JP4237797B2 - プリプレグ製造用トリータオーブン - Google Patents

Description

本発明はプリプレグを生産する過程のうちで必要な装置であるトリータオーブンに関する。

一般に、トリータオーブンでは、高温の加熱空気による対流熱伝達とトリータオーブンの壁面上に付着された熱板による輻射熱伝達によって、織物上の樹脂を乾燥／硬化させる。

この時、輻射熱伝達は流動の影響を受けないが、対流熱伝達では加熱空気の流動が均一でないと均一な熱伝達にならない。

つまり、トリータオーブンの内部流動を均一に維持しなければ、織物上の樹脂が均一に乾燥／硬化されず、重要な管理物性である硬化した樹脂のゲルタイムが均一に分布するプリプレグを生産することができない。ここで、ゲルタイムとは未硬化の樹脂組成物を特定の温度に加熱したとき、ゲル化が完了するまでの時間であり、ゲル化とは、樹脂組成物が分子間で３次元的網目構造を形成して、流動性を失った状態をいう。更に、プリプレグとは繊維集合体に樹脂組成物を含浸させたものであり、繊維集合体（織物、不織布など）は平板状に形成されていることが多い。
従来のトリータオーブンは、熱交換機からの加熱空気をトリータオーブンの上部空気流入部までは単一パイプを通して空気供給部に供給し、流入した加熱空気を空気供給部から一対の入口が形成された空気分配吐出部に分岐させて、織物の移動管路に流入させる方法を使った。

流入させた加熱空気は、織物の前／後方を通りながら、熱板の輻射熱と共に織物を乾燥／硬化させる。しかし、前記の空気供給部から空気分配吐出部口への加熱空気流動が完全な対称を成しながら左右に分配されるのではないために、織物の前後に互いに異なる流量の加熱空気が供給され、これによって熱伝達量が異なって、織物の前後に温度偏差が存在するという問題があった。

また、従来は空気分配吐出部口の幅方向に排出する加熱空気の速度分布を均一にするために、上部空気流入部の内部に導入弁を設置して、左側−中央−右側に区分し、各区分別にダンパーを備えて、流量を調節する方法を利用したが、時間進行、製品種類、及び温度条件により変化する空気流動の速度をいつも均一に維持することができず、プリプレグ前／後及び左／右のゲルタイム偏差が発生して、結果的に不良品を量産することになっていた。

本発明の第１目的は、空気供給部の入口から加熱空気の流動量が織物の前後に同等に分配供給できるトリータオーブンを提供することである。

本発明の第２の目的は、空気分配吐出部口からガラス織物に吐出される加熱空気が、織物の幅全体に渡って均一に分配吐出されるトリータオーブンを提供することである。

前記目的を達成するための本発明によるトリータオーブンは、上部構造物をダンパーが備えられていない一体型の筒管として設計し、一つ以上の多孔板で背圧を形成する。

このために、本発明によるプリプレグを乾燥するためのトリータオーブンは、その内部を通して、プリプレグが移動できるように形成される移動管路；前記移動管路の一側と結合されて前記移動管路に前記加熱空気を供給する第１構造物；及び前記移動管路の他の一側と結合されて前記移動管路からの加熱空気を排出する第２構造物を含み、

前記第１構造物は、熱交換機と連結されて加熱空気を供給する空気供給部；前記空気供給部から供給される加熱空気を一対の吐出口を通して前記プリプレグの両側に分配吐出する空気分配吐出部；及び前記空気分配吐出部の空気流路に各々連結される空気流路の入口に各々対称に備えられて背圧を形成する一つ以上の多孔板を含んで構成される。

前記空気供給部の一側面には、前記熱交換機と連結される単一パイプとの連結のための入口が形成され、前記入口の対向側面には前記空気分配吐出部と連結される一対の出口が形成できる。前記一つ以上の多孔板は前記空気供給部の前記一対の出口に各々対称に備えられる第１多孔板を含むことができる。

前記空気分配吐出部の前記空気流路は筒管処理できる。

前記一つ以上の多孔板は、前記空気分配吐出部の前記一対の吐出口より上流側に各々対称に備えられる第２多孔板をさらに含むことができる。

前記一つ以上の多孔板は、前記空気分配吐出部の前記一対の吐出口より上流側に前記第２多孔板と設定された間隔に離隔して備えられる第３多孔板をさらに含むことができる。

本発明によるトリータオーブンによれば、空気供給部の入口から加熱空気の流動量が織物前後に同等に分配供給できるようになった。

また、本発明によるトリータオーブンによれば、空気分配吐出部から織物に吐出される加熱空気が織物の幅全体に渡って均一に分配吐出できる。

以下、添付図を参照して本発明の一実施例について説明する。

図１には、本発明の一実施例によるプリプレグ乾燥用トリータオーブンが概略的に示されている。

図１を参照すると、前記プリプレグ乾燥用トリータオーブンは、プリプレグ移動管路２００、プリプレグ移動管路２００の一側（図では上側）に結合される第１構造物１００、及びプリプレグ移動管路の他側（図では下側）に結合される第２構造物３００で構成され、帯状のプリプレグ４００を処理している。

本実施例では、第１構造物１００は移動管路２００の上端部に結合され、第２構造物３００は移動管路２００の下端部に結合される。以下、第１構造物１００は上部構造物１００と称し、第２構造物２００は下部構造物３００と称する。

上部構造物１００を通して挿入されるプリプレグ４００は、移動管路２００を経て下部構造物３００を通して排出され、上部構造物１００から下部構造物３００に至る経路上から供給される加熱空気によって乾燥される。例えば、プリプレグ４００は、銅箔積層円板のプリプレグでありうる。また、プリプレグ４００はガラス織物（Ｇ／Ｆ）に樹脂を含浸させた後、加熱空気を供給することによって、乾燥／硬化させて形成されることができる。

このような上部構造物１００は、熱交換機１０と単一パイプ２０に連結された空気供給部３０；空気供給部３０と連結されて供給される空気を分配して移動管路２００の内部に吐出する空気分配吐出部６０；及び背圧を形成するために前記空気分配吐出部６０の前記一対の空気流動路に対称に備えられる一つ以上の多孔板を含む。

つまり、熱交換機１０から単一パイプ２０を通してトリータオーブンの上部構造物１００の空気供給部３０に高温の加熱空気が供給され、空気分配吐出部６０の内部の空気流路を経て方向を変更して、一対の吐出口を通して移動管路２００の内部に下方吐出される。吐出された加熱空気は、織物の前後に供給されて均一な熱伝達を通して織物を乾燥／硬化する。

移動管路２００は、プリプレグ４００が通過する通路２０１を形成する。

単一パイプ２０、空気供給部３０、及び分配吐出部６０の連結について、具体的に説明する。

図２には、上部構造物１００の単一パイプ２０、空気供給部３０、及び空気分配吐出部６０の連結状態が示されている。

図２に示されているように、空気供給部３０の一側面には単一パイプ２０と連結された加熱空気の入口が形成され、その対向面には加熱空気が分岐されて排出される一対の加熱空気出口が形成される。

単一パイプ２０を通して供給される加熱空気は、一対の出口に分岐されて空気分配吐出部６０内部の空気流路６１に供給される。

空気分配吐出部６０の空気流路６１を通過した加熱空気は、移動管路２００内の通路２０１に供給され、供給された加熱空気はプリプレグ４００の両側、例えば、前側と後側、または、左側と右側、上面と下面、などに流れるようになる。

この時、空気供給部３０と空気分配吐出部６０との連結部分では加熱空気が分岐されて、各々移動管路２００内で織物の前／後を通るように誘導され、このような空気供給部３０と空気分配吐出部６０の連結部分では空気の量が正確に５０％ずつ案分され、移動管路内で均一な速度分布を有することが重要である。

従って、空気分配吐出部６０の空気流路と連結された各々の出口には、複数の貫通ホールが形成された第１多孔板４０ａ、４０ｂ；４０が備えられる。このような第１多孔板４０ａ、４０ｂ；４０は、背圧を形成して前記入口から供給される加熱空気の流量を両側の空気流路に案分することによって、空気分配吐出部６０を通して、織物の前後両側に供給される加熱空気の流量偏差を減少させる。

結果的に、空気分配吐出部６０の空気流路入口に備えられる第１多孔板４０ａ、４０ｂ；４０は、空気分配吐出部から流入される流動が不均一であっても、各々の空気流路に加熱空気の流量を同等に案分して、織物前後の乾燥／硬化程度の偏差を減少させる。

図３には空気分配吐出部６０の一部を切開した図が示されており、図４には図２のＡ−Ａ’ラインに沿って切断した空気分配吐出部６０の断面図が示されている。

図３及び図４に示されているように、第１多孔板４０ａ、４０ｂ；４０を通過した加熱空気は、空気分配吐出部６０内部の空気流路６１を経ながら下方への流動が形成される。

空気分配吐出部６０内部の構造を従来のトリータオーブンと比べると、従来技術では左側−中央−右側の三つの区分に分けられて設置された導入弁と各区分で流量を調節していたダンパーが、本発明による実施例では除去されて筒管処理される。

二つの入口を通して、空気分配吐出部６０の内部の空気流路から分岐されて流入させた加熱空気は、方向を変更して、一対の吐出口を通して、移動管路２００の内部に下方吐出される。

このような空気分配吐出部６０の下方経路上には、第２多孔板８０ａ、８０ｂ；８０及び第３多孔板９０ａ、９０ｂ；９０が各々設置されて背圧を形成する。

つまり、空気分配吐出部６０の空気流路６１に形成される多孔板の前後から加熱空気の圧力降下が起こるため、同じ流量の加熱空気を流しうるために空気分配吐出部６０に流入される加熱空気の初期圧力が高まって、入口と出口の圧力差は増加するようになる。従来のデザインでは入口と出口の圧力差が小さいため少しの圧力変化によっても流量の変化が発生するが、本発明の実施例では入口と出口の間の圧力差が相対的に大きいため小さい圧力変化による流量の変化がほとんど発生せずに加熱空気がより均一に分布できるようになる。結果的に、本発明の実施例によると、空気分配吐出部６０の空気流路６１に多孔板が設置されることによって、加熱空気がより均一に混合されて、その結果プリプレグがより均一に乾燥される。

このような第２、３多孔板８０、９０によって背圧を形成することにより、空気分配吐出部６０内部で加熱空気の流動方向変更により発生する加熱空気の偏りを防止して、空気分配吐出部６０の幅全体にかけて均一な流量の加熱空気が吐出される。

従って、加熱空気が移動管路２００の内部に吐出される前に、第２、３多孔板８０、９０によって、加熱空気の吐出量が織物の幅位置に関係なく均一に維持されて、プリプレグの幅全体に渡って均一な乾燥／硬化が行われる。

多孔板４０、８０、９０の設置位置及び個数は、空気分配吐出部６０の具体的な形状により変更されることは自明である。

図５には、単一パイプ２０から空気供給部３０を経て空気分配吐出部６０に入力される加熱空気の温度分布が、多孔板設置前後で比較されて示されている。多孔板設置後の図５（ａ）では多孔板設置前の図５（ｂ）と比べて、空気分配吐出部６０に分岐されて入力される加熱空気の温度偏差が顕著に減少することが分かる。

図６にはダンパーを除去していない筒管処理前の加熱空気の速度分布及びダンパーを除去した筒管処理後の加熱空気の速度分布が比較されて示されている。

筒管処理前の速度分布を示した図６（ａ）では、織物前後で速度差も多く発生しており、織物の幅方向にも０．１〜２．１ｍ／ｓ程度の速度差を示している反面、筒管処理後の速度分布を示した図６（ｂ）では織物前後の速度差がほとんどなく、織物の幅方向においても速度の偏差が顕著に減少する。

図７には乾燥／硬化される織物の温度分布が多孔板設置及びダンパー除去の前後で比較して示されている。

多孔板設置及びダンパー除去前の図７（ａ）では、織物前／後最大５°、左／右最大１５°程度の温度差が生じたが、多孔板設置及びダンパー除去後の図７（ｂ）では織物上部だけに前後１．３°の温度差が生じ、他の部分では全く温度差が生じないことが分かり、幅方向に対する温度差も上部にだけ１°程度の差を示すだけで、他の区域では全く差がないことを確認することができる。

前記では本発明の望ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるだけでなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付図の範囲内で多様に変形して、実施するのが可能であり、これらも本発明の範囲に属する。

本発明の一実施例によるプリプレグ乾燥用トリータオーブンを概略的に示した図である。 図１に示されたトリータオーブンにおける上部構造物の連結状態を示した図である。 本発明の一実施例によるプリプレグ乾燥用トリータオーブンの空気分配吐出部の一部を切開した図である。 図３に示された空気分配吐出部をＡ−Ａ’ラインに沿って見た断面図である。 単一パイプから空気供給部を経て、空気分配吐出部に流入される加熱空気の温度分布を多孔板設置及び強化断熱処理前後で比較して示した図である。 ダンパーを除去しない筒管処理前の加熱空気の速度分布、及びダンパーを除去した筒管処理後の加熱空気の速度分布を比較して示した図である。 乾燥／硬化する織物の温度分布を多孔板設置、強化断熱処理、及びダンパー除去前後で比較して示した図である。

符号の説明

１０ 熱交換機
２０ 単一パイプ
３０ 空気供給部
６０ 空気分配吐出部
６１ 空気流路
４０ａ、４０ｂ；４０ 第１多孔板
８０ａ、８０ｂ；８０ 第２多孔板
９０ａ、９０ｂ；９０ 第３多孔板
１００ 第１構造物
２００ 移動管路
２０１ 通路
３００ 第２構造物
４００ プリプレグ

Claims (1)

1. プリプレグを乾燥させるためのトリータオーブンにおいて、
   その内部を通して、プリプレグが移動できるように形成された移動管路；
   前記移動管路の一側に結合されて前記移動管路に加熱空気を供給する第１構造物；及び
   前記移動管路の他側に結合されて前記移動管路から加熱空気を排出する第２構造物を含み、
   前記第１構造物は、
   熱交換機と単一パイプを通して連結されて、加熱空気を供給する空気供給部；
   前記空気供給部と連結され、前記空気供給部から供給される加熱空気を一対の吐出口を通して、前記プリプレグの両側に分配吐出する空気分配吐出部；
   前記空気供給部と連結される前記空気分配吐出部の入口に形成される一対の第１多孔板；
   前記第１多孔板と所定距離離隔して前記空気分配吐出部の空気流路に形成される第２多孔板；及び
   前記第２多孔板と所定距離離隔して前記空気分配吐出部の出口に形成される第３多孔板
   を含み、
   前記空気供給部は、前記空気供給部に連結された前記単一パイプから提供された前記加熱空気を受容できるように前記単一パイプより拡張された大きさを有し、
   前記空気供給部の内部では前記加熱空気の分岐は発生せず、
   前記分岐は一対の前記第１多孔板によって発生して、前記加熱空気の量が前記空気流路にそれぞれ５０％ずつ案分されることを特徴とするトリータオーブン。

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