JP5685063B2 - 熱プレス用クッション材 - Google Patents

Description

この発明は、熱プレスに用いられる熱プレス用クッション材に関するものであり、特に、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、この発明において、「積層板」という）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ものである。

積層板の製造工程においては、まず、材料となる積層板素材を重ね合わせて被圧縮体を作る。そして、これを熱盤の間に投入した後、熱プレス、すなわち、プレスによる加熱加圧を行い、積層板素材に含まれる樹脂を、流動状態を経て硬化させ、一体化させる。この加熱加圧を行う工程において、熱盤や投入部材である被圧縮体に厚みムラ、熱による歪み、温度ムラ等があると、後に製品となる被圧縮体に均一な温度、圧力が加えられない。その結果、製品に板厚不良、クラック、反り等の欠陥が発生する。そこで、製品の板厚不良等を解消するため、プレス成形の際に熱プレス用クッション材（以下、単に「クッション材」ということもある。）が用いられる。

クッション材については、上記した製品の板厚不良等を解消するための良好なクッション性に加え、熱盤からの熱を効率よく製品に伝達する熱伝達性等が求められる。このような熱プレスに用いられる熱プレス用クッション材に関する技術が、特開昭５５−１０１２２４号公報（特許文献１）および特開２００３−１４５５６７号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１には、芳香族ポリアミド繊維を備える多層ニードルフエルトクッション材が開示されている。また、特許文献２には、芳香族ポリアミド繊維およびポリベンザゾール繊維からなる熱プレス用クッション材が開示されている。

特開昭５５−１０１２２４号公報 特開２００３−１４５５６７号公報

特許文献１および特許文献２においては、芳香族ポリアミド繊維を用いて、熱プレス用クッション材を構成することとしている。芳香族ポリアミド繊維は、比較的耐熱性が良好であり、クッション材の構成素材としては、有効である。

しかし、昨今においては、積層板に対するさらなる高い板厚精度や薄型化等が求められている。また、高周波や低誘電率に対応する積層板も求められている。そして、このような積層板に対する高い要求に呼応して、積層板を製造する際に用いられる熱プレス用クッション材に対しても、さらなる特性の向上が求められている。具体的には、熱プレス用クッション材に対し、高温条件下での使用に耐え得る耐熱性の要求に加え、熱による劣化の低減や、長期間に亘ってクッション材自体の大きさや厚みを維持する経時寸法安定性、高いクッション性が求められている。

このような要求に対し、特許文献１や特許文献２に開示される熱プレス用クッション材においては、応えることができないおそれがある。例えば、ポリメタフェニレンイソフタルアミドのようなメタ型芳香族ポリアミド繊維を使用した熱プレス用クッション材を高温条件下で繰り返し用いると、熱による劣化により、比較的大きな熱収縮が発生したり、クッション材自体の寸法の変化が大きくなるおそれがある。そうすると、このような熱収縮等の問題に起因して、クッション性の低下を引き起こすおそれがある。その結果、製品、すなわち、積層板に対して面内均一な温度、および圧力を加えられなくなり、積層板の板厚不良等が生じてしまうことになる。さらには、クッション材自体の収縮が原因で、製品の寸法切れや端部異常といった不具合も引き起こしてしまうおそれがある。

この発明の目的は、高温条件下で繰り返し使用されても、熱収縮が少なく、寸法の経時安定性が良好であり、高いクッション性を有する熱プレス用クッション材を提供することである。

本願発明者は、昨今におけるクッション材に対する高い要求を十分に考慮し、熱プレスに用いられる熱プレス用クッション材において、クッション材を構成する繊維について鋭意検討を行った。そして、クッション材として要求される特性を兼ね備えた繊維を用いて、クッション材を構成するという着想に至った。

この発明に係る熱プレス用クッション材は、熱プレスに用いられる熱プレス用クッション材であって、その構成材料として、ポリスルホンアミド繊維を用いるものである。このような熱プレス用クッション材は、耐熱性が良好であると共に、熱による劣化が少なく、かつ、加水分解が起こりにくいポリスルホンアミド繊維を用いているため、高温条件下で繰り返して使用しても、熱収縮を低減することができると共に、経時寸法安定性が良好であり、高いクッション性を維持することができる。すなわち、本願発明によれば、熱プレス用クッション材を構成する素材として、熱劣化が少なく、寸法の安定性が良好であるポリスルホンアミド繊維を用い、その特性を利用するものである。

ここで、ポリスルホンアミド繊維を用いた熱プレス用クッション材としては、ポリスルホンアミド繊維を、ニードルパンチにより基布と一体化させた不織布を備える構成とするのが好ましい。本願明細書では、このような不織布を、第一の不織布ということもある。また、ポリスルホンアミド繊維を、ポリスルホンアミド繊維と異なる所定の繊維と混合して形成される不織布として用いることもできる。本願明細書では、このような不織布を第二の不織布ということもある。

上記した基布を構成する繊維、すなわち、第一の不織布を構成する繊維としては、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、フッ素繊維、アクリル繊維、ポリビニルアルコール繊維等の有機繊維や、ガラス繊維、カーボン繊維、スラグ・ロック繊維、セラミックス繊維、金属繊維等の無機繊維を挙げることができる。また、上記したポリスルホンアミド繊維と異なる所定の繊維、すなわち、第二の不織布を構成する繊維についても、上記と同様の繊維が好適に用いられる。

ここで、熱プレス用クッション材の構成素材であるポリスルホンアミド繊維については、目付け重量が３００〜３０００ｇ／ｃｍ^２であるものを用いるのが好ましい。このようなポリスルホンアミド繊維については、クッション材としてのクッション性が、非常に良好である。

また、ポリスルホンアミド繊維においては、その初期の密度が０．１９〜０．５０ｇ／ｃｍ^３であるものが、クッション性の観点から優れているので、好適に用いられる。なお。初期の密度とは、プレスを行う前の密度をいう。ここで、使用後の密度については、１．４ｇ／ｃｍ^３程度までのものが、好適に用いられる。

ここで、熱プレス用クッション材については、上記したポリスルホンアミド繊維を含む不織布の単体であってもよいが、複数枚の不織布を予め製造し、これらを積層して一つの熱プレス用クッション材を構成してもよい。すなわち、熱プレス用クッション材は、第一または第二の不織布を複数積層した構造であってもよい。

ここで、複数枚の不織布を積層するに際し、不織布と不織布との間に、不織布と不織布とを接着する接着材を備える構成とすることが好ましい。こうすることにより、より確実に不織布同士を接着することができる。また、接着性と共に、クッション材としての強度を上げる補強接着材を備える構成であってもよい。

接着補強材については、例えば、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリベンザゾール繊維等の耐熱性繊維から構成される織布の両面に接着剤等によって接着性を付与したものを用いることができる。具体的な一例として、ガラスクロスの両面にフッ素ゴム系の接着剤を塗布したものを挙げることができる。

また、厚み方向の表面に、表層材を備える構成であってもよい。具体的には、ポリスルホンアミド繊維を含む不織布の厚み方向の一方の面である表面、および厚み方向の他方の面である裏面に、表層材を設ける構成としてもよい。このような構成によれば、積層板を製造する際の熱盤や被圧縮体としての積層板に対する剥離性が良好である。したがって、熱プレス時において、熱盤および積層板の間に挟まれた場合でも、熱盤および積層板への引っ付きを低減することができる。

表層材としては、例えば、耐熱性を有する有機材料または無機材料から構成されるフィルム、織布、紙、箔、シート、板等を用いることができる。

また、上記した熱プレス用クッション材において積層構造を形成する場合、薄板状のゴムを積層するように構成してもよい。具体的には、上記した不織布からなる層とゴムからなる層との積層構造とする。こうすることにより、ゴムにおいてもクッション性を確保することができ、かつ、ゴムの強度を利用して、クッション材自体の強度を上げることができる。

この場合、複数枚の上記した構成の不織布とゴムとを準備し、交互に積層するように構成してもよい。ここで、不織布とゴムとの間に、上記した補強接着材を配置するよう構成してもよいが、補強接着材を介しなくとも、用いるゴムによっては、ゴムの加硫により不織布とゴムとを接着させることもできる。

用いるゴムとしては、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択される１種のゴムまたは２種以上のゴムの混合物であることが好ましい。これらのゴムはいずれも、耐熱性に優れているため、熱プレス用として良好である。特に、フッ素ゴムについては、耐熱性、および強度等の物性が優れているとの観点から、最も好ましい。

このような熱プレス用クッション材は、耐熱性が良好であると共に、熱による劣化が少なく、かつ、加水分解が起こりにくいポリスルホンアミド繊維を用いているため、高温条件下で繰り返して使用しても、熱収縮を低減することができると共に、経時寸法安定性が良好であり、高いクッション性を維持することができる。

この発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断した場合の概略断面図である。 この発明の他の実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断して分解した場合の概略断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断して分解した場合の概略断面図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断した場合の概略断面図である。

図１を参照して、この発明の一実施形態に係る熱プレス用クッション材１１は、基布に対し、ポリスルホンアミド繊維をニードルパンチにより一体化した不織布１２から構成されている。すなわち、この熱プレス用クッション材１１は、不織布１２の単体で構成されているものである。

ポリスルホンアミド繊維については、具体的には、以下の構造式を有するものである。なお、ポリスルホンアミド繊維については、構造上、重合においてほとんどの結合がメタ位であるオールメタ型や、メタ位およびパラ位の双方を所定の割合で含むメタ＋パラ型等があり、いずれでもよい。

−（Ｃ_６Ｈ_４−ＣＯＮＨ−Ｃ_６Ｈ_４−ＳＯ_２）−

ここで、このような構造を有するポリスルホンアミド繊維については、その構造中にスルホン基（−ＳＯ_２−）を含むため、加水分解が起こりにくいと考えられる。

なお、図１に示す形態においては、熱プレス用クッション材は、単体のものであったが、このような形態に限らず、不織布を複数枚準備し、この複数枚の不織布を積層して積層構造としてもよい。さらに、積層構造において、厚み方向に配置される不織布間に補強接着材を設けることにしてもよい。さらに、厚み方向の表面に、表層材を備える構成としてもよい。

図２は、この発明の他の実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断して分解した場合の概略断面図である。図２を参照して、熱プレス用クッション材２１は、２枚の表層材２２、２３と、複数枚の不織布２４とを備える。図２においては、不織布２４を１枚のみ図示し、その他は省略している。２枚の表層材２２、２３については、厚み方向の最も外側に位置する不織布２４の外側に、接着するようにして設けられる。そして、厚み方向に配置される不織布２４間に、補強接着材２５が配置されている。

このような熱プレス用クッション材２１は、表層材２２、２３を有するため、熱盤や積層板に対する剥離性が良好である。また、補強接着材２５を備えるため、不織布２４同士を確実に接着することができると共に、熱プレス用クッション材２１自体の強度の向上を図ることができる。

また、積層構造を有する場合において、複数積層された不織布の間に、ゴムを備える構成としてもよい。

図３は、この発明のさらに他の実施形態に係る熱プレス用クッション材を厚み方向に切断して分解した場合の概略断面図である。図３を参照して、熱プレス用クッション材３１は、２枚の表層材３２、３３と、２枚の不織布３４、３５とを備える。２枚の表層材３２、３３については、厚み方向の最も外側に位置する不織布３４、３５の外側に、それぞれ接着するようにして設けられる。そして、厚み方向に配置される不織布３４、３５間に、フッ素ゴムから構成されるゴムシート３６が配置されている。

このような熱プレス用クッション材３１については、表層材３２、３３を備えるため、剥離性が良好である。また、ゴムシート３６を備えるため、クッション性を確保することができ、かつ、ゴムの強度を利用して、クッション材自体の強度を上げることができる。

実施例１として、ポリスルホンアミド繊維（商品名「Ｔａｎｌｏｎ」：上海Ｔａｎｌｏｎファイバー株式会社製）を使用し、ポリエステル繊維を基布としてニードルパンチで重ね合わせ、目付け重量１０００ｇ／ｃｍ^２（初期の見掛け密度０．１９ｇ／ｃｍ^３）の実施例１のクッション材に係る不織布を作成した。この不織布は、第一の不織布に係るものである。

実施例２として、ポリスルホンアミド繊維（商品名「Ｔａｎｌｏｎ」：上海Ｔａｎｌｏｎファイバー株式会社製）を使用し、ポリエステル繊維を基布としてニードルパンチで重ね合わせ、目付け重量２２００ｇ／ｃｍ^２（初期の見掛け密度０．３０ｇ／ｃｍ^３）の実施例２のクッション材に係る不織布を作成した。

比較例１として、メタ系芳香族ポリアミド繊維（商品名「コーネックス」：帝人（株）社製）を使用し、ポリエステル繊維を基布としてニードルパンチで重ね合わせ、目付け重量１０００ｇ／ｃｍ^２（初期の見掛け密度０．１９ｇ／ｃｍ^３）の不織布を作成した。

この実施例１および比較例１のクッション材について、熱プレスによる耐久テストを行った。実施例１と比較例１とは、ポリエステル繊維にニードルパンチを行う繊維が、ポリスルホンアミド繊維かメタ系芳香族ポリアミド繊維かの相違のみである。表１に、耐久テストを行った際のクッション性の結果を示す。

表１中の実施例１および比較例１のプレスの条件については、温度２３０℃で加圧力４ＭＰａの荷重を加えたものである。プレスのサイクルとしては、加熱６０分、冷却１５分とした。なお、プレス１０回とは、プレスを１０回行った後の状態で測定したものである。また、表中の「−」は、測定していないことを示す。

表１を参照して、実施例１については、初期の厚み２５３７μｍに対し、プレス１回後において、厚みが１２００μｍであり、変化率は４７．３％である。さらにプレスの回数を重ねるにつれ、厚みが薄くなっていくが、プレス３００回後においても、厚みが５５０μｍであり、変化率は２１．７％と２０％以上を有するものである。

これに対し、比較例１においては、初期の厚み２５４１μｍに対し、プレス１回後において、厚みが７４２μｍであり、変化率が２９．２％である。さらに、プレスの回数を重ねるにつれ、厚みは薄くなっていき、プレス１０回後で、変化率が２０．１％となっている。さらに、プレス３００回後においては、厚みが２９８μｍであり、変化率が１１．７％と非常に悪くなっている。

プレスを行う前の厚みは、ほぼ同じであるが、プレス１００回後のクッション性、すなわち、厚み変化量を比較すると、実施例１の方が比較例１よりも約１．７倍のクッション性を有する。以上より、実施例１の方が比較例１よりもクッション性の点において優れていることを把握できる。

次に、寸法変化について見てみると、以下の通りである。表２に、耐久テストを行った際の寸法変化の結果を示す。表２においては、略矩形状のクッション材において、縦方向の長さ寸法の変化率（％）、および横方向の長さ寸法の変化率（％）を算出して表した。表３に、耐久テストを行った際の密度を示す。表３中の実施例２のプレスの条件については、温度１８０℃で加圧力１０ＭＰａの荷重を加えたものであり、その他の条件は実施例１と同じである。

表２および表３を参照して、実施例１においては、縦方向の変化率がプレス１００回後について、−０．０８％と非常に低いものである。また、横方向の変化率についても、プレス１００回後において、−０．０６％と非常に低いものである。これに対し、比較例１については、縦方向の変化率が、プレス１００回後において、−０．２２％である。また、横方向の変化率について、−０．１８％である。すなわち、縦方向においても、横方向においても、実施例１の方が比較例１に比べて、寸法変化が約１／３に抑えられていることが把握できる。なお、密度については、実施例１および比較例１において、大きな差はないと考えられる。また、実施例２については、目付け重量が２２００ｇ／ｍ^２のものを使用している。この実施例２に係る繊維については、初期の密度は、０．３０ｇ／ｃｍ^３であり、プレス５００回後においては、１．２９ｇ／ｃｍ^３となっている。このような実施例２に係るクッション材については、十分に実使用できるものである。

次に、ポリスルホンアミド繊維および芳香族ポリアミド繊維の加水分解の評価を行った。加水分解の評価については、湿熱試験により行った。湿熱試験は、１５０℃において、それぞれの繊維を１時間、２４時間、および５０時間放置した後の各繊維の破断強度ＤＴ（ｃＮ）と破断伸度ＤＥ（％）とを測定した。そして、破断力については、破断強度ＤＴ√破断伸度ＤＥを算出し、各時間経過後の破断力の低下率（％）も算出した。

表４を参照して、ポリスルホンアミド繊維については、低下率が１時間経過後において９．３％、２４時間経過後において、０．９％、５０時間経過後において、２．２％と、比較的安定している。すなわち、低下率はほぼ一定である。これは、ほとんど繊維の加水分解が進行していないと考えられる。

一方、芳香族ポリアミド繊維については、低下率が１時間経過後において−１５．８％、２４時間経過後において、０％、５０時間経過後において、３１．２％となっている。すなわち、低下率は、５０時間経過後において、大きくなっている。これは、２４時間程度では、繊維の加水分解がほとんど進行しないものの、５０時間経過後においては、繊維の加水分解が大きく進行しているものと考えられる。

以上より、実施例１については、比較例１に対して、クッション性、寸法安定性が良好であることが把握できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この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。

この発明に係る熱プレス用クッション材は、積層板の良好な生産性等が要求される場合に、有効に利用される。

１１，２１，３１ 熱プレス用クッション材、１２，２４，３４，３５ 不織布、２２，２３，３２，３３ 表層材、２５ 補強接着材、３６ ゴムシート。

Claims (8)

1. 熱プレスに用いられる熱プレス用クッション材であって、
   その構成材料として、ポリスルホンアミド繊維を用い、
   前記ポリスルホンアミド繊維を、ニードルパンチにより基布と一体化させた第一の不織布を備える、熱プレス用クッション材。
2. 前記ポリスルホンアミド繊維を、前記ポリスルホンアミド繊維と異なる所定の繊維と混合して形成される第二の不織布を備える、請求項１に記載の熱プレス用クッション材。
3. 前記ポリスルホンアミド繊維の目付け重量は、３００〜３０００ｇ／ｃｍ^２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. 前記ポリスルホンアミド繊維の密度は、０．１９〜０．３３ｇ／ｃｍ^３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。
5. 前記第一または第二の不織布を複数積層した構造である、請求項２〜４のいずれかに記載の熱プレス用クッション材。
6. 複数積層された前記不織布の間に、不織布同士を接着させる接着層を備える、請求項５に記載の熱プレス用クッション材。
7. 複数積層された前記不織布の間に、ゴムを備える、請求項５または６に記載の熱プレス用クッション材。
8. 厚み方向の表面に、表層材を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の熱プレス用クッション材。

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