JPWO2018221439A1 - 熱プレス用クッション材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

熱プレス用クッション材は、ランダムに配向した多数本の繊維（１）からなる繊維材料と、繊維材料の繊維（１）間の空隙に入り込んだゴム（２）と、ゴム（２）中に分散して存在する独立気孔（３）とを備える。

Description

この発明は、熱プレス用クッション材およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、この発明は、フレキシブルプリント基板やリジッドフレキシブル基板等のプリント基板、ＩＣカード、液晶表示板、電池などの精密機械部品としての積層板を製造する工程で、対象製品をプレス成形や熱圧着する際に使用する熱プレス用クッション材およびその製造方法に関する。

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、プレス対象物である積層板材料を、加熱・加圧手段としての熱盤間に挟み込み、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、積層板材料に加えられる熱と圧力と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、熱盤と積層板材料との間に平板状のクッション材を介在させた状態で熱プレスが行われている。

クッション材と、表面に凹凸のある積層板材料（例えば、フレキシブルプリント基板）とを直接接触させて熱プレスする場合、あるいは離型フィルム等を間に介在させて熱プレスする場合、精度の良い成形品を得るためには、クッション材が積層板材料の凹凸に追従して全面に接触し、凹凸部分を含めて全面に圧力と熱とを均等に伝達することが必要である。

特許第４３１６９３７号公報（特許文献１）に開示された熱プレス用クッション材は、プレス対象物の凹凸への追従性を向上させるために、ポリオール加硫系の加硫フッ素ゴムからなる層を備え、加硫フッ素ゴムが次の特性を有するようにした。すなわち、加硫フッ素ゴムは、数平均分子量が３．５×１０^４〜２．０×１０^５であるビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体からなる原料フッ素ゴムと、ポリオール加硫剤との合計１００質量部に対して、受酸剤１〜１０質量部および必要により配合されるその他の配合剤０〜５質量部からなる組成物を加硫してなり、加硫度が、ゲル分率で９０．０％〜９８．８％であり、加硫フッ素ゴムのデュロメータ硬さがＡ４０〜Ａ５５となるようにした。

特許第４８４３３９６号公報（特許文献２）に開示された熱プレス用クッション材は、複数回の熱プレスに繰り返し使用することができ、しかもクッション性、面内均一性、熱伝達性において優れた特性を有するようにするという目的を達成するために、次の特徴を有するようにした。すなわち、熱プレス用クッション材は、繊維材料からなる紙と、この紙に含浸されたゴムとの複合体であって、繊維材料とゴムとの体積比率が１／１．５〜１／７．５であり、かつ複合体の空隙率が６０〜９０％である。

特許第４３１６９３７号公報 特許第４８４３３９６号公報

特許文献１および特許文献２に開示された熱プレス用クッション材によれば凹凸追従性をある程度向上させることができるが、本発明は、より大きな凹凸に対しても良好な凹凸追従性を発揮できるようなクッション材を得ようとするものである。

特許文献１の熱プレス用クッション材の場合、例えば５０μｍ以上の凹凸に対しては良好な追従性を示さないことがある。

特許文献２の熱プレス用クッション材は内部に空隙を有しているが、この空隙は連続気孔である。また、連続気孔となっている空隙の空隙率が６０〜９０％程度と大きいため、凹凸追従性やプレス後の復元性にやや難点がある。

本発明の目的は、凹凸追従性に優れ、かつ、繰り返して使用できる復元性にも優れた熱プレス用クッション材およびその製造方法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、ランダムに配向した多数本の繊維からなる繊維材料と、繊維材料の繊維間の空隙に入り込んだゴムと、ゴム中に分散して存在する独立気孔とを備える。

好ましくは、ゴムに対する繊維材料の体積比率が、１／１５以上、１／７．５未満であり、熱プレス用クッション材の気孔率（空隙率）が、体積基準で、１５〜７０％である。

前記独立気孔は、例えば、ゴム中に分散配置された熱膨張性マイクロカプセルが膨張して形成されたものである。

前記繊維材料は、好ましくは、ガラス、ロックウール、炭素、ポリベンザゾール、ポリイミド、芳香族ポリアミドおよびポリアミドからなる群から選択された１種または２種以上の材料を含む。

ゴムは、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択された１種または２種以上の材料を含む。

一つの実施形態では、ゴムは、繊維材料の層の上方および下方のうちのいずれか一方に位置する一方側ゴム層を含み、この一方側ゴム層も、内部に分散して存在する独立気孔を備える。好ましくは、ゴムは、繊維材料の層の上方および下方の他方側にも他方側ゴム層を含み、この他方側ゴム層も、内部に分散して存在する独立気孔を備える。

上記の好ましい実施形態の場合、好ましくは、独立気孔を内部に分散させているゴムに対する繊維材料の体積比率が、１／７５以上、１／１５未満であり、熱プレス用クッション材の気孔率（空隙率）が、体積基準で、１５〜７０％である。さらに好ましくは、繊維間の空隙にゴムが入り込んだ繊維材料の層の厚みを、上部ゴム層および下部ゴム層の合計厚みに対して１／７以上、１／１．５以下とする。

本発明に従った熱プレス用クッション材の製造方法は、ランダムに配向した多数の繊維からなる繊維材料シートと、内部に熱膨張性マイクロカプセルを分散配置した未加硫ゴムシートとを重ね合せる工程と、重ね合せた繊維材料シートと未加硫ゴムシートとを加圧して、未加硫ゴムシート中のゴムおよびマイクロカプセルを繊維材料シートの繊維間の空隙に入り込ませて一体化する工程と、一体化した複合体を加熱して、マイクロカプセルを膨張させて独立気孔を形成する工程と、一体化した複合体を加熱して複合体中の未加硫ゴムを加硫する工程とを備える。なお、各工程は別々に行っても構わないし、複数の工程を同時または連続的に行っても構わない。

一つの実施形態では、重ね合せる工程は、未加硫ゴムシートを繊維材料シートの２枚で挟み込むことを含む。

好ましくは、繊維材料シートと未加硫ゴムシートとを加圧によって一体化する工程を、第１の温度で行い、独立気孔を形成する工程を、上記第１の温度よりも高い第２の温度で行い、加硫する工程を、上記第２の温度よりも高い第３の温度で行う。なお、第２の温度から第３の温度へと連続的に昇温することによって、独立気孔を形成する工程と加硫する工程とを同時または連続的に行ってもよい。

一つの実施形態では、重ね合わせる工程は、繊維材料シートを未加硫ゴムシートの２枚で挟み込むことを含む。この場合、好ましくは、一体化する工程は、マイクロカプセルを含む未加硫ゴムシートの一部を繊維材料シートの繊維間の空隙に入り込ませ、残りの部分を繊維材料シートの外に位置させることを含む。

上記構成の本発明によれば、凹凸追従性に優れ、かつ、繰り返して使用できる復元性にも優れた熱プレス用クッション材を得ることができる。

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製造方法を説明するための図解図である。 図２に示すプレス工程後に得られる複合体の図解的断面図である。 熱膨張性マイクロカプセル配合フッ素ゴムシートと２枚のガラスペーパーとを一体化させる前の図解的断面図である。 実施例サンプル１の積層構造を示す図解的断面図である。 比較例サンプル１の積層構造を示す図解的断面図である。 比較例サンプル２の積層構造を示す図解的断面図である。 比較例サンプル４の積層構造を示す図解的断面図である。 比較例サンプル５の図解的断面図である。 サンプルの凹凸追従性を評価するためのプレス構成を示す図解的断面図である。 評価対象サンプルに対するプレス１回後のポリイミドフィルムの段差部の写真である。 評価対象サンプルに対するプレス５０回後のポリイミドフィルムの段差部の写真である。 図５に示した構造の実施例サンプル１の断面写真である。 図１３に示されている繊維−ゴム複合体シートの厚さ方向の拡大断面写真である。 図１３に示されている繊維−ゴム複合体シートの平面方向の拡大断面写真である。 比較例サンプル３の繊維−ゴム複合体シートの平面方向の拡大写真である。 好ましい繊維シートの一例としてのガラスペーパ―の表面写真である。 図１７の拡大写真である。 本発明の他の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。 図１９に示した熱プレス用クッション材の製造方法を説明するための図解図である。 図１９に示した構造の実施例サンプルの断面写真である。 評価対象サンプルに対するプレス後のポリイミドフィルムの段差部の写真であり、図５に示した構造の実施例サンプル１と図１９に示した構造の実施例サンプル５とを比較して示している。

図１に示す熱プレス用クッション材は、ランダム配向した多数本の繊維１からなる繊維材料と、繊維材料の繊維１間の空隙に入り込んだゴム２と、ゴム２中に分散して存在する多数の独立気孔３とを備える。

多数の繊維１からなる繊維材料は、好ましくは、ガラス、ロックウール、炭素、ポリベンザゾール、ポリイミド、芳香族ポリアミドおよびポリアミドからなる群から選択された１種または２種以上の材料を含む。ゴム２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択された１種または２種以上の材料を含む。

独立気孔３は、好ましくは、熱膨張性マイクロカプセルが膨張して形成されたものである。膨張前のマイクロカプセルの平均粒子径は、５〜５０μｍ程度であり、繊維材料の繊維１間の空隙を容易に通過し得る大きさである。マイクロカプセルの平均粒子径は、より好ましくは５〜４０μｍであり、さらに好ましくは１０〜４０μｍである。

図１に示す構造の実施形態の場合、熱プレス用クッション材を繰り返して使用しても良好な凹凸追従性を維持するようにするために、好ましくは、ゴム２に対する繊維材料の体積比率は、１／１５以上、１／７．５未満である。ゴム２に対する繊維材料の体積比率が１／１５未満の場合、熱プレス用クッション材の形状維持性が低下し、繰り返して使用した場合に熱プレス用クッション材に伸びやちぎれが発生するおそれがある。ゴム２に対する繊維材料の体積比率が１／７．５以上の場合、凹凸追従性が不十分となる。ゴムに対する繊維材料の体積比率は、より好ましくは、１／１０以上、１／７．５未満である。

また、繊維材料とゴムとの複合体である熱プレス用クッション材の気孔率（空隙率）は、体積基準で、１５〜７０％が望ましい。気孔率が１５％に満たない場合、凹凸追従性が不十分となる。気孔率が７０％を超えた場合、凹凸追従性は十分であるが、繰り返して使用した場合にクッション性の低下が大きくなるため好ましくない。熱プレス用クッション材の気孔率の下限値は、より好ましくは２０％であり、気孔率の上限値は、より好ましくは６０％である。

図１に示す熱プレス用クッション材は、以下の工程を経て製造される。

図２に示すように、まず、ランダムに配向した多数の繊維１からなる繊維シート１０、および内部に熱膨張性マイクロカプセル３０を分散配置した未加硫ゴムシート２０を用意する。一つの実施形態では、繊維シート１０を２枚用意し、この２枚の繊維シート１０で未加硫ゴムシート２０を挟むように重ね合せる。繊維シート１０は、不織布または紙の形態のものを用いることができるが、特に湿式抄紙法によって作られた紙の形態のものを用いるのが好ましい。紙の場合、繊維が面方向にランダムに配向しているので、面内の均一性を得ることができる。なお、未加硫ゴム２１およびマイクロカプセル３０を繊維１間の空隙に入り込ませるためには、繊維シート１０は、空隙率が８４〜９９％のものを用いるのが好ましい。

図１７は、好ましい繊維シート１０の一例としてのガラスペーパーの表面写真である。このガラスペーパーの空隙率は９５％である。図からわかるように、このガラスペーパーは、ガラス繊維が面方向にランダムに配向している。

図１８は、図１７の拡大写真である。図１８からわかるように、このガラスペーパーは空隙率が高いため、未加硫ゴムシート２０と重ね合せてプレスすることで、未加硫ゴム２１およびマイクロカプセル３０を繊維１間の空隙に入り込ませることができる。

図２に示すように重ね合せた繊維シート１０と未加硫ゴムシート２０とを加圧して両者を一体化させる。この加圧処理は、第１の温度に昇温して行う。第１の温度は、マイクロカプセル３０が膨張しない温度、例えば１００〜１１５℃程度である。加圧力は、例えば４ＭＰａ程度であり、加圧時間は、例えば、温間（１１０℃程度）で６０分程度、その後、冷間で４０分程度である。

上記の加圧処理により、図３に示すように、未加硫ゴムシート２０の未加硫ゴム２１は、繊維シート１０の多数の繊維１間の空隙に入り込む。同様に、未加硫ゴム２１中に分散していたマイクロカプセル３０も、繊維シート１０の多数の繊維１間の空隙に入り込む。この状態では、マイクロカプセル３０は、まだ膨張していない。

図３に示す繊維−ゴム複合体シートを、上記第１の温度よりも高い第２の温度にまで昇温し熱膨張性マイクロカプセル３０を膨張させて独立気孔３を形成する。独立気孔３は、周囲が完全に封鎖された独立気泡であり、外部にまで連通する空隙をもつ連続気孔（連続気泡）とは区別されるものである。第２の温度は、熱膨張性マイクロカプセル３０が膨張する温度であり、例えば１２０〜１４０℃程度である。

その後、繊維−ゴム複合体シートをさらに、上記第２の温度よりも高い第３の温度にまで昇温し、未加硫ゴム２１を加硫させる。こうして、図１に示す熱プレス用クッション材が得られる。第３の温度は、例えば、１５０℃以上の温度である。なお、第３の温度に昇温する過程で第２の温度を通過する際、熱膨張性マイクロカプセルが膨張するようにしても良い。図１の状態では、ゴム２は加硫ゴムとなっている。

本願発明者は、数種の実施例サンプルおよび数種の比較例サンプルを作り、それらの構造および凹凸追従性等の特性を比較評価した。なお、市販の熱膨張性マイクロカプセル（膨張前）の平均粒子径は５〜５０μｍ程度である。具体的には、日本フィライト株式会社製の「エクスパンセル」（平均粒子径１０〜４０μｍ）、松本油脂製薬株式会社製の「マツモトマイクロスフィアー」（平均粒子径５〜５０μｍ）、株式会社クレハ製の「クレハマイクロスフィアー」（平均粒子径１０〜５０μｍ）等がある。実施例サンプルで使用した熱膨張性マイクロカプセルは、日本フィライト株式会社製の「エクスパンセル９２０−ＤＵ４０」であり、その平均粒子径は１０〜１６μｍであった。

［実施例サンプル１］
Ａ．材料の準備
ランダムに配向した多数のガラス繊維からなる繊維材料シート（ガラスペーパー）２枚を用意した。使用したガラスペーパーは、オリベスト株式会社製の「グラベストＳＹＳ−８０」である。使用したガラスペーパーは、その厚みが０．５７ｍｍ、目付重量が８０ｇ／ｍ^２、空隙率が９５％であった。

熱膨張性マイクロカプセルを用意した。使用した熱膨張性マイクロカプセルは、日本フィライト株式会社製の「エクスパンセル９２０−ＤＵ４０」である。質量基準で、フッ素ゴム１００部に対して熱膨張性マイクロカプセル５部を配合し、混練して厚さ０．６ｍｍの未加硫フッ素ゴムシートを準備した。未加硫フッ素ゴムシート中には、熱膨張性マイクロカプセルが分散配置されている。

Ｂ．一次プレス
図４に示すように、厚さ０．６ｍｍの熱膨張性マイクロカプセル配合未加硫フッ素ゴムシート４０を２枚のガラスペーパー４１で挟み込み、それらを熱プレスで加圧して一体化した。

プレス条件は、以下の通りであった。

温度：１１０℃
圧力：４ＭＰａ
加圧時間：温間で６０分＋冷間で４０分
Ｃ．マイクロカプセルの膨張およびゴムの加硫
一体化した繊維−ゴム複合体シート５０（図５）を、加熱オーブン内で昇温して所定時間保持し、熱膨張性マイクロカプセルを膨張させ、さらにフッ素ゴムの加硫、ベーキングを行った。加熱オーブンの温度および保持時間は２３０℃×５ｈとした。熱膨張性マイクロカプセルは昇温過程で膨張し、繊維−ゴム複合体シート５０中に多数の独立気孔を形成した。繊維−ゴム複合体シート５０のゴムに対する繊維材料の体積比率は、１／９．５であった。

Ｄ．二次プレス
図５に示すように、繊維−ゴム複合体シート５０の両面に、フッ素ゴムシート５１（厚み５０μｍ）を介してフッ素フィルム（厚み１２μｍ）５２を加熱プレスによって貼り合わせ、実施例サンプル１を得た。

［実施例サンプル２］
実施例サンプル１で用いた熱膨張性マイクロカプセルを、フッ素ゴム１００部に対して５部配合し、厚み０．５ｍｍの未加硫フッ素ゴムシートを準備した。

その他の条件（ガラスペーパー、一次プレス、カプセルの熱膨張、加硫、二次プレス）は、実施例サンプル１と同じである。繊維−ゴム複合体シート５０のゴムに対する繊維材料の体積比率は、１／７．９であった。

[実施例サンプル３]
実施例サンプル１で用いた熱膨張性マイクロカプセルを、フッ素ゴム１００部に対して３部配合し、厚み０．６ｍｍの未加硫フッ素ゴムシートを準備した。

その他の条件（ガラスペーパー、一次プレス、カプセルの熱膨張、加硫、二次プレス）は、実施例サンプル１と同じである。繊維−ゴム複合体シート５０のゴムに対する繊維材料の体積比率は、１／９．５であった。

[実施例サンプル４]
実施例サンプル１で用いた熱膨張性マイクロカプセルを、フッ素ゴム１００部に対して７部配合し、厚み０．６ｍｍの未加硫フッ素ゴムシートを準備した。

その他の条件（ガラスペーパー、一次プレス、カプセルの熱膨張、加硫、二次プレス）は、実施例サンプル１と同じである。繊維−ゴム複合体シート５０のゴムに対する繊維材料の体積比率は、１／９．５であった。

[実施例サンプル１〜４の配合比および厚みの比較]
実施例サンプル１〜４について、熱膨張性マイクロカプセルの配合量、未加硫フッ素ゴムシートの厚み、一次プレス後の厚み、膨張・加硫処理後の厚み、二次プレス後の厚みを以下の表１に示す。

[比較例サンプル１]
フッ素ゴムに対して熱膨張性マイクロカプセルを配合しなかった点を除き、実施例サンプル１と同じ条件で、図６に示す比較例サンプル１を得た。繊維−ゴム複合体シート６０中には、独立気孔が形成されていない。繊維−ゴム複合体シート６０のゴムに対する繊維材料の体積比率は、１／９．５であった。

[比較例サンプル２]
図７に示すように、補強材として作用する芳香族ポリアミド繊維からなるアラミドクロス７１の両面にフッ素ゴム（厚み０．５ｍｍ、デュロメータＡ硬度６０°）７２を一体化させた繊維−ゴム複合体シート７０の両面にフッ素フィルム７３（厚み２５μｍ）を貼り合わせたものである。繊維−ゴム複合体シート７０中には、独立気孔が形成されていない。

[比較例サンプル３]
オリベスト株式会社製のガラスペーパー「グラベストＳＹＳ−８０」にフッ素ゴムを含浸させた繊維−ゴム複合体シートであり、内部に空隙（連続気孔）を有している。この繊維−ゴム複合体シートは、特許第４８４３３９６号公報に記載されている。繊維−ゴム複合体シートの空隙率は８５％であり、ゴムに対する繊維材料の体積比率は１／２．２であり、厚みは０．６４ｍｍであった。

[比較例サンプル４]
図８に示すように、目付重量１９０ｇ／ｍ^２のクラフトペーパー３枚を重ねた積層体８０の片面に熱可塑性フィルム８１を貼り合わせたものである。

[比較例サンプル５]
内部に多数の独立気孔９１を有するフッ素ゴムシート９０である。フッ素ゴムシート９０中には、繊維が含まれていない。フッ素ゴムシートの厚みは１ｍｍであり、その硬度（デュロメータＡ硬度）は２２°であった。

[凹凸追従性の評価]
プレス試験により、サンプルの凹凸追従性を評価した。図１０は、プレスの構成を図解的に示す図である。

プレス機の基台１００および加圧部１０１にはヒータが内蔵されている。基台１００と加圧部１０１との間に、下から順にクッション材１０２、ステンレス板１０３、厚み０．１ｍｍのスペーサ１０４、フッ素樹脂からなる厚み１２μｍの離型フィルム１０５、接着剤付きポリイミドフィルム１０６、評価対象のサンプル１０７、ステンレス板１０８およびクッション材１０９を配置した。クッション材１０２および１０９は、目付重量１９０ｇ／ｍ^２のクラフトペーパーを５枚重ねたものを用いた。

厚み０．１ｍｍのスペーサは幅０．５ｍｍのスリットを有している。したがって、下方のステンレス板１０３とその上のスペーサ１０４とにより、０．１ｍｍの段差（凹凸）が形成される。加圧部１０１によって評価対象サンプル１０７を下方に押圧し、熱を加えることにより、ポリイミドフィルム１０６に付着した接着剤を硬化させた。その際、段差部分におけるポリイミドフィルム１０６に付着した接着剤のボイドの発生状況から凹凸追従性を評価した。

評価のためのプレス条件は、以下の通りであった。

温度：２００℃
圧力：２ＭＰａ
加圧時間：温間で６０分＋冷間で１５分
図１１は、プレス１回後のポリイミドフィルム１０６の段差部の写真である。

図１１に示す写真を参照すると、実施例サンプル１〜４では、段差部（凹部）にもサンプル１０７が入り込み、スペーサ１０４のスリットの下に位置するステンレス板１０３に適正な圧力を加えていることが認められる。言い換えれば、良好な凹凸追従性が認められる。

他方、比較例サンプル１〜５を見ると、比較例サンプル１〜３では段差部（凹部）にボイドが発生しており、段差部に適正な圧力が付与されていないことが認められる。言い換えれば、凹凸追従性に劣ることが認められる。比較例サンプル４および５では、プレス１回後の状態であれば、ボイドが発生しておらず、良好な凹凸追従性が認められる。

図１２は、プレス５０回後のポリイミドフィルム１０６の段差部の写真である。実施例サンプル１〜４では、５０回のプレス後でも、スペーサ１０４のスリットの下に位置するステンレス板１０３に適正な圧力を加えていることが認められた。言い換えれば、５０回のプレス後においても、良好な凹凸追従性が認められた。

１回目のプレスで良好な凹凸追従性を示した比較例サンプル４および比較例サンプル５については、５０回のプレスを行うことができなかった。具体的には、比較例サンプル４については、プレス１回目で塑性変形し、使用不可の状態になった。比較例サンプル５については、プレス２回目で良好な凹凸追従性が認められたが、ゴムがちぎれ、使用不可の状態となった。

［評価対象サンプルの構造および凹凸追従性］
評価対象サンプルの構造および凹凸追従性の評価結果を以下の表２に示す。

[実施例サンプル１および比較例サンプル３の断面写真]
図１３は、図５に示した構造の実施例サンプル１の断面写真である。繊維−ゴム複合体シートの両面に、５０μｍ厚のフッ素ゴム層を介して１２μｍのフッ素フィルムが貼り合わされている。

図１４は、実施例サンプル１のコア層である繊維−ゴム複合体シートの厚さ方向の拡大断面写真であり、図１５は、平面方向の拡大断面写真である。これらの断面写真から明らかなように、ランダムに配向した多数本のガラス繊維間の空隙にフッ素ゴムが入り込み、さらにフッ素ゴム中に多数の独立気孔が形成されている。独立気孔のサイズ（最大径）は、１５〜１１５μｍ程度である。

図１６は、比較例サンプル３の繊維−ゴム複合体シートの平面方向の拡大写真である。多数のガラス繊維間にフッ素ゴムが含浸し、連続気孔が形成されていることがわかる。この複合体シートの空隙率は８５％であり、ゴムに対する繊維材料の体積比率は１／２．２である。

[熱プレス用クッション材の種々の形態］
本発明に係る熱プレス用クッション材の形態としては、種々のものが考えられる。一つの形態は、図１に示したように、多数の繊維１からなる繊維材料と、繊維１間の空隙に入り込んだゴム２と、ゴム２中に分散して存在する独立気孔３とを備えた繊維−ゴム複合体シートである。

他の形態として、図１に示した構造の繊維−ゴム複合体シートの両面に極薄フッ素ゴムを介してフッ素フィルムを貼り合わせたもの、図１に示した構造の繊維−ゴム複合体シートの片面または両面に表層材を貼り合わせたもの、図１に示した構造の繊維−ゴム複合体シートを複数含み、それらの間に不織布層、織布層、ゴム層等を介在させたものが考えられる。

図１９は、本発明の他の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。図示する熱プレスクッション材１２０は、図１に示した構造と同じ繊維ゴム複合層１２１と、繊維ゴム複合層１２１の上方に位置する上部ゴム層１２２と、繊維ゴム複合層１２１の下方に位置する下部ゴム層１２３と、上部ゴム層１２１の表面に配置された上部フッ素フィルム１２４と、下部ゴム層１２３の裏面に配置された下部フッ素フィルム１２５とを備える。

繊維ゴム複合層１２１は、ランダムに配向した多数本の繊維１からなる繊維材料と、この繊維材料の繊維１間の空隙に入り込んだゴム２と、このゴム２中に分散して存在する独立気孔３とを含む。上部ゴム層１２２は、繊維材料の層の上方に位置し、内部に分散して存在する独立気孔３を含む。下部ゴム層１２３は、繊維材料の層の下方に位置し、内部に分散して存在する独立気孔３を含む。

上部フッ素フィルム１２４および下部フッ素フィルム１２５は、熱プレス用クッション材の表面層および裏面層を形成するものであり、耐熱性を有している。図示した実施形態では、耐熱性フィルムとしてフッ素フィルムを用いたが、他の材質からなる耐熱性フィルムを用いてもよい。

図１９に示した構造の実施形態の場合、熱プレス用クッション材を繰り返して使用しても良好な凹凸追従性を維持するようにするために、独立気孔３を内部に分散させている全体ゴム２に対する繊維材料の体積比率を、１／７５以上、１／１５未満にするのが好ましい。ゴム２に対する繊維材料の体積比率が１／７５未満の場合、熱プレス用クッション材１２０の補強性が不十分となり、繰り返して使用した場合に熱プレス用クッション材に伸びやちぎれ等が発生するおそれがある。ゴム２に対する繊維材料の体積比率が１／１５以上の場合、凹凸追従性が不十分となる。図１９に示した構造の場合、ゴムに対する繊維材料の体積比率は、より好ましくは、１／６０以上、１／２０未満である。

また、図１９に示した構造の熱プレス用クッション材１２０の場合、熱プレス用クッション材の気孔率（空隙率）は、体積基準で、１５〜７０％が望ましい。気孔率が１５％に満たない場合、凹凸追従性が不十分となる。気孔率が７０％を超えた場合、凹凸追従性は十分であるが、復元性が悪くなり、繰り返して使用した場合に経時変化が大きくなり、著しい凹凸の跡残りが発生する。また、上下のゴム層（ゴム―独立気孔）１２２，１２３の強度低下により、表面クラックやちぎれ等が発生するおそれがある。図１９に示した構造の場合、熱プレス用クッション材の気孔率の下限値は、より好ましくは２０％であり、気孔率の上限値は、より好ましくは６０％である。

繊維ゴム複合層（繊維−ゴム−独立気孔）１２１の構成比率に注目すると、ゴムに対する繊維材料の体積比率を、１／１５以上、１／２未満にするのが好ましく、より好ましくは１／１３以上、１／３未満である。体積比率が１／１５未満の場合、補強性が不十分となり、熱プレス用クッション材に伸びやちぎれ等が発生するおそれがある。体積比率が１／２以上の場合、熱プレス用クッション材の凹凸追従性が悪化する。

繊維ゴム複合層１２１と上下のゴム層１２２，１２３との厚みの比率に注目すると、上下のゴム層の合計厚みに対する繊維ゴム複合層１２１の厚みの比率を、１／７〜１／１．５の範囲にするのが好ましく、より好ましくは１／６〜１／２である。この厚みの比率が１／７未満の場合、熱プレス用クッション材の補強性が不十分となり、熱プレス用クッション材に伸びやちぎれ等が発生するおそれがある。厚みの比率が１／１．５を超えた場合、熱プレス用クッション材の凹凸追従性が不十分となる。

図１９に示した構造の熱プレス用クッション材１２０は、以下の工程を経て製造される。

図２０に示すように、まず、ランダムに配向した多数の繊維１からなる繊維シート１０と、内部に熱膨張性マイクロカプセル３０を分散配置した未加硫ゴムシート２０と、２枚のフッ素フィルム１２４，１２５とを用意する。一つの実施形態では、未加硫ゴムシート２０を２枚用意し、この２枚の未加硫ゴムシート２０で繊維シート１０を挟むように重ね合あせる。繊維シート１０は、不織布または紙の形態のものを用いることができるが、特に湿式抄紙法によって作られた紙の形態のものを用いるのが好ましい。紙の場合、繊維が面方向にランダムに配向しているので、面内の均一性を得ることができる。なお、未加硫ゴム２１およびマイクロカプセル３０を繊維１間の空隙に入り込ませるためには、繊維シート１０は、空隙率が８４〜９９％のものを用いるのが好ましい。

上方の未加硫ゴムシート２０の表面に一方のフッ素フィルム１２４を配置し、下方の未加硫ゴムシート２０の裏面に他方のフッ素フィルム１２５を配置する。

図２０に示すように重ね合わせた上下のフッ素フィルム１２４，１２５、上下の未加硫ゴムシート２０および繊維シート１０を上下から加圧して全体を一体化させる。この加圧処理は、全体を適切な温度に昇温して行う。一つの実施形態では、積層構造全体を１１０℃の温度で０．７ＭＰａの圧力をかけて３０分間維持し、その後１９０℃まで昇温し、この１９０℃の温度で０．７ＭＰａの圧力をかけて５０分間維持し、その後、圧力を維持したままで１０分間冷却する。

上記の加熱加圧処理により、図１９に示すように、上下の未加硫ゴムシート２０の一部がそれぞれ繊維シート１０の多数の繊維１間の空隙に入り込む。同様に、上下の未加硫ゴム２０中に分散していたマイクロカプセル３０の一部も、繊維シート１０の多数の繊維１間の空隙に入り込む。温度が低い状態では、マイクロカプセル３０は、まだ膨張していない。

加圧処理は、上下の未加硫ゴムシート２０の残りの部分を繊維シート１０内に入り込ませず、繊維シート１０の上下に位置させるように行う。

温度を上げていくと、熱膨張性マイクロカプセル３０が膨張して独立気孔３を形成する。独立気孔３は、繊維ゴム複合層１２１の内部、上部ゴム層１２２の内部および下部ゴム層１２３の内部に存在する。

さらに温度を上げてゆくと、未加硫ゴム２１が加硫し、加硫ゴム２となる。

[実施例サンプル５]
Ａ．材料の準備
ランダムに配向した多数のガラス繊維からなる繊維材料シート（ガラスペーパー）を用意した。使用したガラスペーパーは、オリベスト株式会社製の「グラベストＳＹＳ−８０」であり、その厚みが０．５７ｍｍ、目付重量が８０ｇ／ｍ^２、空隙率が９５％であった。

熱膨張性マイクロカプセルを用意した。使用した熱膨張性マイクロカプセルは、日本フィライト株式会社製の「エクスパンセル９２０−ＤＵ１２０」である。実施例サンプル１で使用した熱膨張性マイクロカプセルは「エクスパンセル９２０−ＤＵ４０」であった。これらの熱膨張性マイクロカプセルを比較すると、以下の相違がみられる。

（ａ）エクスパンセル９２０−ＤＵ４０
粒子径（膨張前）：１０〜１６μｍ
熱膨張開始温度：１２３〜１３３℃
熱膨張Ｍａｘ温度：１６８〜１７８℃

（ｂ）エクスパンセル９２０−ＤＵ１２０
粒子径（膨張前）：２８〜３８μｍ
熱膨張開始温度：１２３〜１３３℃
熱膨張Ｍａｘ温度：１９４〜２０６℃

質量基準で、フッ素ゴム１００部に対して熱膨張性マイクロカプセル（エクスパンセル９２０−ＤＵ１２０）５部を配合し、混練して厚さ０．７５ｍｍの未加硫フッ素ゴムシートを２枚準備した。各未加硫フッ素ゴムシート２０中には、熱膨張性マイクロカプセル３０が分散配置されている。

厚み１２μｍのフッ素フィルム２枚を準備した。

図２０に示すように、ガラスペーパーからなる繊維材料シート１０を２枚の熱膨張性マイクロカプセル配合の未加硫ゴムシート２０で挟み込み、一方の未加硫ゴムシート２０の表面に一方のフッ素フィルム１２４を配置し、他方の未加硫ゴムシート２０の裏面に他方のフッ素フィルム１２５を配置した。この積層構造体を熱プレスで加圧して一体化した。

加圧条件は、以下の通りであった。すなわち、まず、積層構造体を１１０℃の温度まで昇温し、その温度で０．７ＭＰａの圧力で加圧した状態で３０分間保持した。その後、圧力を維持したまま、２０分かけて積層構造体を１９０℃の温度まで昇温し、その温度で５０分間保持した。その後、圧力を維持したまま１０分かけて常温まで冷却した。

上記１１０℃での加圧処理の過程で、まず、熱膨張性マイクロカプセル３０を含む未加硫ゴムシート２０中の未加硫ゴム２１の一部および熱膨張性マクロカプセル３０の一部が繊維シート１０の多数の繊維１間の空隙に入り込んだ。加圧処理は、上下の未加硫ゴムシート２０の残りの部分を繊維シート１０内に入り込ませず、繊維シート１０の上下に位置させるように行った。

熱膨張性マイクロカプセルは、１１０℃から１９０℃にまで昇温する過程で膨張し、繊維ゴム複合層１２１中および上下のゴム層１２４，１２５中に独立気孔を形成した。

積層構造体を１９０℃の温度に保持している間に、未加硫のフッ素ゴムは加硫した。その後、フッ素ゴムの特性を向上させるために、積層構造体に対して２３０℃で５時間保持するベーキングを行った。

上記のようにして作成した実施例サンプル５の熱プレス用クッション材は、図１９に示す構造を有する。実施例サンプル５の厚みは、２．３４ｍｍであった。また、独立気孔３を内部に分散させている全体ゴム２に対する繊維材料の体積比率は、１／４８であり、クッション材全体の気孔率は、体積基準で、３５％であった。

［実施例サンプル５の写真］
図２１は、図１９に示した構造の実施例サンプル５の断面写真である。写真から明らかなように、厚み方向の中央に位置する繊維ゴム複合層（ゴム＋繊維＋独立気孔）中に独立気孔が存在し、上下のゴム層（ゴム＋独立気孔）中にも独立気孔が存在している。

［実施例サンプル５と実施例サンプル１との対比］
実施例サンプル５が実施例サンプル１と異なっているのは、以下の点である。
（ａ）実施例サンプル１では、繊維ゴム複合層（繊維−ゴム複合体シート）５０の上下に位置するフッ素ゴム層５１中には独立気孔が存在していない。それに対し、実施例サンプル５では、繊維ゴム複合層１２１の上下に位置するゴム層１２２，１２３中に独立気孔が存在している。
（ｂ）製造過程において、実施例サンプル１では、繊維ゴム複合層（繊維−ゴム複合体シート）５０の表面および裏面に厚み５０μｍのフッ素ゴムシート５１を貼り合せたものであるが、実施例サンプル５では、上下に位置するフッ素ゴムシート２０の一部が繊維材料シート（ガラスペーパー）１０の繊維間の空隙に入り込んで繊維ゴム複合層１２１を形成し、残りの部分が上下のゴム層１２２，１２３を形成している。
（ｃ）実施例サンプル１では、使用した熱膨張性マイクロカプセル「エクスパンセル９２０−ＤＵ４０」の膨張前の粒子径が１０〜１６μｍであるのに対し、実施例サンプル５では、使用した熱膨張性マイクロカプセル「エクスパンセル９２０−ＤＵ１２０」の膨張前の粒子径が２８〜３８μｍである。そのため、実施例サンプル５の独立気孔のサイズは、実施例サンプル１の独立気孔よりも大きい。

実施例サンプル５は、実施例サンプル１に比べて、繰り返しの使用に対する厚み減少率が小さく、また、より大きな段差に対する凹凸追従性に優れている。

［実施例サンプル１および実施例サンプル５の厚み減少率、空隙率の減少の程度、凹凸追従性の対比］
実施例サンプル１および実施例サンプル５に対して、プレス試験により、繰り返しのプレスに対する厚みの変化および空隙率の変化を測定するとともに、それらの凹凸追従性を評価した。試験に使用したプレスの構成は、図１０に示したものと実質的に同じであるが、スペーサ１０４の厚みを変更した。すなわち、今回の試験で使用したスペーサ１０４は、その厚みが０．２ｍｍであり、０．５ｍｍのスリットを有している。

評価のためのプレス条件は、以下の通りであった。

温度：２００℃
圧力：２ＭＰａ
加圧時間：温間で６０分＋冷間で１５分
実施例サンプル１および実施例サンプル５に対する測定結果および評価結果を以下の表３に示す。

実施例サンプル１では、初期（プレス回数が０）の厚みが１．３２ｍｍであり、プレス５０回後の厚みが０．９８ｍｍであった。実施例サンプル５では、初期の厚みが２．３４ｍｍであり、プレス５０回後の厚みが２．１８ｍｍであった。

厚み減少率（［初期厚み−プレス５０回後の厚み］／初期厚み）を比較すると、実施例サンプル１が約２６％であり、実施例サンプル５が約７％であった。

空隙率をみると、実施例サンプル１では、初期の値が５０％であり、プレス５０回後の値が３２％であり、１８％の減少が見られた。実施例サンプル５では、初期の値が３５％であり、プレス５０回後の値が３０％であり、５％の減少が見られた。

図２２は、図１０に示すポリイミドフィルム１０６の段差部の写真である。スペーサ１０４の厚みは０．２ｍｍなので、段差の大きさは、０．２ｍｍである。プレス１回後の写真を見ると、実施例サンプル１では、ボイドの発生が見られた。それに対して、実施例サンプル５では、５０回のプレス後であっても、ボイドの発生は見られなかった。この結果から、実施例サンプル５は、実施例サンプル１に比べて、大きな段差（例えば、０．２ｍｍ）に対する凹凸追従性が優れていることが認められる。

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

この発明は、長期の使用に亘って良好な凹凸追従性を発揮する熱プレス用クッション材として有利に利用され得る。

１ 繊維、２ ゴム、３ 独立気孔、１０ 繊維材料シート、２０ 未加硫ゴムシート、２１ 未加硫ゴム、３０ 熱膨張性マイクロカプセル、４０ 熱膨張性マイクロカプセル配合未加硫フッ素ゴムシート、４１ ガラスペーパー、５０ 繊維−ゴム複合体シート、５１ フッ素ゴムシート、５２ フッ素フィルム、６０ 繊維−ゴム複合体シート、６１ フッ素ゴムシート、６２ フッ素フィルム、７０ 繊維−ゴム複合体シート、７１ アラミドクロス、７２ フッ素ゴム、７３ フッ素フィルム、８０ クラフトペーパーを重ねた積層体、８１ 熱可塑性フィルム、９０ フッ素ゴムシート、９１ 独立気孔、１００ 基台、１０１ 加圧部、１０２ クッション材、１０３ ステンレス板、１０４ スペーサ、１０５ 離型フィルム、１０６ 接着剤付きポリイミドフィルム、１０７ 評価対象サンプル、１０８ ステンレス板、１０９ クッション材、１２０ 熱プレス用クッション材、１２１ 繊維ゴム複合層、１２２ 上部ゴム層、１２３ 下部ゴム層、１２４ 上部フッ素フィルム、１２５ 下部フッ素フィルム。

Claims (14)

1. ランダムに配向した多数本の繊維からなる繊維材料と、
   前記繊維材料の繊維間の空隙に入り込んだゴムと、
   前記ゴム中に分散して存在する独立気孔とを備える、熱プレス用クッション材。
2. 前記ゴムに対する前記繊維材料の体積比率が、１／１５以上、１／７．５未満であり、当該熱プレス用クッション材の気孔率が、体積基準で、１５〜７０％である、請求項１に記載の熱プレス用クッション材。
3. 前記独立気孔は、前記ゴム中に分散配置された熱膨張性マイクロカプセルが膨張して形成されたものである、請求項１または２に記載の熱プレス用クッション材。
4. 前記繊維材料は、ガラス、ロックウール、炭素、ポリベンザゾール、ポリイミド、芳香族ポリアミドおよびポリアミドからなる群から選択された１種または２種以上の材料を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱プレス用クッション材。
5. 前記ゴムは、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た１種または２種以上の材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱プレス用クッション材。
6. 前記ゴムは、前記繊維材料の層の上方および下方のいずれか一方側に位置する一方側ゴム層を含み、
   前記一方側ゴム層は、内部に分散して存在する独立気孔を備える、請求項１に記載の熱プレス用クッション材。
7. 前記ゴムは、前記繊維材料の層の上方および下方の他方側に位置する他方側ゴム層を含み、
   前記他方側ゴム層は、内部に分散して存在する独立気孔を備える、請求項６に記載の熱プレス用クッション材。
8. 前記ゴムに対する前記繊維材料の体積比率が、１／７５以上、１／１５未満であり、
   当該熱プレス用クッション材の気孔率が、体積基準で、１５〜７０％である、請求項７に記載の熱プレス用クッション材。
9. 前記上下のゴム層の合計厚みに対する前記繊維材料の層の厚みの比率は、１／７〜１／１．５である、請求項７または８に記載の熱プレス用クッション材。
10. ランダムに配向した多数の繊維からなる繊維材料シートと、内部に熱膨張性マイクロカプセルを分散配置した未加硫ゴムシートとを重ね合せる工程と、
    重ね合せた前記繊維材料シートと前記未加硫ゴムシートとを加圧して、前記未加硫ゴムシート中の未加硫ゴムおよびマイクロカプセルを前記繊維材料シートの繊維間の空隙に入り込ませて一体化する工程と、
    前記一体化した複合体を加熱して、前記マイクロカプセルを膨張させて独立気孔を形成する工程と、
    前記一体化した複合体を加熱して複合体中の未加硫ゴムを加硫する工程とを備える、熱プレス用クッション材の製造方法。
11. 前記重ね合せる工程は、前記未加硫ゴムシートを前記繊維材料シートの２枚で挟み込むことを含む、請求項１０に記載の熱プレス用クッション材の製造方法。
12. 前記繊維材料シートと前記未加硫ゴムシートとを加圧によって一体化する工程を、第１の温度で行い、
    前記独立気孔を形成する工程を、前記第１の温度よりも高い第２の温度で行い、
    前記加硫する工程を、前記第２の温度よりも高い第３の温度で行う、請求項１０または１１に記載の熱プレス用クッション材の製造方法。
13. 前記重ね合わせる工程は、前記繊維材料シートを前記未加硫ゴムシートの２枚で挟み込むことを含む、請求項１０に記載の熱プレス用クッション材の製造方法。
14. 前記一体化する工程は、前記マイクロカプセルを含む前記未加硫ゴムシートの一部を前記繊維材料シートの繊維間の空隙に入り込ませ、残りの部分を前記繊維材料シートの外に位置させることを含む、請求項１３に記載の熱プレス用クッション材の製造方法。