JP2005105484A

JP2005105484A - 耐熱クッションシート材

Info

Publication number: JP2005105484A
Application number: JP2003342251A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kakizaki; 芳信柿崎; Yuji Katagiri; 裕治片桐
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP4318997B2

Abstract

【課題】プリント配線基板等の積層工程に用いるクッションシート材として、繰り返しの加圧および加熱によっても厚さ変化や硬化がなく、クッション性が維持される耐久性と、耐熱性を備えた耐熱クッションシート材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の耐熱クッションシート材は、無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを分散状態に含有させたことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、主に加熱および加圧により積層貼合せを行う製造工程で使用される耐熱クッションシート材に関するものである。

加熱および加圧により積層貼合せを行う製造工程の一例としてはプリント配線基板を積層する工程がある。プリント配線基板の積層工程においては、エポキシ樹脂製等の配線板を積層セットし、真空中で加熱を与えてプレスを行うが、積層したプリント配線基板に一定の圧力を均一に加えるため、クッションシート材が使用されている。一定の圧力を均一に加えるには、厚さに均一性がある酸性抄造した抄紙式シートが適していることから、このような抄紙式シートを使ったクッションシート材が多く使用されている。

ところで、前記クッションシート材は、反復的に加熱および加圧を受けながら使用されるものであるので、このような使用によっても、できるだけ長期に亘って、厚さ変化や硬化を生じることがなく、クッション性を維持していること、つまり耐久性が要求されるが、現在クッションシート材として使用されている抄紙式シートとしては、大半が植物性パルプを主体としてなる紙加工品であり、この他にも、ゴムと不織布からなるものやポリアミド系繊維のフェルトからなるもの、またはこれらの複合材等、種々の材質のものがあるが、いずれも耐熱性が乏しいことから、反復使用によって厚さ変化や硬化を生じるものであり、耐久性の要求を十分に満たすまでには至っていない。
例えば、ポリアミド系繊維のフェルトからなるものにあっては、ポリアミド系繊維自体は加工時の２００℃以下の温度には耐え得るものであるが、ポリアミド系繊維をフェルト状のシートに形成するために有機バインダを使用する必要があり、この有機バインダには耐熱性がなく、クッションシート材が徐々に劣化するという問題がある。
このような耐熱性の要求を満たし、抄紙式シートの形成が可能な材料としては、無機繊維が挙げられるが、無機繊維を抄造したシートは、加圧を繰り返すと、抄紙式シートを構成している無機繊維が折れて粉状となり、クッション性が低下するとともに、粉状となった無機繊維が異物となって、製品を汚染するという問題がある。

前述のような問題に対処するため、例えば、表層をパルプ（植物性パルプ、合成パルプ）を中性抄造した密度０．６５〜０．９０ｇ／ｃｍ³の層とし、内部層を前述のようなパルプと発泡性粒子を主体として抄造した密度０．２〜０．５ｇ／ｃｍ³の層とした、坪量４００ｇ／ｍ²の多層抄紙シートが提案されている（特許文献１）。
特開２００２−２６６２９５号公報（第２―６頁）

しかしながら、前記特許文献１のような多層抄紙シートをクッションシート材として用いた場合は、確かに、従来のパルプを主体として酸性抄造したクッションシート材と比べると初期のクッション性と、耐久性は改善されているものの、クッションシート材を構成する材料自体は、パルプであり、従来と変わらないため、熱による劣化の進行を防ぐことは困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、前記問題点を解消するべく、プリント配線基板等の積層工程に用いるクッションシート材として、繰り返しの加圧および加熱によっても厚さ変化や硬化がなく、クッション性が維持される耐久性と、耐熱性を備えた耐熱クッションシート材を提供することを目的とする。

本発明の耐熱クッションシート材は、前記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを分散状態に含有させたことを特徴とする。
また、請求項２記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項１記載の耐熱クッションシート材において、前記無機繊維が、微細ガラス繊維であることを特徴とする。
また、請求項３記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項１または２記載の耐熱クッションシート材において、前記マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする。
また、請求項４記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項１乃至３のいずれかに記載の耐熱クッションシート材において、前記無機繊維の表面に、前記マイクロカプセルを接着固定させたことを特徴とする。
また、請求項５記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項１乃至４のいずれかに記載の耐熱クッションシート材において、前記耐熱クッションシート材中の前記マイクロカプセルの含有量が１〜７０質量％であることを特徴とする。
また、請求項６記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項１乃至５のいずれかに記載の耐熱クッションシート材において、前記マイクロカプセルは、膨張性マイクロカプセルを膨張させてなるものであり、前記耐熱クッションシート材は、前記無機繊維と未膨張の前記膨張性マイクロカプセルを混合抄紙した後、該膨張性マイクロカプセルを膨張させてなるものであることを特徴とする。
また、請求項７記載の耐熱クッションシート材は、前記請求項６記載の耐熱クッションシート材において、前記膨張性マイクロカプセルは、加熱によって膨張する熱膨張性マイクロカプセルであり、前記耐熱クッションシート材は、前記無機繊維と未膨張の前記熱膨張性マイクロカプセルを混合抄紙した後、加熱処理により、該熱膨張性マイクロカプセルを膨張させるとともに、前記無機繊維の表面に前記マイクロカプセルを接着固定させてなるものであることを特徴とする。

本発明によると、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明の耐熱クッションシート材は、無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを分散状態に含有させてなるものであるため、クッション性を付与する中空状のマイクロカプセルを耐熱性を有する無機繊維からなる抄紙式シート中に断熱保持することができ、繰り返しの加熱および加圧によっても厚さ変化や硬化が生じにくく、クッション性の維持が可能となる耐久性を有し、従来の他の有機繊維（例えば、植物性パルプ、合成パルプ）を用いたクッションシート材よりも耐熱性が向上する。
（２）また、無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを分散状態に含有させていることから、マイクロカプセルが有する弾力性により無機繊維が折れにくくなるため、無機繊維が折れて飛散せず、耐熱クッションシート材として用いた場合にプリント配線基板等の製品を汚染しない。
（３）無機繊維とマイクロカプセルを混合抄紙してシートを形成するようにした時には、マイクロカプセルを均一に分散して均一な厚さのシートを製造することができ、このような抄紙式シートを耐熱クッションシート材として用いることにより、積層されたプリント配線基板に一定の圧力を均一に加えることができ、積層プレス品の加工精度を向上することができる。
（４）無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを含有させているため、無機繊維を減量して抄紙式シートを低密度化することができ、中空状のマイクロカプセルを含有させない同じ厚さのシートと比べて、乾燥工程へ持ち込む水分量を少なくすることができ乾燥エネルギーを低減することができ、抄造速度を向上できるなど生産性が増すとともに、製造コストを大幅に削減でき、製品単価を低減できる。

本発明の耐熱クッションシート材は、無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを含有させたものである。
前記抄紙式シートが、無機繊維からなるものであるため、パルプ等を用いた抄紙式シートと比較して耐熱性が優れている。しかも、無機繊維からなる抄紙式シート中に、クッション性を付与する中空状のマイクロカプセルを含有させているため、耐熱性を有する無機繊維中に前記マイクロカプセルを断熱保持することができ、耐熱性を低下させることなく、クッション性を維持することができる。

前記抄紙式シートを構成する無機繊維としては、微細ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等を用いることができるが、特に、微細ガラス繊維を用いることが好ましい。
なぜならば、微細ガラス繊維は他の無機繊維に比べ、繊維化が容易でガラス固まり（ショット）が少ないため、これを用いて抄紙式シートを形成すると、より均一な厚さのシートを抄造することができ、クッションシート材として用いた場合に、積層されたプリント配線基板に一定の圧力を均一に加えることができ、加工精度を向上することが可能だからである。
前記微細ガラス繊維は、例えば、耐酸性のＣガラスを、溶融、紡糸後、バーナの火炎でエネルギーを与え、吹き飛ばして得られた平均直径が０．２〜４μｍのものが好ましい。

また、前記マイクロカプセルは熱可塑性樹脂からなるものであることが好ましい。なぜならば、加熱処理により、前記マイクロカプセルの外殻を適度に溶融させ、前記マイクロカプセルを無機繊維に接着して、固定させることができるからである。
このように、抄紙式シートを構成する無機繊維に前記マイクロカプセルを接着して固定させると、繰り返しの加圧および加熱によっても、前記マイクロカプセルが移動することなく、厚さ変化（へたり）がなく、クッション性を維持して耐久性を保持することができる。また、無機繊維にマイクロカプセルが接着して固定されていると、マイクロカプセルが有する弾力性により無機繊維が折れにくくなるため、無機繊維が折れて飛散せず、耐熱クッションシート材として用いた場合にプリント配線基板等の製品を汚染しない。
前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系等が挙げられるが、ガス透過が少なく、膨張後も形状を維持できる強度を有することからＰＡＮ系が好ましい。
また、前記マイクロカプセルは、膨張したもの、未膨張のものどちらでも用いることができるが、未膨張のマイクロカプセルを用いる場合は、抄紙式シートを製造後に加熱処理を必要とする。また、未膨張のマイクロカプセルを用いる場合は、熱可塑性樹脂からなるカプセル、すなわち、殻の中に加熱等によって膨張する膨張性材料、例えば、低沸点炭化水素を内包した構造のものを用いることが好ましい。
また、前記膨張性マイクロカプセルの大きさは、抄紙時の均一分散性を考慮すると、直径が数十μｍ以下であることが好ましい。

前記耐熱クッションシート材中の前記マイクロカプセルの含有量は、１〜７０質量％であることが好ましい。なぜならば、前記マイクロカプセルの含有量が１質量％未満であると、クッション性を十分に付与できず、また、無機繊維が折れ易くなるため好ましくなく、７０質量％を超えると、シートを構成する無機繊維の量が少なくなりすぎ、耐熱クッションシート材の機械的強度を確保することができなくなるため好ましくないからである。

本発明の耐熱クッションシート材は、例えば、次のような方法により製造することができる。
（１）所定量の無機繊維、例えば、微細ガラス繊維に、所定量の未膨張あるいは膨張させた熱可塑性樹脂からなるマイクロカプセルを添加して、ミキサー、パルパーなどの分離機により水中で均一に分散・混合する。尚、この例では、未膨張の膨張性マイクロカプセルを用いる場合は、加熱によって膨張する熱膨張性マイクロカプセルを用いるようにしている。
（２）分散・混合後、カチオン系吸着剤として、例えば、ポリアクリルアミド系吸着剤を適量添加し、前記微細ガラス繊維の表面に前記マイクロカプセルを吸着・担持させる。
（３）得られた抄紙種を丸網、長網又は傾斜式抄紙機を用いて抄紙式シートを形成する。
（４）前記抄紙式シートを乾燥して原反シートを得る。
（５）乾燥後、所定の温度に達するように、前記シートを加熱炉に通す加熱処理を行い、前記微細ガラス繊維の表面に吸着・担持された前記マイクロカプセルの熱可塑性樹脂の外殻を適度に溶融させて、無機繊維の表面に、前記マイクロカプセルを接着固定させる。未膨張の膨張性マイクロカプセルを配合した場合には、前記加熱炉の温度を前記マイクロカプセルの膨張温度に合わせて適度に設定した上で、前記加熱処理を行うことにより、前記膨張性マイクロカプセルの膨張と同時に、前記マイクロカプセルの接着固定を行うことができる。

次に、本発明の具体的な実施例について、従来例と共に詳細に説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。

（実施例１）
平均繊維径が１μｍの微細ガラス繊維９０質量％と、ポリアクリロニトリルからなるカプセル内に低沸点炭化水素を内包した未膨張の熱膨張性マイクロカプセル（松本油脂製薬株式会社製マツモトマイクロスフェアーＦ−５５）１０質量％を水中で分散・混合後、カチオン系吸着剤であるアクリルアミド系吸着剤を添加して前記微細ガラス繊維の表面に前記マイクロカプセルを吸着・担持させた後、ｐＨ３．０の酸性条件において通常の抄紙機にてシートを形成し、９５℃で乾燥した後、さらに、１４０℃の加熱処理を行い、前記マイクロカプセルを膨張させるとともに、前記マイクロカプセルをガラス繊維の表面に接着固定させて、厚さ１．０８ｍｍの耐熱クッションシート材を得た。

（実施例２）
実施例１において、前記微細ガラス繊維の配合量を８０質量％、前記熱膨張性マイクロカプセルの配合量を２０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にして、厚さ１．０５ｍｍの耐熱クッションシート材を得た。

（実施例３）
実施例１において、前記微細ガラス繊維の配合量を５０質量％、前記熱膨張性マイクロカプセルの配合量を５０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にして、厚さ１．０５ｍｍの耐熱クッションシート材を得た。

（従来例）
従来のクッションシート材は、表層と内部層の２層構造のものであり、表層として、針葉樹クラフトパルプ１００質量％を水中で分散した紙料を用意し、内部層として、針葉樹クラフトパルプ８０質量％と、実施例１で用いた前記熱膨張性マイクロカプセル２０質量％を水中で分散・混合後、アクリルアミド系吸着剤を添加して前記針葉樹クラフトパルプの表面に前記熱膨張性マイクロカプセルを吸着・担持させた紙料を用意し、これらを用いてｐＨ７．０の中性条件において円網２層抄紙機にて２層構造のシートを形成し、９５℃で乾燥した後、さらに、１４０℃の加熱処理を行い内部層の前記マイクロカプセルを膨張させるとともに、前記針葉樹クラフトパルプの表面に前記マイクロカプセルを接着固定させて、２層構造からなる厚さ１．０５ｍｍのクッションシート材を得た。

得られた実施例１〜３および従来例の各クッションシート材について、各種特性評価を行った。その結果を表１に示す。

表１から以下のようなことが分かった。
（１）実施例１〜３の耐熱クッションシート材は、ガラス繊維を主体としてなるものであるため、２３０℃の高温加熱後も、変色はあるものの着火はせず、高度な耐熱性を有していることが確認できた。尚、従来例のクッションシート材は着火を起こした。
（２）また、着火温度については、実施例１および２の耐熱クッションシート材では５００℃と非常に高く優秀で、密度がやや低かった実施例３の耐熱クッションシート材においても３５０℃であり、従来例のクッションシート材に比べれば１２０℃も高い結果となり、耐熱性が優れていることが確認できた。
（３）また、２３０℃の高温加熱後も、良好なクッション性を維持しており、耐久性に優れていることが確認できた。
（４）また、２３０℃の高温加熱後も、シート形状を良好に維持しており、積層貼合せを行う製造工程で使用した場合には、積層プレス品の加工精度を向上することが可能であることが確認できた。
（５）また、実施例１〜３の耐熱クッションシート材は、無機繊維の配合量を減量できたことで、従来例のクッションシート材と比較して密度を７０〜８５％も低減することができ、抄造速度を向上できるとともに、乾燥工程へ持ち込む水分量を少なくすることができ乾燥エネルギーの大幅な削減を図ることができ、生産性が向上し、従来例のクッションシート材と比較して、製造価格を１５〜４０％削減することができた。なお、実施例１〜３の耐熱クッションシート材において、実施例１から実施例３にかけて密度が低下しているのに、製造価格が上昇しているのは、マイクロカプセルの材料単価が高いためである。
（６）これに対して、従来例のクッションシート材は、針葉樹クラフトパルプを主体としてなるものであるため、耐熱性が乏しく、２３０℃の高温加熱時に着火してしまい、クッション性を維持する中空状のマイクロカプセルをクッションシート材内に保護することができず、クッション性およびシート形状も維持することができなかった。
（７）従って、上記結果から、実施例１〜３の耐熱クッションシート材は、加熱および加圧して積層貼合せを行う製造工程で使用される耐熱クッションシート材として適しており、積層品の加工精度を向上することができ、しかも、低コストで得られることが確認できた。

Claims

無機繊維からなる抄紙式シート内に、中空状のマイクロカプセルを分散状態に含有させたことを特徴とする耐熱クッションシート材。
前記無機繊維が、微細ガラス繊維であることを特徴とする請求項１記載の耐熱クッションシート材。
前記マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の耐熱クッションシート材。
前記無機繊維の表面に、前記マイクロカプセルを接着固定させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐熱クッションシート材。
前記耐熱クッションシート材中の前記マイクロカプセルの含有量が１〜７０質量％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の耐熱クッションシート材。
前記マイクロカプセルは、膨張性マイクロカプセルを膨張させてなるものであり、前記耐熱クッションシート材は、前記無機繊維と未膨張の前記膨張性マイクロカプセルを混合抄紙した後、該膨張性マイクロカプセルを膨張させてなるものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の耐熱クッションシート材。
前記膨張性マイクロカプセルは、加熱によって膨張する熱膨張性マイクロカプセルであり、前記耐熱クッションシート材は、前記無機繊維と未膨張の前記熱膨張性マイクロカプセルを混合抄紙した後、加熱処理により、該熱膨張性マイクロカプセルを膨張させるとともに、前記無機繊維の表面に前記マイクロカプセルを接着固定させてなるものであることを特徴とする請求項６記載の耐熱クッションシート材。