JP5521018B2 - 熱プレス用クッション材 - Google Patents

Description

この発明は、熱プレス用クッション材に関する。さらに詳しくは、この発明は、銅張積層板、フレキシブルプリント基板、多層板等のプリント基板や、ＩＣカード、液晶表示板、セラミックス積層板などの精密機器部品（以下、本発明において「積層板」と称する）を製造する工程で、対象製品をプレス成形や熱圧着する際に使用される熱プレス用クッション材に関する。

プリント基板等の積層板の製造において、プレス成形や熱圧着の工程では、図６に示すようにプレス対象物である積層板材料１２を、加熱・加圧手段としての熱盤１３，１３間に挟み込み、一定の圧力と熱をかける方法が用いられる。精度の良い成形品を得るためには、熱プレスにおいて、積層板材料１２に加えられる熱と圧力を全面に亘って均一化する必要がある。このような目的で、熱盤１３と積層板材料１２との間に平板状のクッション材１１を介在させた状態で熱プレスが行なわれる。

ここで、クッション材１１に要求される一般特性としては、熱盤１３や積層板材料１２の持つ凹凸を吸収するクッション性、プレス面内全体に亘って熱盤１３から積層板材料１２に温度と圧力とを均一に伝達するための面内均一性、熱盤１３から積層板材料１２に効率良く熱を伝達するための熱伝達性、プレス温度に耐えうる耐熱性等が挙げられる。

従来、板状形態の熱プレス用クッション材は、所定の形状及び大きさになるように切断加工されるが、切断後の端面になんらの処理を施しておらず、切断後の端面がそのままの状態で露出していた。そのため、クッション材を所定の位置に配置する際のクッション材端面の擦れや、使用時にクッション材に作用する圧縮力や衝撃力によって、クッション材の外縁端面において、繊維のほつれや、毛羽立ちが発生し、離脱した微小繊維がプレス対象物の表面に付着するおそれがある。

特開２００９−７４１号公報は、熱プレス用クッション材において、多重織クロス層又は表面層を構成する繊維が、端面から離脱することを防止する技術を開示している。

特開２００９−７４１号公報

上記の公報には、クッション材の外縁端面からの繊維の離脱を防止するために、端部を耐熱性被覆材によって被覆することが提案されている。

しかしながら、端面に被覆材を付着させるだけでは、使用時にクッション材に作用する衝撃力等により被覆材が簡単にクッション材端面から剥離してしまうため、クッション材端面からの繊維の離脱を十分に防止することができない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、クッション材端面からの繊維の離脱を十分に防止することのできる熱プレス用クッション材を提供することである。

本発明に従った熱プレス用クッション材は、繊維を含む板状形態の基材層と、耐熱弾性材料からなり、基材層の外縁端面から内側に向かって染み込んだ染込み部とを備える。染込み部の染込み深さは、基材層の外縁端面からの距離が０．１ｍｍ以１０．０ｍｍ以下の範囲内にある。

上記構成の本発明によれば、耐熱弾性材料からなる層が基材層の外縁端面から内側に向かって染み込んでいるので、基材層端面からの繊維のほつれや、毛羽立ち、離脱を効果的に抑制することができる。染込み部は、単に基材層端面に付着しているのではなく、基材層の内側にまで十分に染み込んでいるので、基材層端面からの剥離が無く、長期に亘って基材層端面の繊維のほつれ等を防止することができる。

基材層端面からの染込み部の剥離を抑制するには、染込み部の染込み深さを０．１ｍｍ以上にする必要がある。一方、染込み部の染込み深さが大きすぎると、加圧する積層板材料に対して、クッション材の中央領域と周縁領域との間の圧力分布の変動が大きくなる。大きな圧力分布の変動を避けるためには、染込み部の染込み深さを１０．０ｍｍ以下にすることが必要である。

染込み部を形成する材料として耐熱弾性材料を使用するのは、熱プレス用クッション材としての耐熱性やクッション性を維持するためである。

基材層端面における繊維の毛羽立ち等を効果的に抑制するために、染込み部の空隙率は、好ましくは４５％以下である。空隙率が４５％を超えると、繊維を固定する力が弱くなり、毛羽立ち等を十分に防止できなくなるおそれがある。

染込み部よりも内側の基材層の空隙率は、好ましくは２０〜６５％である。基材層がこの範囲の空隙率を有していれば、良好なクッション性を発揮する。より好ましい空隙率の範囲は、２５〜６５％である。

基材層の外縁端面から０．１ｍｍの距離にある染込み部の空隙率をＡとし、基材層の外縁端面から２０．０ｍｍの距離にある基材層の空隙率をＢとすると、Ａ／Ｂの好ましい比率は０．１〜０．９である。この関係を満足するクッション材であれば、全体として良好なクッション性を発揮するとともに、基材層端面の毛羽立ち等を効果的に抑制することができる。

耐熱弾性材料は、好ましくは、フッ素ゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムおよびブチルゴムからなる群から選ばれた１種のゴムまたは２種以上の混合物である。

基材層端面からの十分な染込みを実現するために、好ましくは、粘度が０．０５〜０．５０Ｐａ・ｓになるように調整された水溶性フッ素ゴムを耐熱弾性材料として使用する。

熱プレス用クッション材として良好なクッション性および面内均一性を発揮するために、好ましくは、基材層は、経糸および緯糸のうちの少なくともいずれか一方にガラス繊維からなる嵩高糸を用いた織布と、織布に含浸したゴムとからなる繊維−ゴム複合材料層を備える。嵩高糸（texturized yarn, bulky yarn）は、ガラス糸を構成する短繊維同士が平行状態ではなく、絡み合い、乱れた状態で引きそろえられた占有面積の大きな糸である。言い換えれば、嵩高糸は毛糸のようなふくらみを持つので、嵩高糸を用いた織布は、通常の織布とは異なり内部に多くの空隙を含んでいる。

基材層として、上記の繊維−ゴム複合材料層を使用すれば、織布に含浸したゴムが嵩高糸の持つ空隙および織り目の空隙に適度に入り込み、しかも空隙を完全に塞がずにある程度の空隙性を維持しているので、良好なクッション性を発揮する。さらに、嵩高糸が織られており、織布の形状をとるので、不織布に比べて目付け精度が良好であり、面内均一性に優れたものとなる。また、織布の形状をとるので、不織布よりも厚みを小さくでき、熱伝達性にも優れたものとすることができる。

好ましい実施形態では、繊維−ゴム複合材料層の空隙率は２０〜６５％であり、繊維−ゴム複合材料層中の織布を構成する繊維に対するゴムの体積比率が５〜５０％である。織布の構成繊維に対するゴムの体積比率がこの範囲にある場合、織布に含浸したゴムが嵩高糸の持つ空隙および織り目の空隙に適度に入り込み、しかも空隙を完全には塞がずにある程度の空隙性を維持している状態とすることができる。ゴムの体積比率が５％よりも小さいと、複数回の熱プレスに反復使用した場合、ヘタリが生じてクッション性が低下するおれがあり、またガラス繊維が破損して耐久性がなくなるおそれがある。一方、織布構成繊維に対するゴムの体積比率が５０％よりも大きい場合は、嵩高糸の空隙にゴムが入り過ぎて空隙率が低い状態となり、クッション材自体のクッション性が低下するおそれがある。より好ましくは、織布の構成繊維に対するゴムの体積比率は、５〜３５％である。

本発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材の図解的断面図である。 本発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材の平面図であり、染込み部の染込み深さを示している。 嵩高糸を示す図である。 通常のガラス繊維を示す図である。 基材層の外縁端面近傍を示す図であり、（ａ）は本発明の一実施形態を示し、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ比較例を示している。 熱プレス工程を説明するための図である。

以下に、本発明の実施形態を説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材を示している。図示する熱プレス用クッション材は、繊維を含む板状形態の基材層２０と、耐熱弾性材料からなり、基材層２０の外縁端面２１から内側に向かって染み込んだ染込み部３０と、基材層２０の上下の最表面に位置する表層４１とを備える。表層４１は、熱プレス用クッション材に主として離型性を付与するために設けられるものであり、材料としては、合成樹脂フィルムや、離型性樹脂塗膜などが使用される。

一つの実施形態における基材層２０は、織布と、この織布に含浸したゴムとからなる繊維−ゴム複合材料の層である。織布を構成する経糸および緯糸のうちの少なくともいずれか一方に、ガラス繊維からなる嵩高糸を用いる。この繊維−ゴム複合材料の層は、内部に空隙を有する。繊維−ゴム複合材料層の厚みは０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、シート状である。

図３は、基材層２０の構成材料である嵩高糸として好適なガラス繊維のバルキーヤーン２を示す。バルキーヤーン２は、エアージェット加工により、単糸の開繊または合撚糸の膨らませを行い、毛糸のような膨らみを持たせた加工糸である。バルキーヤーン２は、糸自体が空隙を多く含んでいるため、ゴムを適度に含浸することができる。

図４は、通常のガラス繊維糸３である単糸または合撚糸を示す。繊維−ゴム複合材料層中の織布としては、経糸および緯糸のいずれか一方にバルキーヤーン２を用い、他方に通常のガラス繊維３を用いて織ったものでも良いし、経糸および緯糸の両方にバルキーヤーン２を用いて織ったものでも良い。

基材層２０を構成する繊維−ゴム複合材料層は、織布と、この織布に含浸したゴムとを有する。好ましくは、織布の構成繊維に対するゴムの体積比率が５〜５０％となるように、織布全体の隙間にゴムを含浸させる。より好ましいゴムの体積比率は５〜３５％である。また、繊維−ゴム複合材料層中においては、織布の隙間がゴムで完全には塞がれておらず、ある程度の空隙性を持っている。繊維−ゴム複合材料層の空隙率は、好ましくは２０〜６５％、より好ましくは２５〜６５％である。

図１および図２に示すように、本発明の実施形態の特徴とするところは、クッション材端面からの繊維の離脱を防止するために、基材層２０の外縁端面２１から内側に向かって染み込んだ染込み部３０を備えたことにある。染込み部３０の染込み深さＬは、基材層２０の外縁端面２１からの距離が０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲内にある。染込み深さを０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下としたのは、染込み部３０の剥離を抑制し、かつ、クッション材全体としての大きな圧力分布の変動を避ける観点からである。

染込み部３０の染込みにより、基材層２０の外縁領域の空隙率は減少する。好ましくは、染込み部３０の位置する領域の空隙率は４５％以下である。この領域の空隙率が４５％を超えると、繊維を固定する力が弱くなり、毛羽立ち等を十分に防止できなくなるおそれがある。

好ましい実施形態では、基材層２０は内部に空隙を有する繊維−ゴム複合材料の層である。染込み部の位置する領域およびそれよりも内側に位置する領域の両者は、内部に空隙を有しているが、好ましくは、その空隙率の相対比率は以下のとおりである。すなわち、基材層２０の外縁端面から０．１ｍｍの距離にある染込み部の空隙率をＡとし、基材層の外縁端面から２０．０ｍｍの距離にある基材層の空隙率をＢとすると、Ａ／Ｂの比率が０．１〜０．９である。この関係を満足するクッション材であれば、全体として良好なクッション性を発揮するとともに、基材層端面の毛羽立ち等を効果的に抑制することができる。

染込み部３０を形成する耐熱弾性材料は、好ましくは、フッ素ゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムおよびブチルゴムからなる群から選ばれた１種のゴムまたは２種以上の混合物である。

好ましい実施形態では、基材層２０の外縁端面からの十分な染込み実現するために、粘度が０．０５〜０．５０Ｐａ・ｓになるように調整された水溶性フッ素ゴムを耐熱弾性材料として使用する。

なお、基材層２０を織布−ゴム複合材料の層とする場合、織布に含浸するゴムとしては、好ましくは、フッ素ゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムおよびブチルゴムからなる群から選ばれた１種のゴムまたは２種以上の混合物である。

本発明の実施形態の重要な特徴は、繊維を含む基材層の外縁領域に耐熱弾性材料からなる染込み部が形成されていることにある。熱プレス用クッション材の積層構造としては、種々の形態が考えられる。例えば、繊維を含む基材層の単一層であっても良いし、基材層の上下表面に表層を設けたものであっても良いし、複数の基材層を接着材層を介して積層一体化したものであっても良いし、複数の基材層の間にゴム層や補強クロス層などの他の層を介在させたものであっても良い。

基材層として、バルキーヤーンを用いたガラス織布「Ｔ８６０」（ユニチカ株式会社製）を用いた。この織布は、緯糸がＥガラス繊維（繊維径６μｍ）３２００本よりなる番手３０５ｔｅｘの合撚糸を嵩高加工したバルキーヤーンであり、経糸がＥガラス繊維（繊維径６μｍ）１６００本よりなる番手１３５ｔｅｘの嵩高加工していない合撚糸であり、経糸と緯糸とを２重織りに製織したものである。この織布は、重量が８５０ｇ／ｍ^２ 、厚みが１．０２ｍｍ、空隙率が６７％である。一方、酢酸ブチルとメチルケトンとを質量比１：１の割合で混合した溶剤に、未加硫フッ素ゴムを所定の濃度で溶解してなる未加硫フッ素ゴム溶液を用意した。ガラス織布を各未加硫フッ素ゴム溶液に浸漬した後、それぞれ２本のロールで絞った。次いで、未加硫フッ素ゴム溶液が浸透した各ガラス織布を十分に乾燥させて溶剤を除去した。このようにして作製した基材層を４層重ねて一体化した。

本発明の実施例として、４層構造の基材層の外縁端面から、耐熱弾性材料のフッ素ゴム塗料を染み込ませ、その後に、乾燥、硬化させた。フッ素ゴム塗料として、ダイエル ラテックスＧＬＳ−２１３Ｌ Ａ液と、ＧＬ２００Ｂ液（硬化剤）を２０：１で混合したものを使用した。その粘度は０．１３Ｐａ・ｓであった。

図５（ａ）は、染込み部形成後の基材層外縁領域を示す写真である。染込み部の染込み深さは、０．５ｍｍであった。また、染込み部が形成されている領域の空隙率は３６％であった。

図５（ｂ）は、比較例１として、染込み部を形成していない基材層外縁領域を示す写真である。

図５（ｃ）は、比較例２として、４層構造の基材層の端面に、粘度２０Ｐａ・ｓの液状シリコーン樹脂をコーティングし、乾燥、硬化させたものの基材層外縁領域を示す写真である。コーティング膜は、基材層端面に付着しており、基材層端面から内側領域への染込み深さは、０．０４ｍｍであった。

図５（ｄ）は、比較例３として、４層構造の基材層の端面に、粘度１１Ｐａ・ｓのフッ素ゴム塗料をコーティングし、乾燥、硬化させたものの基材層外縁領域を示す写真である。コーティング膜は、基材層端面に付着しており、基材層端面から内側領域への染込み深さは、０．０６ｍｍであった。

本発明の実施例、比較例１、比較例２および比較例３のそれぞれに対して、プレス圧縮、擦れ、衝撃の一連の操作を以下の条件で行い、その後、端面の破損状況を調べた。

プレス圧縮試験：プレス機にて、４ＭＰａの加圧状態で、２３０℃の加熱を６０分間、次いで冷却を１０分間行い、その後プレスを解除した。このプレスを１００回繰り返した。

擦れ試験：サンプルの端部をＳＵＳ板（ＳＵＳ３０４）に押し付け、１ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけながら、１０ｃｍの距離を２０往復擦りつけた。

衝撃試験：サンプルの端部に、振り子方式のハンマー（持ち上げ角度９０度）で、１０回衝撃を与えた。

その結果は、以下の通りであった。

本発明の実施例（図５（ａ））は、全く問題はなかった。すなわち、基材層外縁端面からの繊維のほつれや毛羽立ちの発生はみられなかった。

比較例１（図５（ｂ））では、基材層端面の繊維のほつれや、毛羽立ちが発生し、繊維の離脱が見られた。

比較例２（図５（ｃ））では、基材層の外縁端面に付着したコーティング膜が脱落し、繊維のほつれ、毛羽立ち、離脱を防止できなかった。

比較例３（図５（ｄ））では、基材層の外縁端面に付着したコーティング膜が脱落し、繊維のほつれ、毛羽立ち、離脱を防止できなかった。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した実施の形態のものに限定されない。上記した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明は、端面からの繊維の離脱を効果的に防止できる熱プレス用クッション材として有利に利用され得る。

２０ 基材層、２１ 外縁端面、３０ 染込み部、４１ 表層。

Claims (7)

1. 繊維を含む板状形態の基材層と、
   耐熱弾性材料からなり、前記基材層の外縁端面から内側に向かって染み込んだ染込み部とを備え、
   前記染込み部の染込み深さは、前記基材層の外縁端面からの距離が０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲内にある、熱プレス用クッション材。
2. 前記染込み部の空隙率は、４５％以下である、請求項１に記載の熱プレス用クッション材。
3. 前記染込み部よりも内側の前記基材層の空隙率は、２０〜６５％である、請求項１または２に記載の熱プレス用クッション材。
4. 前記基材層の外縁端面から０．１ｍｍの距離にある前記染込み部の空隙率をＡとし、前記基材層の外縁端面から２０．０ｍｍの距離にある前記基材層の空隙率をＢとすると、Ａ／Ｂの比率が０．１〜０．９である、請求項１〜３のいずれかに記載の熱プレス用クッション材。
5. 前記耐熱弾性材料は、フッ素ゴム、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムおよびブチルゴムからなる群から選ばれた１種のゴムまたは２種以上の混合物である、請求項１〜４のいずれかに記載の熱プレス用クッション材。
6. 前記基材層は、経糸および緯糸のうちの少なくともいずれか一方にガラス繊維からなる嵩高糸を用いた織布と、前記織布に含浸したゴムとからなる繊維−ゴム複合材料層を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の熱プレス用クッション材。
7. 前記繊維−ゴム複合材料層の空隙率は２０〜６５％であり、
   前記繊維−ゴム複合材料層中の前記織布を構成する繊維に対する前記ゴムの体積比率が５〜５０％である、請求項６に記載の熱プレス用クッション材。