JPH1177837A

JPH1177837A - 合成樹脂積層板の成型法

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Publication number: JPH1177837A
Application number: JP9282484A
Authority: JP
Inventors: Haruki Yokono; 春樹横野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】合成樹脂積層板の成型は多段プレスを用いる方
法が古来行われてきた。需要の拡大にともない、その設
備は大型化され、周辺の作業も自動化が進んでいる。し
かし、その合理化も限界に達しており、これを超える高
効率な成型法を開発する。【構成】紙およびガラス繊維やアラミド繊維の織布、不
織布あるいは糸に合成樹脂を塗布した塗工物の所定量
と、塗工物と同じ大きさのステンレス板を交互に重ね合
わせ、最外層はステンレス板である構造物の周辺端部を
熱可塑性樹脂またはゴムの膜で覆い、高圧容器の中で、
空気、窒素ガス、水蒸気、熱水、気体または液状の有機
物を加熱加圧媒体として積層板を成型する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械構造物用、電気絶
縁用および電子回路用に使用される合成樹脂積層板の成
型法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、ポリエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレ
ート樹脂あるいはウレタンアクリレート樹脂と、紙およ
びガラス繊維やアラミド繊維の織布、不織布または糸な
どの基材からなる塗工物を積層し成型して製造される積
層板は、多段プレス法、ロールプレス法あるいは高圧容
器法によって成型されている。

【０００３】多段プレス法は、厚さ約１００ｍｍの鉄板
の内部に電気ヒータを入れたり、水蒸気、熱水あるいは
熱油などの熱媒を通して温度を上昇させることの出来る
ようになった複数枚の熱板を、上下方向に互いに約１０
０ｍｍの間隔をもって配列した状態の多段構造を有し、
油圧装置によって上下方向に加圧することのできる加熱
加圧装置を用いて積層板を成型するものである。前記塗
工物は、積層板の厚みによって決まる所定重量の枚数だ
け積み重ね、その上下に厚さ１ｍｍないし２ｍｍのステ
ンレス板を当てる。使用するステンレス板の厚さは、最
小０．３ｍｍ最大５ｍｍまでのものが使用されることが
ある。このような構成物を更に一層以上積み重ねる。厚
さ１．６ｍｍの積層板の場合は通常１２ないし１５層の
塗工物と１３ないし１６枚のステンレス板が交互に積み
重なった構成物となっている。最外層には圧力緩衝材と
して厚さ３ｍｍ程度の耐熱ゴム板を当て、この上に保護
用の鉄板、下に移動運搬用の鉄板を当て前記熱板の間の
空間に入れて加熱加圧する。塗工物の層の最外部のステ
ンレス板との界面に銅箔を配置した銅貼り積層板も、こ
の方法によって製造されている。加熱加圧の温度および
圧力は、使用される合成樹脂や塗工物の性質によって異
なるが、大体１００℃ないし３００℃の最高温度、５ｋ
ｇ／ｃｍ^２ないし２００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で２時間ほ
どかけて成型される。

【０００４】ロール成型法は、例えば特開昭５５−１２
６４１８（特公昭６２−６５１３）特開平３−２６８９
２８、特開平３−２６８９２９記載のように２本のロー
ルの間に塗工物を通し加熱加圧成型して積層板を得る方
法である。一部では、加圧用のロールを複数配置した
り、２本の加圧ロールの間にステンレスベルトを上下に
設けたベルトプレスによって成型されることも行われて
いる。

【０００５】高圧容器法は、窒素あるいは水蒸気などの
気体や熱水、熱油などを加熱加圧媒体として高温高圧の
環境を鉄製の容器内に作り、この中で塗工物を加熱加圧
して成型する方法である。（宮坂：プラスチック事典、
ｐ７８３１９９２朝倉書店）その用途は航空機の翼
など、曲面や凹凸をもった積層板や成型品の製造に用い
られている。平面を特長とする積層板には、一度に多量
の成型を行うことは難しく、非量産的でコストが高いの
で実験室用あるいは多層回路接着用以外には用いられる
ことは殆どない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】多段プレス法では、例
えば数量の最も多い厚さ１．６ｍｍ程度の積層板を成型
するときは、熱板一段の間に約１５枚の積層板に相当す
る塗工物が、ステンレス板と組み合わされた状態で挿入
される。熱板の段数は、４０段ぐらいが最大となってい
る。成型時間は、ほぼ２時間である。生産量は、プレス
一回の稼働で６００枚となる。この多段プレスが使われ
始めた当初より、積層板の需要増加に対応するため段数
の増加、熱板の大型化、プレスならびにプレス周りの作
業の自動化が進められてきた。しかし現状では、前記プ
レス一回で６００枚程度の生産が限界となっており、こ
れ以上の増産のためには新しい生産ラインを設置する必
要があった。このような状況のもと更なる高効率多量生
産の方法が課題となっている。また多段プレスは、塗工
物を上下から加熱加圧して成型するようになっており、
このため成型中に樹脂が水平方向に流動し、板厚精度が
悪くなり、外観も樹脂の流動現象の差異にともなう色相
の異なる不均一なものが得られやすい欠点があり、この
改善も大きな課題となっている。

【０００７】ロールプレスによる合成樹脂積層板の高効
率な商業的生産は、一部のものを除いて実用化されてい
ないのが現状である。これはロールプレス法が多段プレ
ス法に比べて効率が悪く、品質、歩留まりなども劣るか
らである。ロールプレス法には、これに適した硬化特
性、粘度特性を持った新しい樹脂を開発する必要があ
り、本発明者は現状の合成樹脂を用いて生産性の高い成
型法を開発する事を課題とし、ベルトプレスを含むロー
ルプレス法の開発は検討から除外した。

【０００８】高圧容器法では、圧力が媒体から直接被成
型物に加えられるため、媒体の接触する面には接線方向
に直角に三次元的に加圧することが可能である。しかし
被成型物である塗工物に直接加圧媒体が接触すると、塗
工物の層間に媒体が進入し塗工物の内外の圧力差がなく
なって、事実上圧力のない時と同じ状態となる。そのた
め加圧媒体が被成型物に接触しないように、封鎖された
金型の中で成型されたり、航空機の翼などのように全体
をゴムパッドで覆い下型に成型材料が追随して成型され
るように工夫されてきた。積層板のように多量生産する
ものには、このような方法は非効率なので、量産を必要
としないもの以外は、高圧容器法は採用されなかった。
この点、多段プレス法は、塗工物とステンレス板との組
合せ構成物を熱板の間に挿入した状態で、上下から加熱
加圧するとゆう比較的簡単な方法であったため積層板成
型法の主流となって発展し今日にいたっている。本発明
者は、この多段プレス法における塗工物とステンレス板
との組合せ構成物を、高圧容器の中で成型することによ
って、高効率高品質で生産性の高い積層板の成型が可能
になるのではないかと研究を重ね、本発明の方法に到達
した。以上述べた課題を要約すると、現在積層板の成型
において主流となっている多段プレス法は、設備が巨大
化し、量産性の向上、経済性、品質などの点で限界に近
づいている。これを打開するため高圧容器法に着目し、
その問題点である非効率性を改善することを課題とし
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を進めた結果、塗工物とステン
レス板の組合せ構成物の周辺端部を熱可塑樹脂またはゴ
ムの薄膜で覆うことによって加熱加圧媒体が被成型物の
内部に進入することを防ぎ、被成型物の内外に圧力差が
発生し積層板の成型が可能となることを突き止め、課題
が解決されることを確認し本発明の実現に成功した。

【００１０】使用できる熱可塑性樹脂は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−
酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリアセタール、ポリビニルブチラー
ル、フッソ系ポリマー、ポリイミド、酢酸セルローズな
どが使用できる。ゴムは、天然ゴム、ＳＢＲ，ＮＢＲ，
ブチルゴムなどが使用可能である。厚さは０．００５ｍ
ｍから３ｍｍ、好ましくは０．０２ｍｍから０．３ｍｍ
の膜が使いやすい。これらの膜は、二重以上に複数の層
で塗工物とステンレス板の組合せ構成物の周辺端部を覆
ってもよい。異種の樹脂を組み合わせたものでも勿論よ
い。アルミニュムや鉄、銅、鉛などの金属箔で補強され
たものも使用できる。覆う方法は、これらの膜を被成型
物の周辺端部に巻きつけたり、着せつけたり任意の方法
でよい。そのとき上下面の鉄板の表面も一部または全面
にわたって覆うようにし、加熱加圧媒体が膜の内側に入
らないようにする。このように膜で覆われた構成物は、
所定の温度圧力に調整可能な空気、窒素ガス、水蒸気な
どの気体や、熱水または、気体あるいは液状の有機物に
より高圧容器の中で、それぞれの合成樹脂に適した温度
と圧力で加熱加圧し成型される。高圧容器は、使用する
温度圧力に耐えることが認定された現在工業的に常用さ
れているものでよい。一般には、円筒状の鉄製の容器が
使われている。膜で覆われた構成物は、熱伝導の都合上
厚さ１００ｍｍ程度とし、各構成物の間に加熱加圧媒体
が通過できるように空間を設けた状態で構成物を高圧容
器の中に出来るだけ多く入れる。入れ方は、水平方向で
も垂直方向でもよい。空間は５ｍｍから１００ｍｍ程
度、好ましくは１０ｍｍから３０ｍｍあれば充分であ
る。加熱温度、加圧圧力は合成樹脂の種類や塗工物の性
質によって異なり、それぞれ６０℃から４００℃、０．
１ｋｇ／ｃｍ^２から２００ｋｇ／ｃｍ^２と多段プレスよ
り広くなる。これは多段プレスでは不可能であった液状
の樹脂を直接成型したりすることが可能になり、条件の
選択幅が広くなったためである。

【００１１】

【作用】塗工物とステンレス板を交互に積み重ねた構成
物の周辺端部を覆った熱可塑性樹脂あるいはゴムの膜
は、高圧容器の中で加熱加圧媒体によって加熱され軟化
しながら構成物端部の接線方向にたいし直角方向に圧力
を受ける。この結果、構成物端部には熱可塑性樹脂ある
いはゴムの薄膜が密着し、構成物内部と外部を完全に分
離し、加熱加圧媒体が内部に進入するのを防止する。こ
れによって構成物の内外に圧力差を生じ、塗工物が加熱
加圧されて積層板が成型される。銅貼り積層板の場合
も、同じように加熱加圧されることによって積層板の成
型と同時に銅箔との接着も行われる。この場合、塗工布
の樹脂がエポキシ樹脂などの時は、接着剤なしでそのま
ま、他の樹脂では接着剤を介して接着される。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）フェノール樹脂積層板（長興化学ＣＣＬ
−８０１）用塗工物（樹脂４５％、紙５５％、総重量２
５０ｇ／ｍ^２、大きさ１０４０×１０４０ｍｍ）８枚づ
つ２０組準備した。別に厚さ２ｍｍ大きさ１０４０×１
０４０ｍｍのステンレス板（材質６３０）２１枚準備し
た。まずステンレス板を１枚水平に置く。この上に一組
の塗工物を置く。その上に別のステンレス板を置く。こ
の上にまた別の一組の塗工物を置く。このような操作を
繰返し、２０組の塗工物を全部ステンレス板と交互に積
み重ねる。一番上はステンレス板を置く。次に厚さ０．
０５ｍｍ幅３００ｍｍのポリプロピレンフイルムで、こ
の塗工物とステンレス板の構成物の周りを二回まく。こ
の時、上下のステンレス板の表面も約１００ｍｍ覆うよ
うにする。フイルムの末端部は粘着テープで止めてお
く。この構成物は次に、直径２ｍ奥行き３ｍの高圧容器
の中に入れ密閉する。この高圧容器の中に、圧力３０ｋ
ｇ／ｃｍ^２温度１７０℃の熱水を充満させ６０分間放置
する。その後、熱水の圧力を２ｋｇ／ｃｍ^２まで下げ温
度も６０℃まで下げて２０分間放置冷却する。その後、
高圧容器内の水を全部外にだして容器内の塗工物とステ
ンレス板の組合せ構成物を取り出す。周囲に巻いたポリ
プロピレンフイルムを剥がし、ステンレス板と塗工物を
分解すると成型された厚さ１．６ｍｍのフェノール樹脂
積層板が得られた。ここで得られた積層板の厚さは、
１．５９から１．６１ｍｍの範囲に入り、多段プレスで
成型された積層板の板厚１．５４ないし１．６３ｍｍに
比べ偏差の少ない積層板が得られた。

【００１３】（実施例２）実施例１で、塗工物の片面と
ステンレス板の間に接着剤付き電解銅箔（台湾銅箔製３
５μｍ厚）を１枚、接着剤面が塗工物側となるように挿
入し、紙基材フェノール樹脂銅貼り積層板を成型するこ
とが出来た。この積層板は、２６０℃、３０秒の半田耐
熱性を有し、板厚偏差も０．０３ｍｍと多段プレス法の
板厚偏差０．０９ｍｍより少なかった。

【００１４】（実施例３）実施例１の塗工物をガラス布
基材エポキシ樹脂塗工物（日立化成製ＧＥ−６１，エポ
キシ樹脂含率３５％、ガラス布７６２８）８枚、２０組
に置き換えた塗工物とステンレス板の構成物をつくる。
構成物の周囲端部を覆う膜としては、厚さ０．０３ｍ
ｍ、幅４００ｍｍのＰＥＴフイルムを用いた。これを実
施例１と同じ条件で加熱加圧し、厚さ１．６ｍｍのガラ
ス布基材エポキシ樹脂積層板が得られた。この積層板は
端部まで気泡のないものであった。多段プレス法による
ものは、端部１５ｍｍは気泡があり、この部分は使用す
ることが出来なかった。板厚も１．５８ｍｍから１．６
１ｍｍの範囲に入り、多段プレス法の板厚１．５２ｍｍ
から１．６４ｍｍに比べて格段の改善が可能になった。

【００１５】（実施例４）実施例３で、塗工物とステン
レス板の間に電解銅箔（日本電解製エポキシ用３５μｍ
厚）を１枚、銅箔のマット面が塗工物側となるように挿
入し、ガラス布基材エポキシ樹脂銅貼り積層板を成型す
ることが出来た。板厚の偏差も０．０３ｍｍと多段プレ
ス法の０．１１ｍｍに比べ大幅に改善された。

【００１６】（実施例５）実施例３の塗工物をガラス布
基材ＢＴレジン（三菱化学工業製、品番ＣＣＬ−Ｈ８１
０用プリプレグ、樹脂含率３５％、ガラス布７６２８）
一組８枚、２０組に置き換えた塗工物とステンレス板の
構成物をつくる。構成物の周囲端部を覆う膜としては、
厚さ０．０３ｍｍ、幅４００ｍｍのテフロンフイルムを
二重に巻いた。これを温度２００℃圧力３０ｋｇ／ｃｍ
^２で６０分間、高圧容器内で加熱加圧した後、６０℃ま
で冷却し高圧容器から取り出し、周囲のテフロンフイル
ムを除いてガラス布基材ＢＴレジン積層板を得ることが
出来た。板厚の偏差は０．０３ｍｍ、多段プレスの板厚
偏差０．０９ｍｍに比べ大幅に改善された。

【００１７】（実施例６）実施例５で、塗工物とステン
レス板の間に電解銅箔（三井金属製ＢＴレジン用１８μ
ｍ厚）を１枚、銅箔のマット面が塗工物側となるように
挿入し、ガラス布基材ＢＴレジン銅貼り積層板を成型す
ることが出来た。板厚の偏差も０．０３ｍｍと多段プレ
スの板厚偏差０．０９ｍｍに比べ大幅に改善された。

【００１８】（実施例７）積層板用晒クラフト紙（王子
製紙製ＰＫＰ−１３５）にメチロールメラミンワニス
（三和化学製）１５％水溶液を含浸乾燥し、樹脂含率１
０％の樹脂含浸紙を作る。これに不飽和ポリエステル樹
脂（武田薬品製ポリマール６３１１…９０部、スチレ
ン…１０部、ＢＰＯ…１部、）を含浸させる。含浸紙は
単位重量２６０±５ｇ／ｍ^２にロールで絞って調整し塗
工物とする。これを実施例１と同じように１０４０×１
０４０ｍｍに切断し、８枚づつ一組にし厚さ２ｍｍのス
テンレス板と２０段の組合せ構成物を作る。構成物の周
囲は、厚さ０．０３ｍｍ、幅４００ｍｍのポリエチレン
フイルムで二回巻く。これを高圧容器内で１５０℃の飽
和水蒸気によって６０分間加熱加圧する。この後６０℃
以下に冷却し、高圧容器から構成物を取り出し、周囲の
ポリエチレンフイルムを除いてステンレス板と塗工物を
分離した。塗工物は厚さ１．６ｍｍの板状に成型されて
おり、積層板が得られた。板厚は１．５８ｍｍから１．
６２ｍｍの範囲にあった。多段プレスでは、液状の樹脂
の成型は出来なかった。

【００１９】（実施例８）実施例７で、塗工物とステン
レス板との間に電解銅箔（日本電解製厚さ３５μｍ，接
着剤エピコート８２７硬化剤アミン系）を接着剤面を塗
工物側になるように挿入し、高圧容器内で実施例７と同
じ条件で加熱加圧し銅貼り積層板を得ることが出来た。
この積層板は、半田耐熱２６０℃で６０分であった。

【００２０】（実施例９）ガラス繊維布（日東紡製７６
２８タイプ）にエポキシ樹脂（エピコート８２８…９７
部、硬化剤Ｄｉｃｙ…２．７部，ＢＤＭＡ…０．３部）
を含浸した塗工物（樹脂含率４０％）を１０４０×１０
４０ｍｍに切断し、８枚を一組とし２０組作る。この塗
工物と厚さ２ｍｍのステンレス板を交互に組み合わせて
実施例１と同じような構成物を作る。この構成物の周囲
を厚さ０．０３ｍｍ、幅５００ｍｍのＰＥＴフイルムで
二重に覆い高圧容器の中に密閉する。この後１６０℃、
１０ｋｇ／ｃｍ^２のシリコンオイルを高圧容器内に入れ
て６０分間加熱加圧する。この後６０℃以下に冷却し、
高圧容器から塗工物とステンレス板の構成物を取り出
し、ＰＥＴフイルムを剥がす。構成物のステンレス板を
取り除くと、厚さ１．６ｍｍのガラス布基材エポキシ樹
脂積層板が得られた。多段プレスでは、液状のエポキシ
樹脂の積層板の成型は出来なかった。

【００２１】（実施例１０）実施例９で塗工物とステン
レス板との間に電解銅箔（三井金属製エポキシ用１８μ
ｍ）をマット面が塗工物側となるように挿入し、同じ条
件で高圧容器内で成型し、ガラス布基材エポキシ樹脂銅
貼り積層板が得られた。多段プレスでは、液状のエポキ
シ樹脂の銅貼り積層板は成型出来なかった。

【００２２】（実施例１１）ボビンに巻きつけられたガ
ラス繊維糸（ＨＡＮＫＵＫＦＩＢＥＲＧＬＡＳＳ製
ＥＣＧ７５１／０１Ｚ）を引出しながら、４５０℃
で５分間熱処理した後、シランカップリング剤（日本ユ
ニカー、Ａ−１１００、濃度０．０７５％）に浸せき
し、１００℃で１０分乾燥する。それから、この糸をエ
ポキシ樹脂（シェル社製エピコート８２８…９７部、
ＤＩＣＹ…２．７部、ＢＤＭＡ…０．３部）に浸せき
し、樹脂付着量が４０％となるようにロールで絞る。こ
のエポキシ樹脂を塗工した糸を、予め表面に銅箔（三井
金属製エポキシ用１８μｍ）をマット面が外側となるよ
うに配置した厚さ２ｍｍ大きさ１０４０×１０４０ｍｍ
のステンレス板に端から巻いていく。糸と糸の間隔は、
軽く密着するように調整する。他端まで巻き終わった
ら、今度は直角方向に同じように巻く。このような方法
を繰返し２０層のエポキシ樹脂を塗工したガラス繊維糸
の積み重なった塗工物を作る。塗工物の両表面には、先
に塗工物の内側に用いたのと同じ種類の銅箔をマット面
を塗工物側となるように配置する。更にその銅箔の外側
に厚さ２ｍｍ大きさ１０４０×１０４０ｍｍのステンレ
ス板をそれぞれ重ねる。この構成物の周辺端部を厚さ
０．０３ｍｍ幅４００ｍｍのＰＥＴフイルムで覆う。こ
れを実施例９と同じ条件で高圧容器の中で成型し厚さ
１．６ｍｍのガラス糸基材エポキシ樹脂銅貼り積層板が
得られた。従来の多段プレス法では、このような積層板
は成型出来なかった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の課題は、積層板の成型法の高効
率化であった。多段プレス法で現在最高の生産量といわ
れているのは、４０段の熱板を有するプレスで、厚さ
１．６ｍｍの積層板６００枚、高さにして９６０ｍｍの
ものが約２時間かかる。そのプレスの高さは、約２５ｍ
に達する巨大なものである。本発明による高圧容器法で
は、直径２ｍ奥行き４ｍの円筒形の高圧容器でよい。従
って更に大型化が可能であり、一回の成型で製造できる
積層板の数量を大幅に拡大できる。また熱も、直接加熱
媒体から供給されるので、熱板を加熱する必要はなくな
り熱効率も大幅に向上する。本発明による積層板の成型
は、圧力が三次元的に加わるので多段プレスに見られる
ような水平方向への樹脂の流動がなくなり、ポリエステ
ル樹脂のような液状の樹脂やガラス繊維糸へも適用可能
である。また多段プレス法で必要なゴムパッドも必要な
い。積層板の品質も、板厚偏差が少なくなり、樹脂の流
動による色相不均一などの外観不良もなくなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 1/03 ６３０Ｈ０５Ｋ 1/03 ６３０Ｈ // Ｂ２９Ｋ 105:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紙およびガラス繊維やアラミド繊維の織
布、不織布または糸に合成樹脂を塗布した塗工物を単独
または組み合わせて一層以上積み重ね、その上下面に厚
さ０．３ｍｍないし５ｍｍの金属の板を当てた構成物を
更に一層以上堆積した後、該構成物の最外部の金属板の
表面を含む周辺端部を厚さ０．００５ｍｍないし３ｍｍ
の熱可塑性樹脂またはゴムの膜で覆い、これを温度６０
℃ないし４００℃、圧力０．１ｋｇ／ｃｍ^２ないし２０
０ｋｇ／ｃｍ^２の空気、窒素ガス、水蒸気、熱水、気体
または液状の有機物の単独または混合物の環境下におい
て加熱加圧して積層板を成型する方法。
【請求項２】請求項１の塗工物の層表面に厚さ０．００
５ｍｍないし０．１ｍｍの銅はくを有する１項記載の積
層板の成型法。