(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に積層材料を重ね、基材と積層材料との間の空間を、重ねた基材と積層材料の外側に対して、減圧に保ちながら、外部からの力を加えずに、該減圧を適用する個所から最も遠い個所から加熱を開始し、該減圧を適用する個所に向けて積層材料を外側から加熱して、基材に積層材料を積層することを特徴とする積層体の製造方法。
【請求項２】
重ねた積層材料の周縁は、減圧を適用する個所以外では封止されている請求項１に記載の積層体の製造方法。
【請求項３】
積層材料が、フッ素樹脂からなる請求項１または２に記載の積層体の製造方法。
【請求項４】
加熱を、積層材料の融点以上の温度で行う請求項１〜３のいずれかに記載の積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層体の製造方法に関し、さらに詳しくは、加熱により積層材料を基材に積層させることからなる改良された積層体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フッ素樹脂を基材に積層する方法としては、フッ素樹脂フィルムまたはシートを加熱して基材の片面または両面に圧着させる方法、溶融フッ素樹脂を基材と共押出する方法、フッ素樹脂ディスパージョンを基材に（浸漬、噴霧等により）適用して基材にフッ素樹脂を含浸させる方法などがある。基材は、主として無機材料から形成され、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の無機繊維のクロス、ニット類、金属線を使用した金網類が挙げられる。また、有機材料、例えば耐熱性に優れたアラミド繊維のクロス、ニットなども、基材と使用できる。
【０００３】
しかしながら、フッ素樹脂は他の樹脂に比較して比重が高く、静電気も発生し易いことから、扱いが困難であり、上記の積層方法にもそれぞれ問題点がある。
例えば、含浸法では、ばらつきのない厚みの積層体を得るには、ディスパージョンの粘度、ディスパージョン中のフッ素樹脂濃度、分散に用いる界面活性剤の種類等を適切に選択する必要がある。また、界面活性剤によっては、臭気があり、含浸物を乾燥させる際に、臭気対策を講じる必要がある。
【０００４】
ロールを用いてフィルムまたはシートを基材に積層（ラミネート）する方法の場合、特に両面積層では、ロールからの離型性が最も大きい問題である。また、フッ素樹脂の融点が高いため、耐熱性のよいロールを用いる必要があるが、現在ロールの温度分布を最適にするために使用されている熱媒体（シリコーン、ナフタレンなど）の性質から、ロールの耐熱限界は、約４００℃であると言われており、フッ素樹脂を十分に溶融させてラミネートするには不十分である。また、ロールで溶融フッ素樹脂フィルムまたはシートを金網等の基材にラミネートすると、金属線上では膜厚が薄くなり、積層したフッ素樹脂フィルムまたはシートの均一性が損なわれ、薄くなった部分でフィルムまたはシートが破れやすくなる。ロール表面の異物が積層体表面に付着するという問題も生じる。さらに、ロールクリアランスが均一でない場合、あるいはロールにひずみ・たわみが生じた場合、積層体の厚さが不均一になる。
【０００５】
加えて、上記した従来の積層方法のいずれであっても、積層体の寸法が大きくなるにつれ、装置が大型になり、装置設置のための費用が莫大なものになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようする課題は、上記のような含浸法およびロールを使用した積層方法に見られる問題を解決した、新規な積層方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題は、基材に積層材料を重ね、基材と積層材料との間の空間を、重ねた基材と積層材料の外側に対して、減圧に保ちながら、外部からの力を加えずに、該減圧を適用する個所から最も遠い個所から加熱を開始し、該減圧を適用する個所に向けて積層材料を外側から加熱して、基材に積層材料を積層することを特徴とする積層体の製造方法により解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する積層材料としては、加熱により柔軟になり、融着できる材料ならいずれも使用できる。例えば、融点が約８０℃の汎用樹脂から融点が３２７℃以上のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂まで、あらゆる重合体材料が使用できる。とりわけ、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの、透明なフッ素樹脂から半透明ないし不透明なフッ素樹脂まで、いずれも本発明の方法に使用できる。
【０００９】
積層体を着色する必要がある場合、積層材料としてカラーフィルムを使用すればよい。あるいは、透明な積層材料を用い、基材と積層材料との間にカラーフィルムを挟んでもよい。この場合、積層材料が減圧により基材に密着するので、挟んだカラーフィルムの位置がずれることはないので、模様を忠実に形成することができる。
【００１０】
耐磨耗性に優れた積層体が必要とされる場合には、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機充填補強剤を積層材料に添加することができる。また、積層体表面への異物付着防止性、帯電防止性が要求される場合には、カーボン、グラファイト等の導電性添加剤を積層材料に添加すればよい。
【００１１】
基材としては、従来の積層体に使用されている、主として無機材料から形成された基材、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の無機繊維のクロス、ニット類、金属線を使用した金網類などが使用できる。
基材を磁性材料から製造した場合、電磁誘導により基材を発熱させることができるので、積層体を面状発熱体またはフィルムヒーターとして使用することができる。あるいは、基材を発熱性材料で作ることもできる。
【００１２】
本発明の積層方法では、基材と積層材料との間の空間が減圧にされているので、積層材料を加熱して柔軟化すると、減圧により積層材料が基材に融着される。従って、本発明の積層方法では、外部からの力（減圧により生じる力以外の力）を加えずに積層材料を積層するのが好ましい。しかし、融着を促進するために、ロール等の手段により外部から圧力を加えてもよい。
減圧の程度および加熱温度は、積層材料（フィルム等）の融点、厚み、積層枚数等により決定される。例えば、２５μm厚のフィルム２枚を積層する場合であれば、減圧程度を小さくするか、あるいは加熱温度を融点近くの比較的低い温度にすることが望ましい。一方、１０００μm厚のフィルム２枚を積層する場合であれば、加熱温度を融点よりも比較的高い温度にするか、あるいは減圧程度を大きくするのが望ましい。加熱速度、例えば熱風の流量は、フィルムの厚みに依存して調節するのが望ましい。積層材料の融点以上に加熱すると、強度が極端に低下し、薄い積層材料であれば破壊される恐れがあるからである。
【００１３】
積層材料は、減圧を適用できるなら、どのような形状、寸法のものであってもよいが、好ましくは減圧を適用する個所以外では、積層材料と基材との間が外部と遮断されていることが好ましい。例えば、積層材料の２枚のフィルムまたはシートを重ね合わせ、減圧を適用するための部分を除いて周囲を封止しておく。あるいは、面状の気体非透過性部材の上に基材を配置し、基材を覆うように積層材料を配置し、気体非透過性部材に積層材料周縁を封止してもよい。封止は、積層材料のフィルムまたはシートの周縁を熱融着してもよいし、周縁に接着テープ等を張り付けてもよい。
【００１４】
加熱は、どのように行ってもよいが、好ましくは、減圧を適用する個所から最も遠い個所から加熱を開始し、減圧を適用する個所に向かって加熱個所を移動させる。移動速度は特に限定されないが、積層材料が基材に対して十分融着されるように調節する。
【００１５】
加熱手段は特に限定されないが、好ましくは熱風を熱源として使用する。他の加熱手段、例えばヒーター等からの輻射熱も用いることができる。いずれの場合にも、加熱手段は、積層材料と直接接触しないようにして用いるのが好ましい。
本発明の方法によれば、広範囲の厚さの積層体が製造でき、例えば全体の厚さが２５μｍ〜２０mm程度の積層体を製造することができる。加熱を適切に行えば、これより薄いまたは厚い積層体も製造することができる。
【００１６】
本発明の方法により製造した積層体は、種々の用途に利用できる。代表的な用途は以下の通りである。
１．建築物の屋根材、壁材（例えば、膜構造建築物の構造材、車庫の屋根等）、融雪屋根、温室材料（屋根、壁、窓等）
２．屋上防水シート
３．屋内外の分離シャッター
４．防音（遮音）壁
５．フェンス（垣根）、ベランダ
６．アンテナ
７．排煙道またはダクト
８．耐蝕槽
９．鉄道融雪用機器（ポイントや信号の融雪用）
１０．面状発熱体、フィルムヒーター、床、壁または天井暖房用パネル
１１．投げ込みヒーター
１２．防爆膜
１３．プリント基盤
１４．建築物の免振盤（または装置）
１５．自動車用幌
１６．防汚膜
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
積層材料として、ダイキン工業株式会社製変性ＰＴＦＥ（Ｍ１１２）の１００μｍ厚フィルム（４００mm幅×８００mm）を用いた。一方、ＳＵＳ３０４金網（８メッシュ；線径約０．５４mmφ）（３５０mm角）を３００℃で空焼きして、基材として用いた。
【００１９】
清浄化した台の上に、先ず変性ＰＴＦＥフィルムをシワがないように広げ、変性ＰＴＦＥフィルムの半分（一端から長さ４００mm部分）上にＳＵＳ３０４金網を載せた後、その上にＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し、３層構造の仮積層体とした。
次ぎに仮積層体の一部に真空吸引孔を残して３層構造仮積層体全周を密封シールした。続いて、真空ポンプを使用し、真空吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧にして、密封したフィルム内部の空気を除去し、３層構造の前駆積層体を形成した。
【００２０】
次いで、３６０℃に昇温した２台の熱風溶接機を用い、吸引しながらの前駆積層体の端部（真空吸引孔から遠い端部）の両面に熱風を吹き付けて変性ＰＴＦＥフィルムを加熱した。この際、前駆積層体表面と溶接機ノズル先端との間隔は約５〜７mmを保った。加熱により変性ＰＴＦＥフィルムは、透明になった。その状態で、熱風溶接機のノズルを真空吸引孔に向けて移動させ、前駆積層体全体を溶着した。変性ＰＴＦＥフィルムは金網と密着した。溶接機ノズルがフィルム上を通過した後でフィルムを冷却して、半透明の変性ＰＴＦＥフィルムが金網の両側に積層された積層体を得た。フィルム内部に残留気泡は見られなかった。
【００２１】
積層体の剥離強度の測定
得られた積層体を１０mm幅にカットした後、島津製作所製オートグラフを用いて、剥離速度１００mm／分で１８０°剥離試験をおこなった。剥離強度は０.３〜０.７kgf／cmであった。剥離途中でフィルムが破断する場合もあった。
【００２２】
実施例２
積層材料として、ダイキン工業株式会社製ＰＴＦＥ（Ｍ１２）の１００μｍ厚フィルム（４００mm幅×８００mm）１枚、およびダイキン工業株式会社製ＰＦＡの５０μｍ厚フィルム（３５０mm角）１枚を用いた。一方、実施例１で用いたのと同じＳＵＳ３０４金網を基材として用いた。
【００２３】
清浄化した台の上に、まず変性ＰＴＦＥフィルムを広げ、変性ＰＴＦＥフィルムの半分上にＳＵＳ３０４金網を置き、更にその上にＰＦＡフィルムを置いた後、ＰＦＡフィルム上に変性ＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し、４層構造の仮積層体とした。
次ぎに仮積層体の一部に真空吸引孔を残して４層構造仮積層体全周を密封シールした。続いて、真空ポンプを使用し、真空吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧にして、密封したフィルム内部の空気を除去し、４層構造の放出し前駆積層体を形成した。
【００２４】
次いで、実施例１と同様に、前駆積層体の一端から真空吸引孔に向かって前駆積層体を加熱して、金網とフィルムとが溶着された積層体を得た。フィルム内部に残留気泡は見られなかった。
【００２５】
積層体の剥離強度の測定
得られた積層体について、実施例１と同様の手順で１８０°剥離試験を行った。剥離強度は１.３〜１.４６kgf／cmであった。
【００２６】
実施例３
積層材料として、ダイキン工業株式会社製変性ＰＴＦＥ（Ｍ１１２）の２５０μｍ厚フィルム（４００mm幅×８００mm）１枚、およびダイキン工業株式会社製ＰＦＡの５０μｍ厚フィルム（３５０mm角）１枚を用いた。一方、実施例１で用いたのと同じＳＵＳ金網を基材として用いた。
【００２７】
清浄化した台の上に、先ず変性ＰＴＦＥフィルムを広げ、変性ＰＴＦＥフィルムの半分上にＰＦＡフィルムをシワなく置き、更にその上にＳＵＳ３０４金網を載せた後、更にその上に変性ＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し、４層構造の仮積層体とした。
【００２８】
次に、仮積層体の一部に真空吸引孔の部分を残して４層構造仮積層体の全周を密封シールした。続いて、真空ポンプを使用して、真空吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧して、密封したフィルム内部の空気を除去し、４層構造の前駆積層体を形成した。
【００２９】
次いで、実施例１と同様に、前駆積層体の一端から真空吸引孔に向かって前駆積層体を加熱して、金網とフィルムとが溶着された積層体を得た。フィルム内部に残留気泡は見られなかった。
【００３０】
積層体の剥離強度の測定
得られた積層体について、実施例１と同様の手順で１８０°剥離試験を行った。剥離強度は３.５〜３.９kgf／cmであった。
【００３１】
実施例４
積層材料として、ダイキン工業株式会社製変性ＰＴＦＥ（Ｍ１１２）の１００μｍ厚フィルム（４００mm幅×８００mm）１枚、およびダイキン工業株式会社製ＰＦＡの５０μｍ厚フィルム（３５０mm角）２枚を用いた。一方、ガラスクロス（粗目）（３５０mm角）を３５０℃で空焼きし、ガラスクロスにシリコーンを含浸・乾燥・焼付けして、基材として用いた。
【００３２】
清浄化した台上に、変性ＰＴＦＥフィルムをシワなく広げ、その半分上にＰＦＡフィルム１枚を置き、次いで３５０mm角のガラスクロスを置き、更にガラスクロス上にＰＦＡフィルムの残りの１枚を重ねた。次いで、変性ＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し、５層構造の仮積層体とした。
次ぎに、仮積層体の一部に真空吸引孔を残して５層構造仮積層体全周を密封シールした。続いて、真空ポンプを使用し、吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧にして、密封したフィルム内部の空気を除去し、５層構造の前駆積層体を形成した。
【００３３】
次いで、実施例１と同様に、前駆積層体の一端から真空吸引孔に向かって前駆積層体を加熱して、金網とフィルムとが溶着された積層体を得た。フィルム内部に残留気泡は見られなかった。
【００３４】
積層体の剥離強度の測定
得られた積層体について、実施例１と同様の手順で１８０°剥離試験を行った。剥離は、基材部分で生じ、剥離強度は０．６〜０．８kgf／cmであった。
【００３５】
実施例５
ダイキン工業株式会社製ＰＦＡフィルムＡＦ−０１００（厚み１００μｍ）を幅４００mm、長さ８０cmに切断したものを積層材料として用いた。一方、ＳＵＳ３０４金網（８メッシュ）（３５０mm角）を基材として用いた。
【００３６】
清浄化した台上に、ＰＦＡフィルムを広げその半分（４０cm）にＳＵＳ３０４金網を置き、ＰＦＡフィルムの残り半分を折り返し、３層構造の仮積層体とした。次ぎに、仮積層体の一部に真空吸引孔を残して３層構造仮積層体の全周を密閉シールした。続いて、真空ポンプを使用し、真空吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧にして、３層構造の前駆積層体を形成した。
【００３７】
熱風溶接機（スイス、ライスター社製）を用い、前駆積層体の真空吸引孔から最も遠い部分の積層体端部の両面に３６０〜３７０℃の熱風を吹き付け、フィルムを完全に透明になるまで加熱溶融し、その状態を保ちながら、熱風溶接機を真空吸引孔に向けて移動させ、前駆積層体全体を融着した。
【００３８】
実施例１と同様の剥離試験を行ったところ、剥離強度は０.８〜１ｋｇ／cmであったが、大部分でフィルムが破断した。すなわち、フィルムと金網とは強固に接着されていた。
【００３９】
実施例６
ダイキン工業株式会社製ＰＦＡフィルムＡＦ−０５００（厚み５００μｍ）を幅４００mm、長さ８０cmに切断したものを積層材料として用い、ＳＵＳ３０４金網（３０メッシュ）（３５０mm角）を基材として用いた以外は実施例５と同様の手順で、積層体を製造した。
加熱により透明になったＰＦＡフィルムは、吸引された金網内へ入り込んだ。フィルム表面は比較的凹凸が少なく、良好な積層体が得られた。
実施例１と同様の手順で１８０℃剥離試験をおこなった。剥離強度は６.３〜７.５kgf／cmであった。試験片の大部分は破断した。
【００４０】
実施例７
積層材料として、ダイキン工業株式会社製変性ＰＴＦＥ（Ｍ１１２）の０．５mm厚フィルム（４００mm幅×８０cm）１枚、およびダイキン工業株式会社製ＰＦＡフィルムＡＦ−０１００（３５０mm角）２枚を用いた。一方、ＳＵＳ３０４パンチングメタル板（厚み０．３mm；３５０mm角；直径０．５mmφの孔を約３９０００個穿孔）１枚を、基材として用いた。
清浄化した台の上に、変性ＰＴＦＥフィルムを広げ、変性ＰＴＦＥフィルムの半分上に、一方のＰＦＡフィルム、パンチングメタル板および他方のＰＦＡフィルムをこの順に重ね、次いでＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し５層構造の仮積層体とした。
【００４１】
次ぎに、仮積層体の一部に真空吸引孔を残して仮積層体全体を密閉シールし、真空ポンプを使用して、真空吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧にした。続いて、３６０〜３８０℃の熱風ヒーターを用い、真空吸引孔の反対側のフィルム端部を両面から加熱した。加熱により、変性ＰＴＦＥフィルムは透明状態となった。加えて、フィルムの溶融粘度が低下して樹脂はパンチングメタルの０．５φ孔に入り込んだ。同時に、熱風ヒーターを真空吸引孔に向けて順次移動させて、仮積層体角全体を焼成し、パンチングメタル板を基材とする積層体を形成した。
【００４２】
パンチングメタル板の孔に樹脂が入り込み、孔を通して表裏のフィルムが結合され、５層構造を有する一枚の積層体が得られた。
この場合、ＳＵＳ板を、ブラスト処理する、またはプライマなどを用いて表面処理すると、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡなど）のＳＵＳに対する接着性は更に向上する。
【００４３】
実施例８
積層材料として、ダイキン工業株式会社製変性ＦＥＰフィルム（ＮＦ−０５００）の５００μｍ厚フィルム（４００mm幅×８０cm）１枚を用いた。一方、ガラスクロス（厚み０．３mm）（３５０mm角）１枚を、基材として用いた。
【００４４】
清浄化した台の上に、ＦＥＰフィルムを広げ、ＦＥＰフィルムの半分上にガラスクロスを載せた後、その上にＰＴＦＥフィルムの残り半分を折り返し、３層の仮積層体を形成した。
【００４５】
次ぎに仮積層体の一部に真空吸引孔を残して仮積層体の外周を密閉シールし、真空ポンプを使用して吸引孔からフィルム内部空間を７６０mmHgGまで減圧した。その後、熱風溶接機を用い、３６０〜３８０℃の熱風により、真空吸引孔と反対側にあるフィルム端部の両面を加熱し、ＦＥＰフィルムが透明になったことを確認しながら徐々に溶接機を吸引孔に向けて移動して、積層体を形成した。
剥離強度は、７〜８kgf／cmであり、試験片の大半でフィルムが破断した。
【００４６】
実施例９
アルミ板（厚み１．５mm；４００mm角）１枚、３００℃で熱処理後シリコーン含浸処理したガラスクロス（３５０mm角）１枚、ダイキン工業製ＰＦＡフィルム（厚み５０μｍ；５〜７％延伸；３４０mm角）１枚、およびダイキン工業株式会社製変性ＰＴＦＥ（Ｍ１１２；５〜７％延伸）の１００μｍ厚フィルム（４００mm角）１枚を用意した。
まずアルミ板表面をアセトンにより清浄化し、その上にガラスクロスを置き、その上にＰＦＡフィルムおよびＰＴＦＥフィルムを重ねて４層の仮積層体とし、真空吸引孔を残してアルミ板とＰＴＦＥとの間を密封した。
【００４７】
真空ポンプを使用し、真空吸引孔から仮積層体内の空間を７６０mmHgGまで減圧にして、前駆積層体を形成した。
更に真空吸引しながら、擬装積層体の真空吸引孔から最も遠い端部の両側から３７０℃の熱風溶接機で加熱し、加熱部分を真空吸引孔に向けて移動してフッ素樹脂フィルムを加熱溶着した。その後、アルミ板を除去して、ガラスクロスの片面にＰＦＡフィルムおよびＰＴＦＥフィルムが積層された積層体を得た。
なお、積層時に基材の凹凸が小さい場合、延伸フィルムを使用することにより加熱時に発生する膨張を吸収でき、積層体のシワ発生率が大幅に減少することが確認された。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の積層方法によれば、加熱ロール等の加熱器具を積層材料、例えばフッ素樹脂フィルムまたはシートに直接接触させずに、積層（ラミネート）することができる。また、積層体が汚染されにくい。加熱積層後に積層体を加圧することは可能である。加熱源及び加圧源に積層材料が接触しないため、離型の問題が生じない。
加熱を間接的に行えるので、簡単に広幅、長尺の積層体製品が製造できる。加圧しないので、積層体の厚みのバラツキが非常に小さい。加熱を積層フィルムの融点以上で行うので、微妙な温度コントロールは必要ない。
基材が繊維からなる場合、繊維部分上でフィルムの膜切れが生じない。
ロールを用いないので、センターずれによるしわが発生しない。
積層材料の積層前後に基材が他の物品に接触しないため、基材となる金網、ガラスクロス等の目ずれが起こらない。
減圧吸引しながら積層するので、積層体内部に気泡が残留しない。