配置され、前記循環手段は、前記内部空間のうち前記第１の仕切り板の前記第２の面側の領域に配置され、
前記第２の仕切り板において前記循環手段と対向する領域には貫通孔が形成されている、
ガラス繊維織物の脱油装置。
【請求項２】
前記加熱炉内に配置され、前記内部空間を加熱する加熱手段を備え、
前記加熱手段は、前記内部空間のうち前記第１の仕切り板の前記第２の面側の領域に配置される、
請求項１に記載のガラス繊維織物の脱油装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス繊維織物の脱油装置に関する。「脱油」とは、ガラス繊維織物に塗布された集束剤等に含まれる有機物を加熱除去する処理をいう。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維織物は、溶融ガラスを延伸して得られたガラス繊維モノフィラメントを束にしたもの（ストランドないしはヤーン）をエアージェット織機等により製織して製造される。このようなガラス繊維織物を樹脂と組み合わし、電子機器のプリント配線基板等の複合材料の基材として使用する場合、ガラス繊維の表面と樹脂とを強固に結合させるために、カップリング剤が使用される。このカップリング剤の効果を十分に利用するためにはガラス繊維の表面に有機物等不純物がないことが要求される。
【０００３】
一方、ストランドを形成するための工程では、ガラス繊維の表面に、ガラス繊維モノフィラメントを束にするための集束剤が塗布される。しかしながら、この集束剤は、カップリング剤を用いてガラス繊維と樹脂とを結合させる場合にその結合を阻害する。
【０００４】
そのため、プリント配線基板等の複合材料の基材として使用するガラス繊維織物を製造する工程において、ガラス繊維に付着した集束剤中の有機物の除去を行う、いわゆる脱油処理が必要である。
【０００５】
従来、ガラス繊維織物の脱油は、雰囲気温度が４００℃〜５００℃の加熱炉内にガラス繊維織物を連続的に通しながら有機物を加熱分解処理する連続方式や、ガラス繊維織物を巻芯に巻いて雰囲気温度が４００℃〜４５０℃の加熱炉内に置き、有機物を加熱分解処理するバッチ方式、及び連続方式とバッチ方式を組み合わせた二段階方式が採られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の連続方式の脱油処理では、ガラス繊維織物を連続的に処理するため処理効率が高いものの、ガラス繊維織物に付着した有機物を十分に除去することはできないという問題があった。ここで、かかる連続方式の脱油処理においても、加熱炉の雰囲気温度をより高温にすれば有機物を十分に除去することは可能であるが、雰囲気温度が上昇するにつれてガラス繊維の劣化が著しくなり、使用に耐え得る強度を維持できなくなるという問題があった。
【０００７】
これに対し、上記した従来のバッチ方式の脱油処理では、加熱に際し、巻芯に巻かれたガラス繊維織物内の蓄熱を抑える目的で徐々に温度を上げていくため、処理に数十時間程度の時間を費やし、これにより有機物を使用に耐えうるレベルにまで除去することは可能であるものの、処理効率が低く、製造コストの低廉化も望めなかった。
【０００８】
そこで、一度に多量のガラス繊維織物を脱油処理するために、ガラス繊維織物を何重にも巻芯に巻き付けると、ガラス繊維織物の総厚が厚くなり、ガラス繊維織物に脱油不良が生じやすくなる等の問題が生じる。この場合、巻芯に巻かれたガラス繊維織物の内外層における熱伝達等にかかる時間の差が大きくなるために脱油に要する時間が更に長くなるという問題点もある。
【０００９】
一方、巻芯に巻かれたガラス繊維織物の総厚を薄くするために巻芯を太くすると、加熱炉内で巻芯とガラス繊維織物との占める体積が大きくなるため、加熱炉も合わせて大きくしなければならない。加熱炉を大きくすると加熱炉内の酸素濃度等が脱油処理が効率的にできる条件になりにくいため、脱油不良が生じ易くなるという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ガラス繊維織物に付着した有機物を効率よく短時間で取り除くことができるガラス繊維織物の脱油装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るガラス繊維織物の脱油装置は、内部空間が加熱される加熱炉と、加熱炉内に設けられ互いに対向する第１及び第２の面を有する第１の仕切り板と、第１の仕切り板の第２の面に対向する加熱炉の壁面と第２の面の間に第１の仕切り板と略直交して配置される第２の仕切り板と、加熱炉内に配置可能であり且つ複数の空隙が形成されている筒状の巻芯と、巻芯に取り付けられた、巻芯内のガスを排出するためのガス排出手段と、加熱炉内で生成した加熱ガスを加熱炉内で循環させるための循環手段と、を備える。
【００１２】
そして、第１の仕切り板が有する一対の縁部の各々に対向する加熱炉の壁面と仕切り板との間には加熱ガスを循環させるための空間が形成されている。また、巻芯は、内部空間のうち第１の仕切り板の第１の面側の領域に配置され、循環手段は、内部空間のうち第１の仕切り板の第２の面側の領域に配置される。更に、第２の仕切り板において循環手段と対向する領域には貫通孔が形成されている。
【００１４】
このような構成では、複数の空隙が形成された筒状の巻芯にガラス繊維織物を巻きつけたものを予め約４００℃に加熱された加熱炉内に入れ、ガス排出手段を用いて巻芯内のガスを排出すれば、ガラス繊維織物及び空隙を加熱ガスが通って巻芯内に引き込まれる。このため、前述したようにガラス繊維織物を効率よく脱油することが可能である。
【００１５】
また、上述した脱油装置では、循環手段により、加熱炉内で生成した加熱ガスを加熱炉内で循環させるため、加熱炉内の温度を一様にし、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１６】
更に、上記脱油装置では、加熱炉内に配置され、内部空間を加熱する加熱手段を備え、
加熱手段は、内部空間のうち第１の仕切り板の第２の面側の領域に配置されることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
以下に説明する本発明の実施形態は、電気回路用のプリント配線基板等を作るために用いられるガラス繊維織物を最終的なガラス製品として製造する場合についてである。図１は、そのガラス繊維織物を製造するに際して用いられる脱油装置１０を示し、図２はその要部を示している。また、図３は、脱油前のガラス繊維織物を示すものである。
【００１９】
ガラス繊維織物を製造する場合、まず図３のような集束剤の付着したガラス繊維織物１２を製造するのであるが、その製造方法は周知の通りである。すなわち、ガラス原料を溶融槽で溶融し、その溶融ガラスをプッシングの複数のノズル孔から引き出すことにより複数本のガラス繊維モノフィラメントを得る。次に、このようにして得られた複数本のガラス繊維モノフィラメントに対して集束剤を塗布する。集束剤が塗布された複数本のガラス繊維モノフィラメントを束ねてストランドを形成する。そして、このストランドに撚りをかけたものであるヤーン１２ａ，１２ｂを織ることにより、ガラス繊維織物１２が製造される。
【００２０】
このようにして製造されたガラス繊維織物１２は、後述の巻芯１４に巻き付けられ適宜保管された後、図１の脱油装置１０を用いて脱油処理が行われる。
【００２１】
脱油装置１０は、加熱炉１６を有する。加熱炉１６は、内部空間を加熱して、ガラス繊維織物１２を脱油するためのものである。
【００２２】
加熱炉１６内にはその内部を加熱するための加熱手段が設けられている。加熱手段としては電気式ヒータやバーナなど種々のものが考えられるが、本実施形態ではガス式シングルラジアントチューブバーナ（以下、「バーナ」という）１８とした。また、バーナ１８の位置は特に限定するものではないが、図１では加熱炉１６の上側の壁面２０に設置している。
【００２３】
加熱炉１６内には、バーナ１８近傍の加熱ガスを炉１６内で循環させるための循環手段であるファン２２が設けられている。ファン２２は、バーナ１８で加熱されたガスが吸引されるように配置されることが好ましい。ファン２２の近傍で加熱された高温空気である加熱ガスはすぐに、加熱炉１６内に広げられ、加熱炉１６内の温度が一様になる。
【００２４】
ファン２２は、モータ２４により駆動される。モータ２４は、加熱炉１６の一方の側壁２６の外側に配置されており、モータ２４の回転軸が側壁２６を通って加熱炉１６内に突出されている。モータ２４の回転軸の先端部に、ファン２２が取り付けられている。
【００２５】
また、加熱炉１６内には、バーナ１８の下方に、加熱炉１６内を上下に仕切る仕切り板２３が設けられている。図示実施形態では、仕切り板２３は、ファン２２が設置されている位置と同じ高さ、又は、若干下方であって、加熱炉１６の４つの側壁のうち、側壁２６と略直角に配置されている２つの側壁間に略水平に配設されている。仕切り板２３の側壁２６に垂直な方向の長さは、側壁２６とその側壁２６に相対する側壁２７との間の長さより短い。すなわち、仕切り板２３と側壁２６及び仕切り板２３と側壁２７との間は離れている。ファン２２の直径とほぼ等しい直径の円形の穴をあけた、垂直仕切り板２５が仕切り板２３のファン２２側端部と加熱炉天井２０間に配設されている。このような仕切り板２３と垂直仕切り板２５とを設けることで、バーナ１８近傍の加熱ガスはファン２２により吸引され易く、かつ、加熱炉１６内で円滑に循環することができる。
【００２６】
加熱炉１６内には、ガラス繊維織物１２が巻き付けられる筒状の巻芯１４が配置可能となっている。巻芯１４は、円筒部分３０と円筒部分３０の両端を夫々塞ぐ端板部分３２,３４とから構成されている。円筒部分３０は、ガラス繊維織物１２が巻き付けられる部分であり、その巻付け領域には多数の貫通孔（空隙）２８が形成されている。巻芯１４の数は、加熱炉１６の大きさ等により所望の数を配置することが可能である。巻芯１４を複数設置する場合は、例えば、図１の紙面に垂直な方向、すなわち、加熱炉１６の奥行き方向に沿って、一次元的に巻芯１４を配置すれば良い。
【００２７】
２枚の端板３２,３４のうち少なくとも一方の端板３４には、巻芯１４内のガスを排出するための排出口３６が形成されている。
【００２８】
巻芯１４は加熱炉１６に対して脱着可能に取り付けられる。取付手段は種々考えられる。例えば、本実施形態では、巻芯１４における２枚の端板３２,３４に支軸３８を貫通させて、加熱炉１６において相対した１対の側壁２６、２７に夫々設けられた係受部４２,４４に支軸３８を嵌め合わせて取り付けている。尚、本実施形態では排出口３６の位置は不動であるので、支軸３８と巻芯１４とは一体化され、支軸３８は係受部４２，４４に回転不能に固定されている。
【００２９】
巻芯１４内のガスはガス排出手段である真空ポンプ４６により排出されるようになっている。真空ポンプ４６は、加熱炉１６の外部に設けられている。真空ポンプ４６からの排出パイプ４８が加熱炉１６の側壁２７を通って加熱炉１６内における巻芯１４の排出口３６に接続されている。
【００３０】
上記の脱油装置１０を用いる場合、まず、支持３８と一体化した巻芯１４にガラス繊維織物１２を巻く。
【００３１】
加熱炉１６内のバーナ１８を点火し、加熱炉１６内に設けられたファン２２を回転させる。これにより、バーナ１８近傍の加熱された高温空気、すなわち加熱ガスが炉１６内で循環し、炉１６内の温度が一様になる。
【００３２】
加熱炉１６内の温度が所定の温度になったならば、ガラス繊維織物１２が巻かれた巻芯１４を炉１６内に入れ、炉１６を閉じる。巻芯１４を入れる際には、加熱炉１６の外部にある真空ポンプ４６から加熱炉１６内に延ばされている排出パイプ４８を、巻芯１４の端板３４に設けられた排出口３６に接続しておく。
【００３３】
このようにして加熱炉１６内にガラス繊維織物１２を配置すると、巻芯１４に巻かれたガラス繊維織物１２の周囲を循環している加熱ガスにより、ガラス繊維織物１２に熱が伝わり、ガラス繊維織物１２が加熱される。これにより、ガラス繊維織物１２を構成しているガラス繊維に付着した有機物が除去される。
【００３４】
一方、真空ポンプ４６を作動させ、巻芯１４内のガスを排出すれば、巻芯１４内が減圧される。このため、図２の実線及び点線の矢印で示すように、巻芯１４に巻かれたガラス繊維織物１２を構成しているガラス繊維の間を、加熱ガスが通過（図２の点線で示した矢印）し、貫通孔２８から巻芯１４内に引き込まれる。この加熱ガスは、ガラス繊維織物１２を通過する際に、ガラス繊維織物１２全体を加熱すると共にガラス繊維から熱により分離した有機物を随伴して除去する。また、この際にガラス繊維に付着した有機物が加熱されて、熱分解あるいは燃焼することにより生じる熱も加熱ガスとともに排出される。
【００３５】
有機物を伴った加熱ガスは巻芯１４内に引き込まれ、真空ポンプ４６により加熱炉１６の外部に排出される。
【００３６】
上記のように、本実施形態に係る脱油方法では、ガラス繊維織物１２内が一様に加熱される。これにより、ガラス繊維織物１２を巻芯１４に従来よりも厚く巻いた場合でも、ガラス繊維織物１２の内外層に温度差が生じないため、ガラス繊維織物１２の有機物を一様に除去できる。
【００３７】
加えて、巻芯１４に巻かれたガラス繊維織物１２内を通る加熱ガスにより有機物が除去されるため、ガラス繊維織物１２を効率的に脱油できる。
【００３８】
また、加熱して除去された有機物を含む排ガスは、加熱ガスと共に巻芯１４に引き込まれるため、ガラス繊維織物１２内に留まることがない。このため、ガラス繊維織物１２には有機物を含んでいない加熱ガスが接するため、有機物が除去されやすい。
【００３９】
更に、真空ポンプ４６は、巻芯１４内のガスを排出することで、巻芯１４内の熱も加熱炉１６の外に排出する。すなわち、ガラス繊維織物１２の蓄熱を抑えられる。その結果、従来のように蓄熱を避けるために加熱炉１６内を徐々に昇温する必要はなく、脱油に要する時間を短縮することができる。また、加熱時間が短くなるため、加熱によるガラス繊維織物１２の劣化を抑えることができる。
【００４０】
尚、ガラス繊維織物１２を通過した加熱ガスである排ガスは、真空ポンプ４６により加熱炉１６の外に排出される。従って、真空ポンプ４６に別途排ガス浄化のための排ガス処理装置（図示せず）を付加すれば、排ガスを大気に放出することがない。そのため、地球環境を汚染することがない。
【００４１】
更に、上述したように、従来の脱油に用いる加熱炉よりも加熱炉自体を小型化でき、かつ、脱油に要する時間が短くてすむため、加熱手段としてバーナ１８を用いた場合は、バーナ１８による二酸化炭素の排出を低減でき、地球環境に貢献できる。
【００４２】
以上のようにして、加熱炉１６内のガラス繊維織物１２を所定の時間加熱することにより、ガラス繊維織物１２に付着した有機物を除去することができる。尚、所定の時間は、ガラス繊維織物１２の種類や長さ等により適宜調整する必要があるが、従来と同量のガラス繊維織物１２を、１〜３時間で脱油することが可能である。
【００４３】
脱油されたガラス繊維織物１２は、加熱炉１６から取り出された後、周知の最終処理が施される。例えば、カップリング剤が塗布されて、ガラス繊維織物が完成する。その後、カップリング剤が塗布されたガラス繊維織物を樹脂と結合させることにより、プリント配線基板等が製造される。
【００４４】
このようにして製造されたプリント配線基板は、ガラス繊維織物が十分に且つ一様に脱油されており、樹脂との結合が阻害されないため、耐熱性や電気絶縁特性や強度特性の優れたものとなっている。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、巻芯１４の円筒部分３０に形成された空隙を貫通孔２８としたが、円筒部分３０をメッシュ形状の部材により構成しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態では、加熱炉１６内は空気であるが、ガラス繊維織物を構成しているガラス繊維に付着している有機物の除去に適したガスあるいは空気とこれらのガスを混合して加熱炉１６内に充填することも、有機物を十分に、効率よく取り除くためには好適である。ガスの種類としては二酸化炭素・窒素等の不活性ガスがあげられる。
【００４８】
更に、上述した本発明の好適な実施形態では、加熱炉１６内を所定の温度に加熱した後に、集束剤が付着したガラス繊維織物１２を巻いた巻芯１４を加熱炉１６内に入れているが、特にその順に限るわけではない。例えば、先に、加熱炉１６内に集束剤が付着したガラス繊維織物１２を巻いた巻芯１４を設置しておき、その後、加熱炉１６内を所定の温度に加熱するようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、ガラス繊維織物の周囲の加熱されたガスを、ガラス繊維織物を通して巻芯に引き込むことにより、ガラス繊維織物の脱油処理を短時間で行うことができるという効果を有する。そして、このようにして脱油されたガラス繊維織物は、全体が均質な製品となる。従って、このガラス繊維織物を用いたプリント配線基板は、樹脂との結合阻害が生じないため、耐熱性や電気絶縁性や強度特性の優れた基板となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による脱油装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示されている巻芯の縦断面図である。
【図３】ガラスクロスを概略的に示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１０…脱油装置、１２…ガラス繊維織物、１４…巻芯、１６…加熱炉、１８…ガス式シングルラジアントチューブバーナ（加熱手段）、２２…ファン（循環手段）、２３…仕切り板、２４…モータ、２５…垂直仕切り板、２８…貫通孔（空隙）、３６…排出口、３８…支軸、４６…真空ポンプ（ガス排出手段）、４８…排出パイプ
【図１】
0004158411.tif 000002
【図２】
0004158411.tif 000003
【図３】
0004158411.tif 000004