KR100777548B1 - 열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법과 적층판의 제조 방법 - Google Patents

열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법과 적층판의 제조 방법 Download PDF

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아키라 요시다
타카미츠 오제키
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야마우치 가부시키가이샤
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Abstract

열 프레스용 쿠션재는, 섬유 웹(4)으로 이루어지는 부직포를 구비한다. 섬유 웹(4)은, 상대적으로 낮은 연화 온도를 갖는 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유(4a)와, 상대적으로 높은 연화 온도를 갖는 내열성의 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유(4b)를 포함한다. 부직포는, 제 1 성분의 연화 온도 이상이며 제 2 성분의 연화 온도보다 낮은 온도에서 압축 처리되어 있다.
섬유 웹, 부직포, 쿠션재, 적층재, 피복재

Description

열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법과 적층판의 제조 방법{Cushioning Material For Heat Press}
본 발명은, 열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법과 해당 쿠션재를 이용한 적층판의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 동장(銅張) 적층판, 플렉시블 프린트 기판, 다층판 등의 프린트 기판이나, IC 카드, 액정 표시판, 세라믹스 적층판 등의 정밀 기기 부품(이하, 본 발명에서 「적층판」이라고 칭한다)을 제조하는 공정에서, 대상 제품을 프레스 성형이나 열압착할 때에 사용되는 열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법과 해당 쿠션재를 이용한 적층판의 제조 방법에 관한 것이다.
프린트 기판 등의 적층판의 제조에 있어서, 프레스 성형이나 열압착의 공정에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이 프레스 대상물인 적층판 재료(19)를, 가열·가압 수단으로서의 열반(20) 사이에 끼워 넣고, 일정한 압력과 열을 가하는 방법이 이용된다. 정밀도가 좋은 성형품을 얻기 위해서는, 열 프레스에 있어서, 적층판 재료(19)에 가하여지는 열과 압력을 전면에 걸쳐서 균일화할 필요가 있다. 이와 같은 목적으로, 열반(20)과 적층판 재료(19) 사이에 평판형상의 쿠션재(21)를 개재시킨 상태에서 열 프레스가 행하여지고 있다.
여기서, 쿠션재(21)에 요구되는 특성으로서는, 열반(20)이나 적층판 재료(19)가 갖는 요철을 흡수하는 쿠션성, 열반(20)의 온도 얼룩을 흡수하는 온도 완화성, 균일한 온도와 압력을 적층판 재료(19)에 전달하기 위한 쿠션재(21) 자체의 판두께 정밀도, 면 내 전체에 걸쳐서 균일한 압력을 적층판 재료(19)에 전달함과 함께 프레스에 반복 사용한 경우에도 일정한 안정된 물성을 유지하는 두께 복원성 등을 들 수 있다.
열 프레스용 쿠션재(21)로서는, 크라프트 종이, 유기 또는 무기 섬유를 바인더로 결합한 것, 고무, 부직포, 고무와 부직포와의 적층체 등, 다양한 종류의 것이 사용되고 있다. 크라프트 종이 이외는, 기본적으로는 복수회의 프레스에 반복 사용된다. 그 중에서도, 부직포를 이용한 쿠션재(21)는, 열반 및 적층판 재료의 두께 얼룩을 흡수하는 성능이 우수하기 때문에, 판두께 정밀도가 요구되는 적층판이나 요철이 있는 적층판의 프레스 성형 등, 균일한 가압력을 적층판 재료(19)의 전면에 가할 필요가 있는 경우에 특히 적합하다.
부직포제의 열 프레스용 쿠션재에 관한 공지 문헌으로서, 일본 특개소55-101224호 공보를 들 수 있다. 일본 특개소55-101224호 공보에는, 배트 섬유와 기포(基布)가 복수 적층되고, 니들 펀치에 의해 일체로 결합되고, 또한 열처리에 의해 마무리된 다층 니들 펠트 쿠션재가 기재되어 있다. 그러나, 부직포제의 쿠션재는, 열 프레스에 반복 사용한 경우에, 구성 섬유의 탄력을 잃음에 의한 경시적인 두께의 감소가 크고, 점차로 쿠션재로서의 기능을 다할 수 없게 된다는 본질적인 문제를 갖고 있다. 또한, 쿠션재의 두께가 감소한 경우, 적층판 재료의 승온 속도가 부적정하게 되고, 적층판에 기포, 판두께 불량, 휘어짐, 긁힘 등의 부적합함이 발생한다는 문제가 있다.
다른 공지 문헌으로서, 일본 특개평4-361012호 공보를 들 수 있다. 일본 특개평4-361012호 공보에는, 부직포에 내열성 수지를 함침하여 가열 가압한 열 프레스용 쿠션재가 개시되어 있다. 일본 특개평4-361012호 공보에 개시된 쿠션재의 경우, 열 프레스에 반복 사용한 경우의 경시적인 두께의 변화는 적게 할 수 있다. 그러나, 반면, 부직포의 공극 내에 내열성 수지가 깊숙이 파고들고 부직포의 형태를 굳히여 버리기 때문에, 부직포의 특성을 손상시키고, 쿠션성이 나빠져 버린다는 문제가 있다.
또 다른 공지 문헌으로서, 일본 특개평10-58473호 공보를 들 수 있다. 일본 특개평10-58473호 공보에는, 열 프레스 성형 온도 내에 유리 전이 온도가 있고, 성형 온도 이상의 온도 영역에 연화점, 융점 또는 분해점이 있는 열가소성 섬유를 이용한 펠트체를, 그 구성 섬유의 연화점, 융점 또는 분해점 이내의 온도로 열 세트한 쿠션재가 개시되어 있다. 이와 같은 열가소성 섬유로서, 폴리페닐렌술파이드 수지로 이루어지는 PPS 섬유 등이 구체적으로 예시되어 있다. 또한, 열 세트는, 프리한 상태가 저가압의 상태에서 행하여질 필요가 있다고 되어 있다. 일본 특개평10-58473호 공보에 기재된 쿠션재의 경우, 열 세트한 때의 프리한 상태가 일종의 형상 기억성으로서 작용하여, 열 프레스에서의 사용시에 두께 회복성을 갖고서 균일한 가압 전달 성능을 얻을 수 있다. 그러나, 일본 특개평10-58473호 공보에 기재된 쿠션재는, 일본 특개소55-101224호 공보에 기재된 쿠션재와 마찬가지로 공극을 많이 포함하고 있기 때문에, 역시 경시적인 두께의 감소는 피할 수 없다고 생각된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열 프레스에 반복 사용한 경우에도 경시적인 두께의 감소가 적고 물성적으로 장기간 안정되어 있고, 게다가 열 프레스에서의 사용시에는 양호한 쿠션성을 발휘할 수 있는 열 프레스용 쿠션재 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 열 프레스용 쿠션재를 개량함에 의해, 정밀도가 좋은 적층판을 제조할 수 있는 적층판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 열 프레스용 쿠션재는, 섬유 웹(web)으로 이루어지는 부직포를 구비한 것으로서, 다음의 것을 특징으로 한다.
즉, 하나의 실시 형태에서는, 섬유 웹이, 상대적으로 낮은 연화 온도를 갖는 제 1 성분과, 상대적으로 높은 연화 온도를 갖는 내열성의 제 2 성분을 포함하고, 부직포가, 제 1 성분의 연화 온도 이상이고 제 2 성분의 연화 온도보다 낮은 온도에서 압축 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 실시 형태의 경우, 예를 들면, 제 1 성분은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 저융점 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌술파이드으로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이고, 제 2 성분은, 나일론66, 폴리 벤조 옥사졸, 폴리 벤조 이미다졸, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술파이드, 폴리테트라플루오로 에틸렌, 폴리 에테르 에테르 케톤, 페놀으로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이다. 어떤 재료의 조합라도, 바람직하게는, 제 1 성분의 연화 온도는 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 낮고, 제 2 성분의 연화 온도는 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 높다.
다른 실시 형태에서는, 섬유 웹이, 연화 온도를 갖는 제 1 성분과, 연화 온도를
갖지 않는 내열성의 제 2 성분을 포함하고, 부직포가, 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도에서 압축 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 다른 실시 형태의 경우, 예를 들면, 제 1 성분은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 저융점 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌술파이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이고, 제 2 성분은, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아릴레이트, 금속, 카본, 실리카, 유리, 세라믹스로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이다. 이 경우, 바람직하게는, 제 1 성분의 연화 온도는, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 낮다.
상기 열 프레스용 쿠션재는, 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른, 압축 부직포를 구비한 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법은, 연화 온도를 갖는 열가소성의 제 1 성분과, 제 1 성분의 연화 온도보다 높은 연화 온도를 갖든지 또는 연화 온도를 갖지 않는 내열성의 제 2 성분을 포함하는 섬유 웹으로 이루어지는 부직포를 준비하는 공정과, 이 부직포를 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도로 압축하는 공정과, 이 부직포를, 압축 상태를 유지한 채로 제 1 성분의 연화 온도보다 낮은 온도로 냉각하는 공정과, 냉각 후에, 이 부직포에 대한 압축 상태를 개방하는 공정을 구비한다.
압축 부직포를 제조할 때, 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 섬유 웹으로 이루어지는 부직포를 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도에서 압축함에 의해, 제 1 성분이 연화 또는 용융한 상태에서 부직포가 압축된다. 제 2 성분은 압축 처리 온도보다 높은 연화 온도를 갖든지 또는 연화 온도를 갖지 않기 때문에, 압축 처리하여도 제 2 성분은 탄성 복원력을 유지하고 있다. 다음에, 압축 상태를 유지한 채로 제 1 성분의 연화 온도보다 낮은 온도로 냉각함에 의해, 제 1 성분이 고화되고, 고화된 제 1 성분이 탄성 복원력을 유지한 채의 제 2 성분을 압축 상태로 구속하기 때문에, 그 후 압축을 개방하여도, 부직포의 압축 상태는 유지된다. 따라서, 본 발명에 의한 열 프레스용 쿠션재는, 종래의 부직포제 쿠션재에 비하여 초기부터 압축 상태로 되어 있기 때문에, 사용에 의한 경시적인 두께의 감소가 적고, 물성적으로 장기간 안정되어 있다.
열 프레스 성형은, 열반과 프레스 대상물인 적층판 재료 사이에 쿠션재를 개재시킨 상태에서, 가압하면서 가열함에 의해 행하여진다. 이 때 적층판 재료의 프리프레그(prepreg)는 유동 상태를 경유하여 소정의 형상으로 경화한다. 그 후, 가압 상태인 채로 냉각되고, 프레스가 개방된다. 본 발명에 의한 쿠션재는, 사용시에 열 프레스 성형 온도로 가열되면, 부직포 중 제 1 성분이 연화 또는 용융하고, 압축 상태의 제 2 성분이 구속으로부터 풀려서 두께 회복성을 발휘한다. 이 두께 회복성에 의해, 열반이나 프레스 대상물의 두께 얼룩을 흡수하여 균일한 가압력을 전달할 수 있다. 그 후, 가압 상태인 채로 냉각되고, 프레스가 개방된 때에는, 쿠션재는 재차 압축 상태에서 고정된 상태로 되어 있다.
상기 섬유 웹은, 하나의 형태로서, 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유와, 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유를 혼합한 것으로 된다. 이 경우, 제 1 섬유와 제 2 섬유의 혼합 비율은, 질량 비율로 5/95 내지 70/30으로 하는 것이 바람직하다. 제 1 섬유의 혼합 비율이 너무 적으면, 압축 상태에서 제 2 섬유를 충분히 구속할 수가 없게 된다. 한편, 제 2 섬유의 혼합 비율이 너무 적고, 제 1 섬유의 혼합 비율이 너무 많으면, 사용시의 두께 회복 성능이 불충분하게 되는데다가, 제 1 섬유의 융해물이 쿠션재의 밖으로 나와 악영향을 미칠 우려가 있다. 보다 바람직하게는, 제 1 섬유와 제 2 섬유의 혼합 비율은, 질량 비율로 10/90 내지 70/30이다.
바람직하게는, 제 1 섬유는, 제 1 성분으로 이루어지는 심부(芯部)와, 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심(芯)을 넣은 구조를 갖는다. 이와 같은 칼집에 심을 넣은 구조의 섬유는, 프레스 성형시의 가열에 의해, 심부의 연화에 의해 섬유 전체가 연화하고, 제 2 섬유의 구속을 개방한다. 또한, 낮은 연화 온도를 갖는 심부가 내열성의 피복부로 덮여져 있기 때문에, 쿠션재의 사용에 의해 제 1 섬유의 융해물이 나오는 것을 방지할 수 있다.
또한, 섬유 웹은, 다른 형태로서, 제 1 성분으로 이루어지는 심부와, 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 섬유만으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 섬유 자체가 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하고 있기 때문에, 프레스 성형시의 가열에 의해 섬유의 심부가 연화하고, 피복부의 구속을 개방한다. 연화 또는 용융한 심부의 스며나옴을 억제하는 관점에서, 예를 들면, 다음과 같은 점을 고려하여 재질을 선택한다. 고려하여야 할 점의 하나는, 예를 들면, 피복부에 대해, 내열성에 우수하고, 또한 물리적 강도가 높고, 게다가 탄성 복원력에 우수한 재질의 것을 선택한다. 고려하여야 할 다른 하나는, 예를 들면, 심부를 형성하는 재료의 연화 온도와 열 프레스 성형 온도와의 차가 너무 커지지 않도록 하는 것이다.
상기한 어느 형태에서도, 부직포는, 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 섬유 웹을, 제 2 성분과 동등한 성분으로 이루어지는 직포와 함께 니들 펀치한 것이 바람직하다. 그렇게 함에 의해, 부직포의 치수 안정성이 좋아진다. 또한, 「제 2 성분과 동등한 성분」이란, 제 1 성분보다 높은 연화 온도를 갖는 내열성 성분인 것, 또는 연화 온도를 갖지 않는 내열성 성분인 것을 의미한다.
본 발명에 의한 열 프레스용 쿠션재는, 상기한 압축 부직포 상에 표면 피복재를 적층한 적층 구조로 할 수 있다.
본 발명에 의한 적층판의 제조 방법은, 적층판 재료와 가열·가압 수단 사이에 평판형상의 쿠션재를 개재시킨 상태에서 가열·가압 처리하는 적층판의 제조 방법으로서, 쿠션재는, 상기 압축 부직포를 구비한 열 프레스용 쿠션재인 것을 특징으로 한다. 압축 부직포를 구비한 쿠션재를 이용하여 적층판을 제조하기 때문에, 전술한 바와 같이 쿠션재의 경시적인 두께의 감소가 적다. 그 때문에, 프레스를 반복하여도 장기간에 걸쳐서 적정 승온 속도로 적층판을 제조할 수 있다. 열 프레스 성형은, 열반과 프레스 대상물인 적층판 재료 사이에 쿠션재를 개재시킨 상태에서, 가압하면서 가열함에 의해, 적층판 재료의 프리프레그가 유동 상태를 경유하여 소정의 형상으로 경화한다. 그 때, 승온의 도중에, 우선 쿠션재에 포함되는 제 1 성분이 연화하고, 쿠션재에 두께 회복성이 나타난다. 더욱 승온을 계속하면, 적층판 재료의 프리프레그가 유동성을 갖게 되는데, 이 때 쿠션재는 두께 회복성을 갖고 있기 때문에, 열반이나 적층판 재료의 두께 얼룩을 흡수하여 균일한 가압력을 적층판 재료에 전달할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의한 적층판의 제조 방법에 의하면, 기포, 판두께 불량, 휘어짐, 긁힘 등이 없는 양질의 적층판을 안정되게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 열 프레스용 쿠션재를 도시하는 단면도.
도 2는 칼집에 심을 넣은 구조의 섬유의 설명도.
도 3은 압축 부직포의 동작 원리를 도해적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 적층판의 제조 방법의 설명도.
도 5는 쿠션재의 쿠션성을 측정하기 위한 장치의 설명도.
도 6은 쿠션재의 단열성을 측정하기 위한 장치의 설명도.
도 7은 일반적인 적층판의 제조 방법의 설명도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 1은, 본 발명에 의한 열 프레스용 쿠션재(1)의 일례를 도시하는 단면도이다. 쿠션재(1)는, 중앙에 위치하는 시트형상의 압축 부직포(2)와 그 상하에 적층된 표면 피복재(3)로 구성되어 있다. 압축 부직포(2)는, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 낮은 연화 온도를 갖는 열가소성의 제 1 성분과, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 높은 연화 온도를 갖든지 또는 연화 온도를 갖지 않는 내열성의 제 2 성분을 포함하는 섬유 웹으로 이루어지는 부직포를, 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도에서 압축 처리한 것이다. 섬유 웹은, 보다 구체적으로는, 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유와, 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유를 혼합한 웹이다. 여기서, 적층판의 프레스 성형 온도는, 통상은 150℃ 내지 300℃의 범위 내이지만, 프레스 대상물인 적층판의 종류나 적층판 제조업자에 의해 다른 온도가 설정된다.
제 1 성분의 종류는, 열 프레스 성형 온도보다 낮은 연화 온도를 갖는 열가소성의 성분이라면 특히 한정은 되지 않는다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 저융점 폴리에스테르(L-PET), 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌술파이드(PPS) 등을 들 수 있고, 이들 중에서 프레스 대상물의 프레스 조건에 응하여 선택할 수 있다.
제 2 성분은, 열 프레스 성형 온도보다 높은 연화 온도를 갖든지 또는 연화 온도를 갖지 않는 내열성의 성분이라면 특히 한정은 되지 않는다. 프레스 성형 온 도보다 높은 연화 온도를 갖는 성분으로서는, 나일론66, 폴리벤즈옥사졸(PBO), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 페놀 등을 들 수 있다. 연화 온도를 갖지 않는 성분으로서는, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아릴레이트, 금속, 카본, 실리카, 유리, 세라믹스 등을 들 수 있다.
제 1 섬유로서, 통상은 상기 제 1 성분의 단일 재료로 이루어지는 섬유가 사용되지만, 제 1 성분을 주체로 하는 섬유의 변형예로서, 도 2에 도시하는 섬유(9)를 사용하여도 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 도 2에 도시하는 섬유(9)는, 제 1 성분으로 이루어지는 심부(10)와, 제 2 성분으로 이루어지는 피복부(11)로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖고 있다. 이와 같이, 섬유(9)는, 주체가 되는 제 1 성분과, 제 2 성분을 복합한 복합 섬유이다. 여기서, 제 1 성분은 열 프레스 성형 온도보다 낮은 연화 온도 특성을 갖는 성분이고, 제 2 성분은 열 프레스 성형 온도보다 높은 연화 온도 특성을 갖는 성분이나, 또는 연화 온도를 갖지 않는 성분이다. 섬유(9)는, 제 1 성분을 주체로 함에 의해, 열 프레스 성형시에 전체로서는 연화하고, 냉각시에 고화하여 제 2 섬유를 구속한다.
제 2 섬유도, 통상은 상기 제 2 성분의 단일 재료로 이루어지는 섬유가 사용되지만, 제 2 성분을 주체로 하는 칼집에 심을 넣은 구조 등의 복합 섬유로 하여도 상관없다. 이 경우, 제 2 섬유는, 제 2 성분을 주체로 함에 의해, 열 프레스 성형시에 전체로서는 연화하지 않고, 제 1 성분으로부터의 구속이 풀려서 두께 회복성을 발휘한다.
또한, 제 1 섬유 및 제 2 섬유의 설명에서 「주체로 하는」성분이란, 제 1 섬유 및 제 2 섬유의 한쪽의 섬유를 칼집에 심을 넣은 구조 등의 복합 구조로 한 경우, 복합 구조를 구성하는 복수 성분 중, 다른쪽의 섬유와는 다른 특징적인 열 특성을 해당 섬유에 발휘시키는 성분을 의미하고 있다.
제 1 섬유 및 제 2 섬유는, 각각 단일한 섬유를 이용하여도 좋고, 2종류 이상의 섬유를 서로 혼합하여도 좋다.
부직포(2)는, 제 1 섬유와 제 2 섬유를 중량 비율로 5/95 내지 70/30의 비율로 혼합한 웹(4)을, 제 2 섬유와 동등한 성분으로 이루어지는 직포(5)와 함께 니들 펀치하고, 다시 제 1 섬유의 연화 온도 이상의 온도에서 압축 처리한 것이다. 압축 처리는, 부직포(2)와 후술하는 표면 피복재(3)를 일체화할 때의 프레스의 과정에서 행할 수 있다.
표면 피복재(3)로서는, 내열성의 유기 또는 무기 재료로 이루어지는 필름, 직포, 지, 박(箔), 시트, 판 등 임의의 것을 용도에 응하여 적절히 이용할 수 있다. 이러한 재료의 편면(片面)에 접착제 등에 의해 접착성을 부여한 것을 부착할 수 있다. 또한, 필름의 한 형태로서, 액상수지를 코팅하여도 좋다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 표면 피복재(3)로서, 유리 직물 기재(7)의 편면(접착면)에 불소고무계의 접착제(6)를 도포하고, 다른면(표면)에 폴리이미드 수지(8)를 코팅한 시트를 나타내고 있다.
쿠션재(1)는, 제 1 섬유의 용융에 의한 스며나옴이나, 부직포의 보풀(毛羽) 등이 문제가 되지 않는 경우에는, 표면 피복재(3)를 생략하여도 상관없다. 또한, 부직포(2) 및 표면 피복재(3) 이외에, 다른 층, 예를 들면 고무, 섬유보강 고무, 섬유보강 수지 등으로 이루어지는 탄성층이나 보강층 등과 적층하여도 상관없다. 다른 층을 적층하는 경우는, 부직포(2)와 표면 피복재(3) 사이에 개재시키거나, 복수의 부직포(2)의 사이에 개재시키거나 할 수 있다.
쿠션재(1)를 구성하는 부직포(2)는, 변형예로서 다음의 구성으로 할 수도 있다. 즉, 도 2에 도시한 칼집에 심을 넣은 구조의 섬유(9)는, 심부(10)가 제 1 성분으로 이루어지고, 피복부(11)가 제 2 성분으로 이루어져 있기 때문에, 섬유(9) 자체가 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하고 있다. 따라서, 부직포(2)로서, 상기 예와 같이 제 1 섬유와 제 2 섬유를 혼합하는 일 없이, 칼집에 심을 넣은 구조의 섬유(9)만을 이용한 웹으로 부직포(2)를 형성하여도 상관없다.
다음에, 쿠션재(1)의 제조 방법에 관해 설명한다. 우선, 제 1 섬유와 제 2 섬유를 질량 비율로 5/95 내지 70/30이 되는 비율로 혼합하여 혼합 웹(4)을 준비한다. 뒤이어서 2층의 혼합 웹(4)의 사이에 보강용의 직포(5)를 배치하고, 니들 펀치를 시행하여 부직포(2)를 작성한다. 다음에, 부직포(2)의 상하에 각각, 별도 준비하여 둔 표면 피복재(3)를 배치하여 적층한다. 여기서, 표면 피복재(3)의 편면(접착면)에는 불소고무계의 감열 접착제(6)가 도포되어 있다. 이 적층재를 핫 프레스에 넣어서, 제 1 섬유의 연화 온도 이상의 온도로 압축한다. 이 가열 가압에 의해, 부직포(2)와 표면 피복재(3)를 접착시키는 동시에 제 1 섬유를 연화시킨다. 계속해서, 압축 상태를 유지한 채로, 수냉(水冷) 등에 의해 제 1 섬유의 연화 온도보다 낮은 온도로 냉각한다. 이로써, 제 1 섬유가 고화되어 압축 상태인 채로 제 2 섬유 를 구속할 수 있다. 최후로 압축 상태를 개방한다. 얻어진 쿠션재(1)의 부직포(2)는, 종래의 쿠션재의 부직포, 즉 제 1 섬유를 포함하지 않고, 내열성의 제 2 섬유만으로 이루어지는 부직포에 비하여 두께가 작은 압축 부직포로 되어 있다.
도 3을 참조하여, 압축 부직포의 동작 원리를 도해적으로 나타낸다. 도 3은, 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유(4a)와, 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유(4b)를 구비한 섬유 웹(4)의 형태의 변화를 도해적으로 도시하고 있고, (a)는 압축 처리 전의 상태, (b)는 압축 처리 후의 상태, (c)는 열 프레스 성형시에 가열된 상태를 나타내고 있다.
도 3은, 동작 원리를 간단하게 나타내기 위해, 제 1 섬유(4a)와 제 2 섬유(4b)를 모식적으로 도시하고 있지만, 실제로는, 제 1 섬유(4a) 및 제 2 섬유(4b)는 랜덤하게 뒤얽혀서 존재하고 있다.
압축 처리 전에는, 제 1 섬유(4a)와 제 2 섬유(4b)가 혼재하고, 섬유 웹(4)은 일정한 두께(T1)를 갖고 있다. 섬유 웹(4)을 제 1 섬유(4a)의 연화 온도 이상의 온도에서 두께 방향으로 압축하면, 전체의 섬유 웹(4)이 압축된 상태에서 제 1 섬유(4a)는 연화하고, 섬유 웹(4)의 두께가 감소한다. 이 때, 압축 처리 온도보다 높은 내열성을 갖고 있는 제 2 섬유는 탄성 회복력을 유지하고 있다. 계속해서, 이 압축 상태를 유지한 채로 제 1 섬유(4a)의 연화 온도보다 낮은 온도로 냉각하면 제 1 섬유(4a)는 재차 고화된다. 그리고 최후로 압축 상태를 개방한다. 이 상태에서는, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 고화된 제 1 섬유(4a)가 제 2 섬유(4b)를 구속하기 때문에, 섬유 웹(4)의 두께는, T1보다도 작은 T2까지 감소한다. 열 프레스 성 형시에 섬유 웹(4)이 제 1 섬유(4a)의 연화 온도 이상으로 가열되면, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 제 1 섬유(4a)가 연화하여 제 2 섬유(4b)에 대한 구속을 풀기 때문에, 제 2 섬유(4b)가 두께 회복성을 발휘하고, 섬유 웹(4)에 대해, 그 두께를 T2보다도 큰 T3까지 증가시키는 두께 회복력이 작용한다. 열 프레스 성형시에는 섬유 웹(4)에 대해 열반에 의한 프레스 압력이 작용하고 있기 때문에, 실제로는, 섬유 웹(4)의 두께가 증가하는 것은 아니지만, 프레스 대상물에 대해서는, 두께(T3)의 섬유 웹(4)이 압축되어 있는 것과 동등한 쿠션성을 발휘한다.
다음에, 적층판의 제조 방법에 관해 설명한다. 본 발명에 의한 쿠션재(1)를 이용하여, 종래와 같은 방법으로 적층판을 제조할 수 있다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 인쇄 회로를 시행한 프리프레그 등으로 이루어지는 성형 전의 적층판 재료(12)와 열반(13, 13) 사이에 본 발명에 의한 쿠션재(1)를 개재시키고, 소정 시간의 가압, 가열, 냉각 및 감압을 시행한다. 이 과정에서, 적층판 재료의 프리프레그가 유동화를 경유하여 경화함으로서 적층판이 제조된다.
[실시예]
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하와 같이 비교 실험을 행하였다. 실험에 이용한 쿠션재는, 전술한 도 1에 도시한 구조이고, 이하와 같이 샘플(1 내지 7)의 쿠션재를 작성하였다. 또한, 각 쿠션재는, 120℃에서 유동을 시작하는 에폭시 수지 프리프레그를 이용한 유리 기재 에폭시 수지 적층판을 190℃로 열 프레스 성형하는 경우에 사용되는 쿠션재를 상정하고 있다.
우선, 제 1 섬유와 제 2 섬유를 소정의 비율로 혼합한 혼합 웹 2층의 사이에 보강용의 직포를 배치하고, 니들 펀치를 시행하여, 평량(坪量) 650g/㎡의 부직포를 작성하였다. 각 재료로는 다음의 것을 사용하였다.
[제 1 섬유]
구조 : 심부가 저융점 폴리에스테르(연화 온도 118℃)로 이루어지고, 피복부가 폴리에스테르(연화 온도 264℃)로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조의 폴리에스테르 섬유
굵기 : 4.4d
섬유 길이 : 51㎜
[제 2 섬유]
구조 : 비열가소성인 메타계 방향족 폴리아미드 섬유
굵기 : 2.2d
섬유 길이 : 51㎜
[보강용 직포]
구조 : 폴리에스테르제 평직 직포(연화 온도 245℃)
평량 : 80g/㎡
여기서, 제 1 섬유와 제 2 섬유의 혼합 비율을 표 1에 표시하는 바와 같이 변화시켜서, 7종류의 부직포를 작성하였다.
[표 1]
제 1섬유와 제 2섬유의 혼합비율(질량 %)
부직포 1 부직포 2 부직포 3 부직포 4 부직포 5 부직포 6 부직포 7
제 1섬유 0 5 10 30 50 70 90
제 2섬유 100 95 90 70 50 30 10
다음에, 각 부직포의 상하에 각각 표면 피복재를 적층하고, 다음의 조건으로 프레스하여 일체화하고, 부직포(1 내지 7)에 대응하는 샘플(1 내지 7)의 열 프레스용 쿠션재를 얻었다.
가열 : 185℃×60분
냉각 : 15분
압 력 : 2MPa
표면 피복재로서는, 두께 0.2㎜의 유리 직물 기재의 편면(접착면)에 불소고무계의 접착제를 도포하고, 다른면(표면)에 폴리이미드 수지를 코팅한 시트을 이용하였다.
각 샘플의 쿠션재에 관해, 이하대로 쿠션성, 단열성 및 두께 복원성을 비교하였다.
[쿠션성]
도 5에 도시하는 바와 같이, 상하의 가열 가압 냉각판(14) 사이에 쿠션재(1)를 배치시키고, 4MPa의 가압력을 걸면서, 190℃의 가열을 100분간 행한 후, 가압력을 유지한 채로 수냉에 의한 냉각을 20분간 행하고, 그 후 가압을 개방하는 사이클을 1사이클로 하는 프레스를 100회까지 반복하였다. 가압 전과 가압중에서의 쿠션재(1)의 두께 변화량을 쿠션성의 지표로 하고, 프레스를 반복함에 의해, 쿠션성이 어떻게 변화하여 가는지를 측정하였다. 그 결과를 표 2에 표시한다.
[표 2]
쿠션성(㎛) 단열성(대비) 두께 복원성
프레스 0회 프레스 10회 프레스 100회 프레스 0회 프레스 10회 프레스 100회 가열전 (㎜) 복원량 (㎜)
샘플 1 300 90 75 100 80 60 1.90 0.08
샘플 2 230 80 75 80 65 55 1.60 0.87
샘플 3 120 80 70 70 60 55 1.44 0.77
샘플 4 85 75 65 65 55 50 1.17 0.65
샘플 5 70 65 60 55 50 50 0.95 0.53
샘플 6 65 65 60 50 50 45 0.82 0.47
샘플 7 60 블리드 발생에 의해 측정불가 45 블리드 발생에 의해 측정불가 0.66 0.38
표 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 제 1 섬유를 포함하지 않고 제 2 섬유만으로 이루어지는 샘플(1)의 경우, 쿠션성의 저하가 크다. 그에 대해, 제 1 섬유를 5 내지 70% 포함하는 샘플(2 내지 6)의 경우, 쿠션성의 저하는 작다. 특히, 제 1 섬유를 10 내지 70% 포함하는 샘플(3 내지 6)에서, 쿠션성의 저하는 보다 작아진다. 제 1 섬유를 90% 포함하는 샘플(7)의 경우에는, 블리드가 발생하였기 때문에 쿠션성을 측정할 수 없었다.
[단열성]
도 6에 도시하는 바와 같이, 아래로부터 가열 가압반(30℃)(15), 단열재(열저항 52.52sec·℃/cal)(16), 열전대(17), 쿠션재(1)의 순서로 쌓아올리고, 그 위로부터 가열 가압반(185℃)(18)에 의해 압력 4MPa로 가압하고, 열전대(17)에 전해지는 온도를 판독하였다. 결과는, 샘플(1)의 첫회 프레스시의 측정 온도를 100으로 한 대비로 나타내어, 표 2에 표시한다.
표 2로부터 분명한 바와 같이, 샘플(2 내지 6)에서, 단열성의 변화가 작은 것이 인정된다. 특히, 샘플(3 내지 6)의 단열성의 변화가 작다.
[두께 복원성]
각 쿠션재를 무가압 상태에서 180℃의 오븐에 30분간 넣고, 두께의 복원량을 측정하였다. 가열 전의 두께와 가열에 의한 두께 복원량을 표 2에 표시한다.
표 2로부터 분명한 바와 같이, 샘플(2 내지 7)에서, 두께 복원성이 큰 것이 인정된다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은, 도시한 실시 형태의 것으로 한정되지 않는다. 도시한 실시 형태에 대해, 본 발명과 동일한 범위 내에서, 또는 균등한 범위 내에서, 여러가지의 수정이나 변형을 가하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 열 프레스용 쿠션재는, 동장 적층판, 플렉시블 프린트 기판, 다층판 등의 프린트 기판이나, IC 카드, 액정 표시판, 세라믹스 적층판 등의 적층판을 제조하는 공정에서, 대상 제품을 프레스 성형이나 열압착할 때에 쿠션재로서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 열 프레스용 쿠션재를 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 열 프레스용 쿠션재를 사용한 적층판의 제조 방법을 제공한다.

Claims (20)

  1. 섬유 웹으로 이루어지는 부직포와 상기 부직포 상에 적층된 표면피복재를 구비한 열 프레스용 쿠션재에 있어서,
    상기 섬유 웹이, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다도 낮은 연화 온도를 갖는 제 1 성분과, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다도 높은 연화 온도를 갖는 내열성의 제 2 성분을 포함하고,
    상기 부직포가, 상기 제 1 성분의 연화 온도 이상이며 상기 제 2 성분의 연화 온도보다 낮은 온도에서 압축 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  2. 섬유 웹으로 이루어지는 부직포와 상기 부직포 상에 적층된 표면피복재를 구비한 열 프레스용 쿠션재에 있어서,
    상기 섬유 웹이, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다도 낮은 연화 온도를 갖는 제 1 성분과, 연화 온도를 갖지 않는 내열성의 제 2 성분을 포함하고,
    상기 부직포가, 상기 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도에서 압축 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 성분의 연화 온도는 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 낮고, 상기 제 2 성분의 연화 온도는 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 성분의 연화 온도는, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 성분은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 저융점 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌술파이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이고,
    상기 제 2 성분은, 나일론66, 폴리벤즈옥사졸, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 페놀로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 성분은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론6, 저융점 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌술파이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료이고,
    상기 제 2 성분은, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아릴레이트, 금속, 카본, 실리카, 유리, 세라믹스로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 웹은, 상기 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유와, 상기 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유를 혼합한 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 섬유와 상기 제 2 섬유의 혼합 비율이, 질량 비율로 5/95 내지 70/30인 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 섬유는, 상기 제 1 성분으로 이루어지는 심부와, 상기 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 웹은, 상기 제 1 성분으로 이루어지는 심부와, 상기 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포는, 상기 섬유 웹과, 상기 제 2 성분과 동등한 성분으로 이루어지는 직포를 니들 펀치한 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포상에 적층된 표면 피복재를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재.
  13. 압축 부직포와 상기 압축부직포 상에 적층된 표면피복재를 구비한 열 프레스용 쿠션재를 제조하는 방법에 있어서,
    프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다도 낮은 연화 온도를 갖는 열가소성의 제 1 성분과, 프레스 대상물의 열 프레스 성형 온도보다도 높은 연화 온도를 갖든지 또는 연화 온도를 갖지 않는 내열성의 제 2 성분을 포함하는 섬유 웹으로 이루어지는 부직포를 준비하는 공정과,
    상기 부직포를 상기 제 1 성분의 연화 온도 이상의 온도로 압축하는 공정과,
    상기 부직포를, 압축 상태를 유지한 채로 상기 제 1 성분의 연화 온도보다 낮은 온도로 냉각하는 공정과,
    냉각 후에, 상기 부직포에 대한 압축 상태를 개방하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 섬유 웹은, 상기 제 1 성분을 주체로 하는 제 1 섬유와, 상기 제 2 성분을 주체로 하는 제 2 섬유를 혼합한 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 섬유와 상기 제 2 섬유의 혼합 비율이, 질량 비율로 5/95 내지 70/30인 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 섬유는, 상기 제 1 성분으로 이루어지는 심부와, 상기 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 섬유 웹은, 상기 제 1 성분으로 이루어지는 심부와, 상기 제 2 성분으로 이루어지는 피복부로 이루어지는 칼집에 심을 넣은 구조를 갖는 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 부직포는, 상기 섬유 웹과, 상기 제 2 성분과 동등한 성분으로 이루어지는 직포를 니들 펀치한 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 부직포상에, 표면 피복재가 적층 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 열 프레스용 쿠션재의 제조 방법.
  20. 적층판 재료와 가열·가압 수단 사이에 평판형상의 쿠션재를 개재시킨 상태에서 가열·가압 처리하는 적층판의 제조 방법으로서, 상기 쿠션재는, 제 1항에 기재된 열 프레스용 쿠션재인 것을 특징으로 하는 적층판의 제조 방법.
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