JPH0332817A - シートのプレス成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シートのプレス成形法に関する。更に詳しく
は、パラ配向型アラミドのシートからプレス成形によっ
て成形体に加工する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、プレス成形可能な（スタンパプルな）材料として
熱可塑性樹脂シートが知られ、一部特殊な熱硬化性樹脂
シートも用いられている。

一方、耐熱性のすぐれた材料の１つとして、アラミドが
あり、特にパラ系アラミドは、高剛性、高強度の繊維や
フィルムとして注目されている。

ところが、パラ系アラミドは、そのすぐれた耐熱性や耐
溶剤性の故に、シートをプレス成形加工することは不可
能であると考えられてきた。実際、例えば、特公昭５７
−１７８８６号公報に記載されたパラ配向型アラミドフ
ィルムを、室温〜２００°Ｃでプレスしても、成形でき
なかったり、フィルムが破れたりしてうまく成形できな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、従来不可能と考えられてきたパラ配向
型アラミドシートのプレス成形法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段］ 上記の目的で種々の検討を進めた結果、高弾性率のシー
トを可塑剤や熱で可塑化して一定以上の引張伸度を有す
る状態にして、その状態でプレス成形すること、そして
熱固定することによって成形しうることを発見し、更に
研究を進めて本発明に到達したものである。

即ち、本発明は、パラ配向型アラミドのシートを、４０
％以上の引張伸度を有する状態で、プレス成形し、底形
と同時に或いは成形後に熱固定することを特徴とするシ
ートのプレス成形法、である。

本発明に用いられるシートは、パラ配同型のアラごド（
芳香族ポリアミド）からなっている。パラ配向型アラミ
ドとは、芳香環のパラ位又はこれに準する位置をアミド
基で連結したくり返し構造の重合体を指す。

パラ配向型アラミドとしては、ポリ（ｐ−フェニレンテ
レフタルアミド）（以下ＰＰＴＡという）が最も好まし
く用いられるが、目的によっては共重合体（例えば、ｍ
−フェニレン、４．４　’　−ジフェニレン、１，４−
ナフタレン、１．５−ナフタレン、２．６−ナフタレン
、４．４−ジフェニレンエーテル、３４−ジフェニレン
エーテルやこれらのハロゲン、アルキル、ニトロ等の置
換体、又はイミド、スルホン等の結合を部分的に導入し
た重合体）を用いることもできる。また、ポリ（ｐ−ヘ
ンズアミド）も用いることができる。

本発明のパラ配向型アラ旦ドの重合度は、あまり低いと
機械的性質の良好なシートが得られなくなるため、好ま
しくは３．５以上更に好ましくは４．５以上の対数粘度
ηｉｎｈ　　（濃硫酸１００Ｉｎ１にポリマー０．５ｇ
を溶解して３０″Ｃで測定した値）を与える重合度のも
のが選ばれる。

本発明に用いられるシートは、好ましくは６００ｋｇ／
ｍｍ”以上の引張弾性率（２５°Ｃで測定）を有してい
るべきである。より好ましくは７００ｋｇ／問２以上の
弾性率を有するシートである。弾性率は成形品の剛性と
直接関連している。

本発明に用いられるシートは、室温において通常約１０
％以上の引張伸度を有している。

本発明においては、プレス成形する前にシートを引張伸
度が４０％以上になる状態に変える必要がある。その方
法は、次のような２つの方法に大別できる。

第１の方法は可塑剤で可塑化や膨張をおこさせる方法で
あり、例えば、水、ＤＭＳＯｌＤＭＦ、アセトン、メタ
ノール、アルカリ水溶液、金属塩水溶液、これらの混合
物等を使用する方法である。

一般に、パラ配向型アラミドは、成形後に乾燥して一旦
結晶化させてしまうと膨潤や可塑化をさせにくいため、
シート状に底形したまま水等を含んでいる所謂ゲル状態
のシートを利用するのが好ましい。可塑剤や溶媒の含有
量は約５〜４００重量％が適当である。

第２の方法は、熱によって可塑化する方法であり、例え
ば約２８０°Ｃ以上、好ましくは３００°Ｃ以上に加熱
して４０％以上の高い伸度を有する状態にできる。

また、上記の２つの方法を併用することもできる。いず
れにせよ、シートを４０％以上の引張伸度を有する状態
にすることが肝要である。引張伸度が４０％に満たない
状態でプレス成形すると、シートが破れたり、不均一な
底形になったりする。

プレス成形するときのシートのより好ましい引張伸度は
５０％以上であり、特に深い絞りを必要とするときは６
０％以上の引張伸度を有することが望ましい。

本発明に用いられるシートは、その厚みが約５μｍ以上
のものが有用で、更に有用なのは１５μｍ以上の厚みの
シートである。

本発明に用いられるシートは、好ましくは１０ｋｇ　／
　ｍ　ｍ　”以上の強度、より好ましくは１５ｋｇ／ｍ
ｍ”以上の強度をどの方向にも有する。

本発明に用いられるシートには、密度や引張弾性率を調
整する目的で、ガラス繊維、カーボン繊維、カーボンウ
ィスカー、カーボン粒子、カーボン不織布、タルクなど
のフィラーを添加してもよいし、着色剤、染料、顔料を
含有させてもよく、また、発泡法などの採用によりボイ
ドを含有させてよい。

プレス成形にかけるシートは、必要ならば、剛性を更に
上げるなどの目的で、パラ配向型アラミドシートどうし
を耐熱性の接着剤例えばエポキシ樹脂で積層して用いた
り、シートの表面を熱硬化性樹脂及び高い融点の熱可塑
性樹脂（ポリエーテルエーテルケトン、テフロンなど）
でコートしたり、銅、アルミニウム、金、チタン、ステ
ンレス等を積層して用いることもでき、更には、例えば
、パラ配向型アラミドシートの間に不織布（カーボン、
ガラスなど）をはさんで底形することもできる。

本発明において、プレス成形とは、シートを金型（又は
金枠）に一定の圧力で押しつけて成形することを意味し
、所謂スタンパブルシート加工はその代表的な一種であ
る。

そして、本発明においては、プレス成形の圧力を３ｋｇ
／ｃＩＩＩ以上にすることが重要である。これは３　ｋ
ｇ　／　ｃｆｆｌ未溝ｌ反溝では成形が困難であるから
である。圧力は好ましくは１０ｋｇ／ａｆ１以上、より
好ましくは２０ｋｇ１０！以上である。プレス成形圧は
、ポリマーの種類、温度、可塑剤の種類及び量、シート
の厚み等によって最適範囲が存在するが、本発明に用い
られるパラ配向型アラミドシートは高い弾性率を有する
高剛性の材料であるため、一般に高い成形圧を要する。

本発明において、往々にして、成形特にシートが収縮を
おこすことがある。例えば、可塑剤としての水を蒸散さ
せつつプレス成形したり、シートの乾燥温度よりも高い
温度でプレス成形したりしたときに観察される。収縮を
防止するためには、金型に工夫したり把持部を設けたり
すればよく、逆に、この収縮現象を積極的に活用するこ
とも行われてよい。

本発明において、成形物を熱固定しておくことが成形物
を諸々の環境下に使用しても変形しないようにするため
に必要であり、熱固定は底形と同時に或いは成形後に５
０°Ｃ以上の温度に保持することで達成される。熱固定
のための温度は好ましくは、プレス成形温度以上である
。熱固定のための加熱方法は特に限定されるものではな
く、金型からの伝熱、対流又はふく射伝熱、誘電加熱、
遠赤外加熱等から選ばれてよい。

本発明において、可塑剤又は溶剤等、或いは所謂プロセ
スオイル等を使用した場合には、通常これらを成形物か
ら除去することが必要になる。その方法は特に限定され
ず、湿式、乾式、湿式後乾式などの方法が、成形物が変
形しないように行われる。

本発明に用いられるシートは、例えば次のような方法に
よって製造される。即ち、パラ配向型アラξドと９５重
量％以上の硫酸とから実質的になる光学異方性ドープを
、光学異方性を保ったままグイから移動する支持面上に
流延し、吸湿又は／及び加熱により該ドープを光学等方
性に転化したのち凝固させ、次いで洗浄、乾燥すること
によって製造することができる。そして、任意に、熱処
理や延伸を施すことができる。また、洗浄途中、洗浄終
了後、或いは乾燥途中の高含水率のシート（水等で可塑
化されている）をプレス成形に供することができる。更
に、このような高含水ゲルフィルムを、水溶性の有ｊａ
溶剤（例えばアセトン、アルコール、アミド系溶剤）等
で置換して、有機溶剤で可塑化したシートを用いてもよ
い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明するが、当然のことな
がら、本発明は実施例によって限定されるものではない
。

実施例１ 対数粘度ηｉｎｈが５．２のＰＰＴＡを９９．５％硫酸
に１２％で溶解し６５°Ｃで光学異方性のある８２００
ポイズのドープを得た。脱気、濾過したのち、０．３０
Ｍ　Ｘ　３００ｍｍのスリットを有するダイから、この
ドープをタンタル製のベルト上に流延した。相対湿度約
３０％の約１００°Ｃの空気を吹きつけて流延ドープを
透明な光学等方性ドープに転化し、次いで＝１５℃の４
５％硫酸水溶液で凝固させた。

凝固したシートをベルトからはがしたのち、常温の水、
０．５％カセイソーダ水溶液、約３０〜４０℃の水の順
に洗浄した。得られたゲル状シートは、室温で約１００
％の引張伸度を有し、厚みは約２００μ曙であった。こ
のシートを凹型の金型の上におき、約５０　ｋｇ　／　
ｃｉのプレス圧でプレス成形し、ついでプレスしたまま
１３０°Ｃに金型を昇温し約１５分保持した。その結果
、編状の成形物が得られ、厚みは４０〜５０μｍであっ
た。得られた成形物は、耐熱性、耐炎性、ガスバリア性
を活かして、ピクニックやハイキング用の鍋、電子しン
ジ用容器等として有用である。

実施例２ 実施例１で得られたゲル状シートを、２００″Ｃの熱風
の循環するテンター中で定長乾燥した。

この厚さ約５０μｍのシートは、室温では引張強度２１
ｋｇ／ｎ＋ｍ”、引張伸度３６％、引張弾性率６７０ｋ
ｇ／ｍ−であったが、３００°Ｃで測定すると、引張強
度１１　ｋｇ／ｎ＋ｍ”　、引張伸度６４％、引張弾性
率３２０ｋｇ／ｆｆ１Ｉｌｚであった。

シートを３００″Ｃに加熱した金型を用いて、約３５ｋ
ｇ／ｃｄでプレス底形し、３００″Ｃで約２分間保持し
て熱固定した。台形の凸部をもったシートが得られ、こ
の成形物の片面（凸側）にコロナ放電処理を行い、つい
で無電解メツキによって銅を約３μｍの厚さに積層した
。そして、この積層物からレジスト印刷、露光、エツチ
ングにより配線パターンを得た。これは、所謂立体配線
基板として利用することができる。

実施例３ 実施例１で得られたゲル状シートを、２００°Ｃの熱風
の循環するテンター中で定長乾燥したのち、３２０°Ｃ
で定長熱処理した。

このシートは、２５０°Ｃにおいて、引張強度１８ｋｇ
／ｍｍ”、引張伸度５１％、引張弾性率５５０ｋｇ／ｍ
ｍＺであった。このシートの両面に変性ポリフェニレン
オキシド樹脂を約４０μｍの厚さにコーティングした。

コーティングされたシートを、２５０″Ｃに加熱された
金型でプレス底形しくプレス圧約６５ｋｇ／ａｆｌ）、
次いでそのまま金型を２７０°Ｃで１分間保持して熱固
定した。

このようにして底形されたシートも、低誘電率の立体配
線基板やＩＣカードとして利用することができる。

実施例４ 実施例Ｉで得たゲル状シートを、約１０％の水溶性エポ
キシ樹脂分散液に浸漬し、水溶液エポキシ樹脂をシート
に含浸、塗布した。一方、カーボン短繊維からなる手織
シートを用意し、これをゲル状シートで両側からはさみ
実施例１と同様にプレス底形した。

得られた成形物は、耐熱性、熱伝導性、電磁波シールド
性、剛性にすぐれており、電子機器の各種の部品として
有用である。

実施例５ 実施例２で得られた、プレス成形前のシートと３５μｍ
の銅箔とをエポキシ系の接着剤で張り合せ、この銅張板
を用いてレジスト印刷、露光及びエツチングにより、フ
レキシブルプリント基板を得た。

このプリント基板を、別に作成したリジッドなファイン
パターンコイルの上にエポキシ系接着剤で積層、硬化し
た。

この積層基板の所定の位置には、リジッド基板にｌＯｆ
ｆｍ１０ｆｆ＋深さ０．５　ｍの凹部があり、この位置
において、３６０°Ｃに加熱された６ｎｍＸ６ｍのツー
ルをフレキシブル基板に押しつけてプレス底形すること
により、６ｍｍＸ６閣で深さ０．２＋ｍ＋＋の凹みをつ
けた。

この凹みに、０．１５ｍ５の厚みで５ｍｍＸ５ｍｍのベ
アチップをはめ込み、チップのバンプ部とフレキシブル
基板の導線とをハンダで接続し、封止樹脂を流しこんで
固定した。

このようにして、チップ組込型のファインパターンコイ
ルを、従来品よりも薄くつくり上げることができた。

〔発明の効果］ 本発明の方法によって、耐熱性、（特にハンダ耐熱をも
っている）寸法安定性、耐薬品性にすぐれ、軽量高剛性
でり、また難燃性の成形物が得られる。また、本発明の
方法によって、相当に複雑な形状をもつ成形品、角度の
深い成形品も可能である。

このような特徴を活かして、本発明の方法による成形品
は、スポーツ用品、レジャー用品、楽器部品、電子機器
用部品、立体配線基板、セミフレキシブル配線基板、Ｉ
Ｃカード、ガスケット等として有用である。

特に、例えば、ベアデツプ組込型の薄形ファインパター
ンコイルなどチップ等の厚みをもった電子部品を基板内
部に埋め込んで全体の厚さを薄くした積層基板として有
用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パラ配向型アラミドのシートを、４０％以上の引張
   伸度を有する状態で、プレス成形し、成形と同時に或い
   は成形後に熱固定することを特徴とするシートのプレス
   成形法。