JPH074868B2 - プラスチック粉末焼結多孔質シートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラスチック粉末焼結多孔質体シートの連続
製造方法に関する。

（従来の技術） プラスチック粉末焼結多孔質体には、様々な材質、形状
のものがあり、その用途も様々である。例えばプラスチ
ック粉末焼結多孔質体はその内部の気孔を連通気孔にし
やすいといった特徴を生かして、フィルター等に使われ
る例もありまた断熱材、クッションとして使われること
も多い。また最近では内部に気孔を有することから低誘
電率になることに注目し、高周波用回路基板の誘電体層
にも使用されている。例えば、マイクロストリップアン
テナでは、電力を効率良く伝送、放射させるために比誘
電率、誘電正接が低いことが要求され、そのためポリオ
レフィン系などの低比誘電率，低誘電正接のプラスチッ
ク粉末を材料とした、シート状のプラスチック粉末焼結
多孔質体を誘電体として使用するマイクロストリップア
ンテナ用基板が提案されている。

従来のプラスチック粉末焼結多孔質体シートの製造方法
としては、まずプラスチック粉末を円筒状金属容器など
の金型に充填し、それを加熱して円筒ブロック状に焼結
し、次に得られたものを回転させながら一定厚みのシー
ト状に削りだすスカインビング法；またシート形状のキ
ャビティを有する金型内にプラスチック粉末を振動を加
えながら均一に充填し、加熱加圧して焼結する型内焼結
方法；さらにプラスチック粉末を金属ベルト上に散布供
給するとともに、粉末を一定厚みに賦形し、加熱工程を
経て金属ベルト上で焼結を行い、連続シートを得る方法
等がある。

（発明が解決しようとする課題） スカイビング法は、プラスチック粉末を円筒状金属容器
などの金型に充填するとき金型内下部のプラスチック粉
末のかさ密度が金型内上部のかさ密度より高くなり、均
一かさ密度に充填し焼結することが困難である。また、
ブロック状に焼結するとき、急激に加熱したり、冷却す
ると金型内部のプラスチック粉末に大きな温度差が生
じ、プラスチック粉末の熱膨張収縮の差からクラックが
生じる。そのため、１つのブロック状に焼結するために
は、金型内部のプラスチック粉末に大きな温度差が生じ
ないようゆっくりと加熱や冷却をする必要があり、非常
な長時間を要する。またブロック状に焼結した後、さら
にシート状に削りだすという２つの工程が必要であるた
め、生産効率が劣る問題点がある。

一方型内焼結方法は、微小振動を加え最初からシート状
に成形するため、均一かさ密度のものが作製できる長所
はあるものの熱膨張収縮によるクラックが発生しやすい
ために、加熱や冷却に長時間を要したり、バッチ方式の
ため生産効率が悪いという問題点がある。金属ベルト上
でプラスチック粉末焼結多孔質体シートを得る方法では
前二者のバッチ方式に比べ生産効率の点では改善されて
いるもののプラスチック粉末が金属ベルトに固定されて
焼結されるため、得られたプラスチック粉末焼結多孔質
体シートはシート中に残留応力が内在しておりこれを回
路用基板の誘電体として金属箔と接着剤層を介して積層
した場合、誘電体シートが収縮し金属箔にしわが発生す
る問題点が生じる。また焼結は粉末粒子同士の融着によ
り進行するものであり体積の減少を伴なうが、金属ベル
トに粉末粒子が固定されており、焼結の速度（粒子同士
の融着の速度）は遅く生産性が阻害されるなどの問題点
があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、プ
ラスチック粉末焼結多孔質体シートの残留応力が少な
く、生産性を向上させる製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、走行する支持体に保持されたプラス
チックフィルム基材上に焼結可能なプラスチック粉末を
一定厚みになるように供給しつつ、連続的に加熱炉に通
して前記プラスチック粉末を焼結させた後プラスチック
フィルム基材を剥離することからなるプラスチック粉末
焼結多孔質体シートの製造方法に関する。

本発明を図面を参照しながら説明する。第１図は本発明
に供される装置の一例を示す模式図であり、１のプラス
チックフィルム基材を２のエンドレス金属ベルトに沿わ
して、３の牛鼻型コーターで４のプラスチック粉末をプ
ラスチックフィルム基材上に一定厚みに賦形し５の加熱
炉で加熱、焼結を行い、加熱炉を通過した後プラスチッ
クフィルム基材１′と６のプラスチック粉末焼結多孔質
体シートを巻き取るものである。

プラスチックフィルムとしては、ポリエステル、ポリプ
ロピレン、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポ
リサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミ
ド、アラミド、ポリイミド、フッ素系、ポリカーボネー
トフィルム等があげられ加熱時の熱収縮率が小さく、厚
み精度の良いものが好ましい。高周波用回路基板の誘電
体として使用する場合、その誘電率や誘電正接を低くす
る必要がありプラスチック粉末としてはポリオレフィン
系のものがその目的に適しておりその焼結温度や汎用性
を考慮するとポリエステルフィルムがプラスチックフィ
ルム基材として特に好ましい。プラスチックフィルム基
材は、プラスチック粉末を焼結するために加熱炉を通る
ので一般に焼結温度以上の耐熱性を有するものを使用す
るのが好ましい。

またプラスチックフィルム基材は金属ベルト上で支持さ
れるかロール上で支持されるようにすると良い。

シートの密度は焼結温度と焼結時間に左右され、温度が
高く時間が長いほど密度の高いシートが得られる。しか
し、焼結シートの焼結時間に対する密度変化は、密度が
高くなるにつれて鈍くなる。従って経済的観点より、固
形分90％以上、すなわち気孔10％未満のものは、シート
作製に長時間を要し、多大なエネルギーを必要とし、製
造設備も大がかりになるので好ましくない。

また回路用基板の誘電体として使用する場合は、前述し
たように低比誘電率、低誘電正接であることが要求され
ているので、気孔率は10％以上であることが好ましく、
さらに好ましくは20〜60％である。

また、プラスチック粉末は、液体状分散媒などに分散さ
せることなく粉末のまま使用する。

使用されるプラスチック粉末としては、熱可塑性樹脂粉
末，熱硬化性樹脂粉末がある。例えば、ポリオレフィン
系樹脂のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ブ
テン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、等の単独重合
体、エチレン−プロピレン共重合体、エチエレン−１−
ブテン共重合体、プロピレン−１−ブテン共重合体、エ
レチン酢酸ビニル共重合体のようなポリオレフィン共重
合体、フッ素系樹脂のポリテトラフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシ
エチレン共重合体、トルフルオロクロルエチレン、テト
ラフルオロ−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン、フ
ッ化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレ
ン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレ
ート等の各種アクリレート、ポリビニルブチラール、ポ
リビニルホルマール、ポリイミド、ポリアミド、ポリア
ミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテ
ルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
エーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリイソブチレ
ン、ポリオキシベンジレン、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリブタジエン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾ
グアナミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コン樹脂、ホルマリン樹脂、キシレン樹脂、フラン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイソシアネート樹
脂、フェノキシ樹脂などがあり、これを適宜変性しても
良い。またこれらの複合体としての混合物あるいは共重
合物などでも良く、これらを主成分として必要に応じて
架橋剤，硬化剤および添加剤を用いても良い。またこれ
らのプラスチック粉末を他樹脂でコートして使用するこ
ともできる。

プラスチック粉末は、数種の混合物としても使用され
る。

熱硬化性樹脂については、隣接する粒子と接着するのに
支障のない範囲であればその硬化度合は問わない。

このように熱可塑性，熱軟化性いずれでも使用できる
が、熱可塑性樹脂が好ましい。それは隣接する粉末粒子
を加熱により融着しやすいという理由による。

回路用基板の絶縁体層に使用する場合には、極性基が少
なく、比誘電率，誘電正接の低いポリオレフィン樹脂が
良い。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、あるいは
これらの架橋物，変性物，共重合物などが好ましい。

（作用） プラスチック粉末を金属ベルト基材上に散布供給し、一
定厚みに賦形後加熱、焼結する方法はプラスチック粒子
が金属ベルト基材上で焼結され焼結に伴なうシートの体
積減少が金属ベルト基材で固定されるため得られたシー
トには残留応力が内在し、これを加熱すると寸法変化が
大きくなる。また金属ベルト基材上でプラスチック粒子
が固定され焼結による体積収縮を防たげられるので、焼
結の速度は遅く生産性が阻害される。これに対しプラス
チックフィルム基材上で加熱、焼結する方法では、プラ
スチック粉末が焼結し、シートの体積が減少するのに伴
ない、プラスチックフィルムがシート形状に沿って波状
に追従し焼結がさらに進行すると一部プラスチックフィ
ルムから剥離し、シートの体積減少を阻止することなく
焼結しプラスチック粉末焼結多孔質体シートを連続して
製造できるので、焼結による体積減少が自由になり残留
応力が低くまた焼結の速度は早くなり、生産性を向上で
きる。

（実施例） 実施例1,2 本実施例に供される装置としては、第１図の例に示す装
置を用いた。

すなわち１のプラスチックフィルム基材を２のステンレ
ススチールベルト（幅800mm）に沿って３の牛鼻型コー
ターで４のプラスチック粉末をプラスチックフィルム基
材上に一定厚みに賦形し５の加熱炉で加熱、焼結を行
い、加熱炉を通過した後、プラスチックフィルム基材
１′と５のプラスチック粉末焼結多孔質体シートをそれ
ぞれ別々に巻き取った。プラスチック粉末４としてはポ
リオレフィン樹脂の粉末ミペロンXM−220（超高分子量
ポリエチレンパウダー、三井石油化学工業株式会社商品
名、平均粒径0.03mm、融点136℃）を使用した。プラス
チックフィルム基材１としては、ポリエステルフィル
ム、SLタイプ（ポリエチレンテレフタレート、帝人株式
会社商品名、50μｍ）（実施例１）、ポリイミドフィル
ムカプトン200H（東レ・デュポン株式会社商品名、50μ
ｍ）（実施例２）を用いた。加熱炉５は150℃に設定
し、得られるプラスチック粉末焼結多孔質体シートの密
度が0.5g/cm³で厚みが1.0mmになるよう３の牛鼻型コー
ターやベルトの速度を調整した。

比較例 プラスチックフィルム基材を用いずに、プラスチック粉
末を直接ステンレススチールベルト上で焼結し第１図Ａ
部で剥離して巻きとったこと以外、実施例と同様に行な
い密度が0.5g/cm³で厚みが1.0mmのプラスチック粉末焼
結多孔質体シートを得た。

実施例１と２及び比較例１で得たプラスチック粉末焼結
多孔質体シートの150℃、５分間における加熱寸法収縮
率とシート密度0.5g/cm³を得るためのベルト速度を表１
に示した。

（発明の効果） 表１に示した様にプラスチックフィルムを基材として使
用した場合、得られたプラスチック粉末焼結多孔質体シ
ートの加熱寸法収縮率が小さく、金属ベルト基材に比べ
残留応力が少ないことを示している。これは賦形すると
きのシート巾に対して得られたシート巾が、金属ベルト
基材では同じであるのに対しプラスチックフィルム基材
では小さくなっており焼結による体積の減少が妨げられ
ないことによるものと考えられる。このためプラスチッ
ク粉末焼結多孔質体シートを高周波用回路基板の誘電体
として使用する場合、誘電体の収縮がほとんどないため
金属箔のしわの発生がなくなる。またベルト速度は、金
属ベルト基材に比べ53％向上しており生産性が高くな
る。さらに金属ベルト基材ではプラスチック粉末焼結多
孔質体シートを基材から剥すとき、ベルト基材面にプラ
スチック粉末粒子が点状に付着し、それらを除去しなけ
ればならない。このとき除去するものによりゴミ等の異
物がベルト面に付着しシートの外観や特性を悪化させ
る。これに対しプラスチックフィルム基材では、プラス
チック粉末粒子の付着がみられず容易に基材から剥離す
るので粉末粒子の点状の抜けがなくシートの外観が良好
なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラスチック粉末多孔質体シートの製造装置
の一例を示す模式図である。 符号の説明 １…プラスチックフィルム基材 ２…支持体 ３…牛鼻型コーター ４…プラスチック粉末 ５…加熱炉 ６…プラスチック粉末焼結多孔質体シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 敏之 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 神谷 雅已 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する支持体に保持されたプラスチック
   フィルム基材上に焼結可能なプラスチック粉末を一定厚
   みになるように供給しつつ、連続的に加熱炉に通して前
   記プラスチック粉末を焼結させた後プラスチックフィル
   ム基材を剥離することからなるプラスチック粉末焼結多
   孔質体シートの製造方法。
2. 【請求項２】プラスチックフィルム基材がポリエステル
   フィルムである請求項１記載のプラスチック粉末焼結多
   孔質体シートの製造方法。