(57)【要約】【課題】合成樹脂板は市場の拡大と競争の激化に伴い製造設備の大型化自動化が進んできた．しかし投資が巨大となり市場も飽和状態となって投資効率の高い成形方法を開発する必要に迫られている．この様な背景のもとに多段プレスによる従来の成形方法をより小型で効率の良い成形方法に変えることを課題とした．【解決手段】多段プレスは断熱材を介して熱および圧力を成形材料に与えている．本発明では成形金型である平滑な金属板２の背面に密閉空間を設け、ここに加熱加圧された熱油３を充填し断熱材を廃しで直接成形材料１を加熱加圧するようにした。また金属板２の周囲に堰８を設け成形材料の樹脂流れを規制し無溶剤樹脂を使えるようにした．【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に向い合った２枚の金属板の背面に高温の熱油を満たした気密な密閉空間を設け、この２枚の金属板の間に層状に積み重ねたシート状の合成樹脂成形材料を配置し、金属板を互いに近接させて成形材料に密着させたのち熱油を加圧し成形材料を加熱加圧して板状物を成形する方法および成形装置．
【請求項２】
請求項１の金属板端部に圧縮弾性を有する堰を設け成形材料を加熱加圧して板状物を成形する方法および成形装置．
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化粧板、合成樹脂銅張り積層板、電子回路基板の多層化接着などの合成樹脂を結合剤とした板状物の成形に使用され、電気、電子、建築、造船、車両などの諸工業に幅広く用いられる．．
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂板は、樹脂単体または樹脂とフイルム、紙、布あるいは不織布などの補強材を組み合わせたシート状の成形材料を２枚の金属板の間に挟み多段プレスを用いて熱板により加熱加圧して成形されている．（例えば  宮坂  啓象  他  プラスチック事典  Ｐ．１６３  朝倉書店  １９９２、特願平９−２８２４８４、（株）プラスチックエージ社発行  フエーノール樹脂  ｐ１９５，１９８７  参照）成形材料には各種有機無機の添加材や銅箔などの材料が用途によって付け加えられている．また電子回路基板のように片面または両面に回路加工された回路板単体と、エポキシ樹脂を塗布したガラス布からなる成形材料を交互に積み重ね２枚の金属板で上下面を挟み多段プレスを用いて加熱加圧し多層構造の電子回路を含む合成樹脂板の成形も行われている．熱板と成形材料を挟んだ金属板の間には熱および圧力の伝達を調整するためゴム、布あるいは紙などの断熱材が使われている．また熱板と熱板の間には生産効率を上げるために成型材料と金属板を組み合わせた物が複数積み重ねられて、同時に多量の合成樹脂板が成形されている．成形材料の大きさは長さ０．３ないし４ｍ、厚さ０．１ないし１００ｍｍ程度の範囲で様々なものが作られ電気、電子、建築、造船、車両などの諸工業に幅広く用いられている．成形材料の加熱は熱板の中の孔管路に蒸気、熱水あるいは熱油などの熱媒体を通過させ熱板の温度を上昇させる事によって行われる．多段プレスの最上下に配置された各１枚の厚手の板状鉄構造物で熱板全体を挟み油圧シリンダーによってこの板状鉄構造物を締付ける事によって圧力は加えられる．上部の板状鉄構造物はシリンダーの据付台と鉄柱により固定され、もう一つの支持構造物はその中間にあってシリンダーによって押し上げられる構造となっている．
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子産業や住宅産業を始め各種分野において合成樹脂板の需要は年々増加しており、また品質価格の競争も激しくなってきている．これに対応して材料および装置の改良が長年の間なされてきた．装置の改良は大型化と自動化が中心課題となって進められてきた．具体的には多段プレスの熱板段数の増加、熱板面積の大型化、単位熱板間で成形する合成樹脂板の枚数の増加、作業や運搬の自動化などが行われてきた．これに伴い作業場所の面積も増え無塵室や空調設備も巨大となってきている．しかしこの様な大型化は投資が巨大となり生産管理も複雑化し近年は行き詰まりの傾向となっている．このような装置の大型化に対して本発明は小型でより高効率な合成樹脂板を成形する方法およびその成形装置を開発することを課題とする．
【０００４】
【課題を解決するための手段】
合成樹脂の成形時間は、成形加工に適した可塑化温度に成形材料を加熱する時間と、熱硬化性樹脂の架橋化をすすめる硬化反応時間によって決まってくる．この成形の過程は多段プレスの熱板を加熱冷却して成形材料に伝熱することによって達成することになる．冷却は樹脂によって行うものと行わないものがある．生産の効率を上げるためにはこれらの各時間を短くする事が必要である．そこで加熱冷却における伝熱時間を如何に早めるかと言う事にまず取り組んだ．伝熱を阻む要因は、成形材料と熱板の間にゴムなどの断熱材があることである．また２枚の熱板の間に入れられている成形材料も出来るだけ枚数を多くするため、熱板側の成型材料と中心部の成形材料では温度上昇時間に大きな差を生じ、最も温度上昇の遅い中心部の成形材料を基準にして成形作業が進められている．これも成形時間の長くなる大きな原因となっている．設備の大型化に伴って放熱ロスもゆるがせにできない．この阻害要因である断熱材を省き、また熱板の間に入る成形材料を板１枚ないし２枚と最小にする事によって装置の小型化をはかり熱の伝導を速めて成形時間を短縮することを研究し実現を図った．
【０００５】
熱板と金属板との間に入る断熱材は、熱板および成型材料内部の温度および圧力分布を均一かつ適正化する目的で用いられ今でも必須の物とされている．この断熱材を省いて成形を行うと、熱板に近い成形材料と遠い位置にある成形材料の間に温度差が大きくなり外観ならびに品質差を生じ均一な製品が得られない．板厚の偏差も大きくなる．温度差は、成形する熱板間に入れる板の枚数を減らし全体の板厚を薄くすれば少なくする事が出来る．そこで熱伝導について検討した結果、板の枚数は２枚以下とし全体の板厚は５ｍｍ以下とすると断熱材を使わなくても効率良く、かつ品質に問題のない事を確認した．効率を考えない時は従来の多段プレスと同じ様に枚数や板厚を増す事も勿論可能である．この場合は成形材料の内部温度上昇速度が最適化するように熱油の温度上昇を制御する必要がある．
【０００６】
次に加熱の方法について述べる．加熱は熱油を成形材料と反対側の金属板の面に存在させる事によって行う．このために金属板の背面に高さ２ないし２０ｍｍの気密な密閉空間を設けた．この空間に外部から熱油を供給しておく．熱油はこの空間内に配置された電熱ヒーターによって加熱される．補助的に外部で加熱した熱油を供給する事も出来るが空間内の電熱加熱を主とする．加熱温度は従来の合成樹脂板の成形とほぼ同じで良い．使用する樹脂に適した成形温度を採用する事になる．通常は１５０℃から２３０℃である．熱油は現在用いられている熱媒体用の油がそのまま使える．熱油は液体のために流動性があり熱伝達の均一化が図れると同時に、圧力分布も固体断熱材に比べて極めて均一なものが得られる．何故なら部分的に圧力に差があれば液状の熱油は常に圧力の低い方向に流動し圧力の均一化が行われるからである．従来の多段プレスに使用されている固体の断熱材ではこの様な事は不可能である．成形材料の表面に来る金属板とその背面の熱油の入っている空間は溶接、螺子止めあるいは嵌め合いなどの方法で接続し熱油が外部に漏れないようにする．その方法としてはＯ−リングを利用して熱油の漏れを防ぐのが良い．表面金属板が成形材料に接触し密着すると同時に金属板背面の熱油は加圧状態となる．圧力は外部から油圧装置によって調整する．空間内の油量によっては外部から熱油を加圧することなく圧力は上昇するが、圧力値を一定に保持できないので外部の油圧調整機構によって成形に必要な圧力を維持する様に制御する必要がある．圧力値は成形される合成樹脂板の外観、比重、品質や板厚を見て決定される．実験の結果からは３ＭＰａ以下の圧力で良いことが分かった．加圧状態にあるときはこれら２枚の金属板および熱油の入っている空間はその外側の支持板によって保持され油圧の反力に耐えるようになっている．成形材料に接する金属板は従来から用いられている鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属が用いられる．板厚は０．３ないし５ｍｍ好ましくは１ないし２ｍｍの金属板が良い．大きさは成形する材料の大きさより３０ｍｍ以上大きくしＯ−リングによるシールをその部分で行う．
【０００７】
成形材料は成形過程において樹脂の粘度が低下し流動を起こす．このため板の周辺に樹脂が流れ出す事が多い．この現象は板の外観、板厚や品質面に悪影響があるので出来るだけ少なくしなければならない．このため成形材料の外周に沿って堰を設ける．圧縮弾性を有する材料、例えば硬質のゴム材を張り巡らせる事によって行う．この堰は合成樹脂板の板厚精度に関係するので各樹脂について実験によって適正な硬度および寸法を決める．この堰によって成形材料端部の内部圧力が増し樹脂の粘度管理幅が広がる事になる．これによって無溶剤の固体樹脂やラジカル重合系の液状樹脂、例えば熱硬化性ウレタン樹脂やアクリル樹脂、液状エポキシ樹脂が使えるようになった．
【０００８】
合成樹脂成形材料は従来から多段プレスで使われているフエノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＯ、シアノエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ＢＴレジンなどを結合材とし紙、ガラス布、ガラス不織布、芳香族ポリエステルフイルム、ケブラー繊維製品などを基材としたものを使用できる．ポリイミド樹脂や芳香族ポリエステルフイルムは単体でも用いられている．また成形材料は、それぞれの用途に合わせて配合が異なり変性も行われている．このほか銅張り積層板では銅箔、化粧板では化粧紙が表面に用いられる．樹脂は従来の含浸塗装などの方法で基材に塗装する．このほか粉体塗装によるものや溶融樹脂あるいは常温で液状の樹脂を基材表面に塗布して用いる事がこの製造法では堰の効果によって可能になる．多段プレスでは板の枚数が多すぎて樹脂の塗装と成形の工程は分離せざるを得なかったのが、本発明では板枚数が１枚ないし２枚と少ないので塗装と成形を連動して行うことも可能である．成形材料は所定の大きさに切断された物や、連続的にロール状の材料から繰り出して使用する．この場合も合成樹脂板が１枚ずつ成形され間欠的に連続した形で移動して行く事になる。粉体塗装による場合や溶融樹脂あるいは常温で液状の樹脂を用いる場合はプレス直前に樹脂を塗布する事も可能である．この場合は無溶剤樹脂であるので乾燥工程は必要ない．基材と樹脂の含浸は成形時の加熱加圧初期に強制的に行われるので基材の一部分を塗装し成形時に全体に含浸させる事も出来る．これは堰により樹脂の流動を規制した事による効果であり従来の多段プレスでは不可能だった事である．成形材料の移動のために、その上下面に離型性の良いフイルムを当て、これを搬送して材料を自動的に送り出しすることも出来る．この目的に合う物としてＰＶＦ，ＰＥＴ，ＯＰＰなどの耐熱性フイルムが使用される．このほか銅貼り積層板の場合は銅箔をこの目的に使用できる．
【０００９】
合成樹脂の成形は、成形材料を金型内で可塑化温度まで上げ軟化したところで圧力を加えて目的の形を造る事である．熱硬化性樹脂の場合は更に硬化反応も進めることになる．このため成形には加熱と加圧をどのような方法で行うかが重要になる．本発明の場合は金型の役目を果たす金属板の背面の空間に熱油を充填し必要な熱を伝える事になる．加圧もこの熱油を利用する．従来の成形方法である多段プレスの場合は、加熱は熱板により行い加圧は熱板の最上下の板状鉄構造物を油圧シリンダーで締付ける事によって行っている．本発明では液状の加熱加圧媒体が使用されるので温度および圧力分布は極めて均一となり、従来必須とされていた断熱材は不用となる．このために加熱成形時間は多段プレスの約六十分の一に短縮可能となった．必要な成形圧力も約二分の一に低減が可能になる．実際には３ＭＰａ以下の圧力で殆どの合成樹脂の成形が可能であった．従来の多段プレスでは少なくとも６ＭＰａの圧力が必要であった．また油の所要量もストロークの大きい油圧シリンダーが不要となるので多段プレスに比べ約十分の一に減らす事が可能となる．
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して発明の実施の形態を説明する．合成樹脂成形材料１は２枚の金属板２の間に配置されている。この合成樹脂成形材料は現在の成形法である多段プレスに用いられているものをそのまま用いる事が出来る．このほか無溶剤樹脂を粉体塗装、溶融塗装あるいは流延塗装法で塗装したものも使用可能である．この場合は成形前に別工程で塗装することなく塗装と成形を連続した工程で行う事が可能である．成形材料が金属板の間に配置されたら２枚の金属板は下部の油圧シリンダー５が作動して互いに近接し金属板と成形材料は接触し圧着状態となる．この時のストロークは１０ｃｍ以下で良い．金属板の背面には熱油貯蔵構造物１０が金属板と一体となっている．熱油は熱油貯蔵構造物の中にある電熱ヒーターによって加熱され、圧力は外部に設けられた油圧装置によって制御されている．金属板の周囲にはＯ−リング９が装着されてあり熱油の漏れを防ぐようになっている．Ｏ−リングと反対側の面の金属板の周囲には堰８があって成形材料の樹脂の流動を規制している．多段プレスではこの様な堰を設ける事は困難である．この様にして成形材料は定められた温度および圧力で加熱加圧され成形される．本発明の成形装置の場合は冷却を行わない．冷却を必要とする場合は別工程で行う．１．６ｍｍ厚さのフエノール樹脂板の場合、常温から可塑化温度１３０℃まで約３０秒で昇温し硬化まで９０から１２０秒かかり合計で２分から２分半で成形が終わる．続いて油圧シリンダー５を下降させて金属板２を開き成形物を排出させる．金属板の開きは１０ｃｍ以下で良い。排出の方法は枚葉の成形板では後端部を突いて押し出したり、連続した成形材料では成形材料を引けば良い．銅張り積層板の場合は銅箔を連続した状態で使用し、銅箔を引いて搬送することが出来る．このほかＰＶＦ、ＰＥＴ、ＯＰＰなどの離型用フイルムを成形材料の下面に配置し離型と搬送を兼ねて用いても良い．もちろん上面にも用いることは可能である．金属板の間から取り出された合成樹脂板は従来と同じ方法で端部を切断し製品とされる．
【００１１】
【実施例】
（実施例１）多段プレスで用いられているフエノール樹脂およびエポキシ樹脂シート状成形材料を用いて本発明の成型機によって成形した結果を表１に示した．本プレスによる合成樹脂板の品質は多段プレスで成形されたものと同等であった．
【表１】
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【００１２】
（実施例２）軟化点７０℃、フリーフエノール含有率０．３％のフエノールノボラック樹脂にヘキサミン１０％を混熔し冷却後、平均粒径１０ミクロンに粉砕した粉末樹脂を準備する．この樹脂の１５０℃におけるゲルタイムは９０秒であった．この粉末樹脂を流動浸漬装置の中に常温以下の温度で浮遊させる．この中に１５０℃に加熱した坪量１００ｇ／ｍ２のガラス繊維不織布を３０秒間浸漬する．粉末樹脂は不織布の表面に５０ｇ／ｍ２溶融固着した．この樹脂塗布ガラス繊維不織布を１６枚積み重ね実施例１の紙基材フエノール樹脂と同じ条件で成形し板厚１．６ｍｍのガラス不織布基材フエノール樹脂板が得られた．
【００１３】
（実施例３）多段プレスで化粧板の成形に現用されている高圧メラミン化粧板用のフエノール樹脂塗装芯材紙（紙坪量１３０ｇ／ｍ２、樹脂付着量３３％）７枚とメラミン樹脂塗装化粧紙（チタン１５％抄込み紙、樹脂量４５％）１枚、同じくメラミン樹脂塗装表面保護紙（紙坪量４０ｇ／ｍ２、樹脂付着量５０％）を用いて実施例２と同じ条件で成形した．ただし熱油の温度は、１５５℃にした．多段プレスで成形した樹脂板と本成形装置で成形した樹脂板は外観、そり、その他の品質において有意な差は見られなかった．
【００１４】
（実施例４）ＦＲ−１に該当する銅張り積層板用のシート状成形材料を実施例２と同じように本発明の成形装置で成形した．成形材料の片面は３５ミクロンの接着剤つき電解銅箔が重ねられてある．成形温度は１７５℃、圧力３ＭＰａ成形時間１２０秒であった．出来あがった板のはんだ耐熱性は３５秒と問題はなかった．またロール状の銅箔を成形材料の下面に配置し、この銅箔を成形が終わった時に引いて樹脂板を搬送することも出来た．これによって無人作業が可能となった．
【００１５】
（実施例５）実施例１のガラス布基材エポキシ樹脂の成形において、成形材料の両面に厚さ２５ミクロンのロール状ＰＥＴフイルムを配置し同じ条件で成形を行った．フイルムは幅が成形材料より１００ｍｍ大きくして耳端部まで成形材料が隠れるようにした．この成形作業は離型性に優れ無人作業が可能である．樹脂板と樹脂板の間隔は１００ｍｍにした．この樹脂板と実施例１の樹脂板に外観の光沢以外には品質上の差は見られなかった．
【００１６】
【発明の効果】
本発明の合成樹脂板は現用の多段プレス法の加熱加圧方法と異なり、成形金型として使う金属板の背面に熱油を充填した空間を設けこの熱油に圧力を加えて成形材料を加熱加圧し板に成形するという新しい方法を取り入れている．その結果成形時間が従来の六十分の一に短縮された．熱板１段あたりの成形枚数は約十五分の一と少ないが、成形時間が短いので多段プレスより４倍生産性は高くなる．また成形圧力は二分の一、使用する油量は十分の一にまで減らす事が可能となり高い経済性と生産効率が達成された．設備投資金額も多段プレスに比べ二分の一以下に低減された．無溶剤塗装への道も開け経済的効果は極めて大きいものがある．このほか金型として使う金属板の在庫も百分の一以下で済むようになり管理面での効果も大きい．
品質面でも設備が単純化され管理が容易となり、環境も改善されて汚れや異物混入などの外観欠陥の少ない製品が得られる．また均一な温度および圧力分布は製品の品質変動を少なくし安定した生産活動が出来る．
作業面でも成型用の金型である金属板の交換作業などは数分で出来るようになり稼働率が向上した．多段プレスでは一回数時間を要する．
使用できる合成樹脂が従来のシート状成形材料に加えて粉体樹脂や溶融樹脂あるいは常温で液状の樹脂も使用が可能となった．
【図面の簡単な説明】
【図１】合成樹脂板成形装置の説明図である．２枚の金属板の背面に熱油が充填されている．金属板の間にシート状の成形材料が入り、この状態で上下の金属板を下部油圧シリンダーにより近接させて成形材料に接触密着させる．これと同時に熱油を加圧し成形材料を加熱加圧する．
【図２】金属板と熱油の部分の構造説明図である．金属板の端部は０−リングで油漏れを防止する．その反対側には樹脂の流動防止用の堰がある．
【符号の説明】
１    合成樹脂成形材料              ２    金属板
３    熱油と電熱ヒーター            ４    可動支持板
５    油圧シリンダー                ６    固定支持板
７    鉄柱                          ８    堰
９    ０−リング                    １０  熱油貯蔵構造物
【図１】
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【図２】
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