DE69510645T2

DE69510645T2 - Hitzebeständiges Material für Presspolster und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69510645T2
Application number: DE69510645T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Oda; Kazuyuki Shimizu; Tetsuo Takeuchi
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2015-12-19
Also published as: DE69510645D1; TW286332B; JPH08169074A; EP0718429B1; JP3154908B2; MY111679A; CN1132688A; KR100228882B1; KR960022253A; US5645927A; EP0718429A1; CN1070769C

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein hitzebeständiges Presspolstermaterial; und insbesondere auf ein solches hitzebeständiges Presspolstermaterial und ein Verfahren zu seiner Herstellung, das eine luftdichte Schicht aufweist und zur Verwendung in einer Heißpressmaschine geeignet ist, die zur Herstellung laminierter Platten für Platinen mit gedrückten Schaltkreisen, von dekorativem Sperrholz für die Architektur und ähnlicher Dinge verwendet wird.

Hintergrund der Erfindung

Laminierte Platinen für gedruckte Schaltkreise werden im allgemeinen hergestellt, indem eine Kupferfolie auf ein harzimprägniertes Gewebe oder sogenanntes Prepreg gelegt wird, und dieses anschließend zwischen heißen Platten gepreßt wird. Anfangs sinkt die Viskosität des Harzes bis zum flüssigen Zustand und anschließend härtet es allmählich aus. Zur gleichmäßigen Verteilung von Temperatur und Druck werden an den Platten Presspolstermaterialien angebracht, die wiederholte Verwendung unter hohen Temperaturen und hohen Drucken aushalten. Üblicherweise wird die Oberfläche des besagten hitzebeständigen Presspolstermaterials luftdicht gemacht, um die Fasermaterialien, die das Presspolstermaterial bilden, am Abfallen zu hindern, oder um die Saugkraft einer Vakuumpumpe besser anwenden zu können.
Aus der Patentoffenlegungsschrift Nr. 128544/1982 ist bekannt, thermoplastische Fasern, wie oben erwähnt, auf die Oberfläche des Presspolstermaterials zu laminieren und die thermoplastische Schicht mittels heißer Walzen zum Schmelzen zu bringen und einen Film zu bilden, und so einen Harzüberzug mit guten Trenneigenschaften auf dem Presspolstermaterial zu bilden, um die oben genannte luftdichte Schicht auf der Oberfläche zu erzeugen. Als Alternative ist es ebenso bekannt, eine metallische Schicht wie etwa eine Kupferfolie mittels eines thermisch aushärtenden Harzklebstoffes (Epoxiharz, etc.) auf die Oberfläche des Presspolstermaterials zu kleben.
Im ersten Fall werden jedoch thermoplastische Fasern geschmolzen, um eine Schicht zu bilden, so daß dieser Flexibilität fehlt und sie unter Biegebelastung zu Sprüngen neigt und als Oberflächenschicht ungeeignet ist. Ebenso dauert es lange, um eine luftdichte Schicht zu bilden, und die Produktivität ist ein Problem.
Im zweiten Fall andererseits, obwohl die oben genannten Nachteile nicht auftreten, tritt beim Kleben eine Härtungskontraktion auf, die für wärmeaushärtende Harze charakteristisch ist, und die als Restspannung verbleiben kann. Deshalb schreitet während seiner Verwendung die Kontraktion des Presspolstermaterials im Ganzen in kleinen Schritten voran, während die Heiz-, Press-, Kühl- und Freigabeschritte wiederholt werden, was zu fehlerhaften Produkten führen kann. Weiterhin neigen wärmeaushärtende Harze dazu, leicht schlechter zu werden; die metallischen Folien können sich wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht ablösen. Zusätzlich kann kein Verbrennungsverfahren verwendet werden, um die gebrauchten Presspolstermaterialien wirtschaftlich zu entsorgen, da die metallischen Schichten nicht verbrannt werden können.
JP-A-06166935 offenbart ein Presspolstermaterial, das eine Basisschicht aus hitzebeständigen Fasern und eine auf der besagten Basisschicht ausgebildete Schicht aus hitzebeständigen Fasern umfaßt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Presspolstermaterial zu finden, das eine luftdichte Schicht aufweist, das auch bei Einwirkung von Biegebelastung frei von Sprüngen bleibt und das im Gegensatz zur oben genannten Verwendung von metallischen Schichten aus Kupferfolien durch Verbrennung entsorgt werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anbringen einer luftdichten Schicht auf eine Basisschicht ohne Verwendung von Klebstoffen wie etwa einem wärmeaushärtenden Harz, das leicht schlechter wird, zu finden.
Erfindungsgemäß werden die vorstehend genannten Aufgaben durch ein Presspolstermaterial gelöst, das eine Basisschicht aus hitzebeständigen Fasern und eine auf der besagten Basisschicht ausgebildete luftdichte Schicht aus hitzebeständigen Fasern umfaßt.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines hitzebeständigen Presspolstermaterials zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfaßt:
- Herstellung einer Basisschicht durch Befestigen einer Bindeschicht, die eine Stoffbahn, deren Hauptbestandteil ungereckte meta-aromatische Polyamidfasern sind, umfaßt, an mindestens einer Oberfläche eines Grundkörpers, der im wesentlichen nur meta-aromatische Polyamidfasern umfaßt, mittels Nadelung,
- Auflegen einer Vliesstoffschicht aus meta-aromatischen Polyamidfasern auf die Oberfläche der besagten Bindeschicht, und
- Pressen der besagten Schichten bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen, aber bei oder unterhalb der Zersetzungstemperaturen der Fasern, aus denen die besagte Bindeschicht besteht.
Der Grundkörper kann entweder aus einem Gewebe oder einer Stoffbahn aus im wesentlichen nur meta-aromatischen Polyamidfasern, die einzeln genadelt sind, oder einem Gewebe und einer Stoffbahn, die durch Nadelung zusammengefügt sind, gewählt werden. Weiterhin kann die Bindeschicht über dem besagten Grundkörper eine Stoffbahn umfassen, deren Hauptbestandteil ungereckte meta-aromatische Polyamidfasern sind. Weiterhin wird eine Vliesschicht aus meta-aromatischen Polyamidfasern verwendet, um auf dem Grundkörper, mit der besagten Bindeschicht dazwischen, eine luftdichte Oberflächenschicht herzustellen. Die besagte Vliesschicht kann vorzugsweise eine unebene oder unregelmäßige Oberfläche haben, oder eine Vielzahl von Poren auf der der besagten Bindeschicht gegenüberliegenden Seite. Ein Beispiel eines solchen Materials ist eine Papierschicht, die von einer Papiermaschine aus einer wäßrigen Suspension synthetischer Aramidpulpe und kurzen Fasern hergestellt wird.
Das erfindungsgemäße Presspolstermaterial umfaßt eine Basisschicht und eine luftdichte Schicht, die beide aus Fasermaterialien bestehen, so daß unter Biegebelastung keine Sprünge auftreten sollten. Ebenso kann das Produkt durch Verbrennen entsorgt werden, wenn die Entsorgung notwendig wird, da nur organische Fasern beteiligt sind.
Die erfindungsgemäße Bindeschicht, die an den Grundkörper genadelt wird, umfaßt ungereckte meta-aromatische Polyamidfasern. Die besagten Fasern werden bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen, aber bei oder unterhalb der Zersetzungstemperaturen weich und zeigen die sogenannte "Autoadhäsions"eigenschaft. Eine solche Eigenschaft ist für die ungereckten Fasern spezifisch und wird bei den gereckten Fasern nicht beobachtet.
Daher können, wenn die besagte Bindeschicht mit einer auf der besagten Bindeschicht liegenden Vliesschicht mit unebener Oberfläche oder einer Vielzahl kleiner Poren heiß gepreßt wird und die Fasern, aus denen die besagte Bindeschicht besteht, mit deren unebener Oberfläche oder kleinen Poren zusammenwirken, als Auswirkung der Autoadhäsionseigenschaft der Bindeschicht ebenso wie der physikalischen Verbindung zwischen der unebenen Oberfläche oder den Poren und den ungereckten Fasern, die beiden Bestandteile fest miteinander verbunden werden. Die so erreichte Bindung unterscheidet sich von der Verbindung, die durch Härtung etwa eines wärmeaushärtenden Harzes erreicht wird.
Wie oben erwähnt, enthalten die Bindeschicht und die luftdichte Schicht ähnliche Fasermaterialien und das Presspolstermaterial wurde bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen wärmebehandelt, nämlich bei oder oberhalb der Temperaturen, bei denen das Presspolstermaterial verwendet wird, die Größenänderung beim Ge brauch ist relativ klein, und der Verbindungszustand zwischen den beiden Schichten ist stabil. Deshalb entstehen keine Falten, auch wenn das Presspolstermaterial beim Gebrauch gebogen wird. Weiterhin wird sich die luftdichte Schicht nicht leicht von der Bindeschicht lösen, was über eine lange Zeitspanne Stabilität beim Gebrauch sichert.
Die Vliesschicht, die vor der Heißpressung luftdurchlässig ist, wird luftdicht, wenn die unebene Oberfläche oder die Poren von den ungereckten Fasern gefüllt werden. Die so erzeugte luftdichte Schicht ist nicht luftdurchlässig und dicht. Deshalb kann das Produkt mittels eines automatischen Zufuhrsystems, das Saugscheiben verwendet, bewegt werden, und die Verschleißeigenschaften der Oberfläche können verbessert werden. Ebenso kann das Auftreten von Faserabfall verhindert werden. Da sowohl die luftdichte Schicht als auch die Basisschicht aus organischen Fasern bestehen, ist vorteilhafterweise die Entsorgung durch Verbrennen möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 ist ein teilweiser Schnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Abb. 2 ist ein vergrößerter schematischer Schnitt, der das Ineinandergreifen der Bindeschicht und der luftdichten Schicht darstellt;
Abb. 3 ist ein teilweiser Schnitt, der ein übliches Presspolstermaterial A darstellt, und
Abb. 4 ist ein teilweiser Schnitt, der ein anderes übliches Presspolstermaterial B darstellt.

Ausführungsformen

Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt.
Mit Bezug auf Abb. 1 umfaßt ein hitzebeständiges Presspolstermaterial einen Grundkörper 1, dessen Bestandteile meta-aromatische Polyamidfasern eines Basisgewichts von 1000 g/m² Metsuke wie etwa das von Teijin Ltd. vertriebene Conex sind, und zwei Bindeschichten 2,2, die aus Stoffbahnen aus 100% ungereckten meta-aromatischen Polyamidfasern 3-denier mal 38 mm Größe mit einem Basisgewicht von 150 g/m² Metsuke wie die von Teijin Ltd. vertriebene Conex WUD-Cotton bestehen. Die beiden Bindeschichten 2, 2 werden jeweils auf beide Oberflächen des Grundkörpers 1 gelegt und durch Nadelstiche befestigt, so daß sie eine Basisschicht 3 mit einem Basisgewicht von 1300 g/m² Metsuke bilden.
Anschließend werden zwei Vliesschichten 4,4 aus meta-aromatischen Polyamidfasern sowie das von DuPont Co. vertriebene Nomex-Papier jeweils auf die beiden Oberflächen der Bindeschichten 2, 2 gelegt und dann mittels heißer Platten (nicht dargestellt) heißgepresst. Der Vorgang wurde bei einer Temperatur von 300ºC und einem Druck von 10 kg/cm² 15 Minuten lang durchgeführt. Das erhaltene erfindungsgemäße hitzebeständige Presspolstermaterial weist eine Dichte von 0.7 g/cm³ auf.
Beim oben genannten erfindungsgemäßen Presspolstermaterial erweichen die über der Basisschicht 3 angeordneten Bindeschichten 2, 2 und werden bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen aber bei oder unterhalb der Zersetzungstemperaturen der Fasern, aus denen sie bestehen, (im dargestellten Beispiel bei 300ºC) autoadhäsiv, und die Fasern, aus denen sie bestehen, füllen die unebene Oberfläche oder die Poren der luftdichten Schicht 4 aus. So können die beiden Schichten auf eine Weise, die sich von der Verbindung mittels wärmehärtender Harze unterscheidet, fest verbunden werden.
Anschließend wurde als Vergleich das in Abb. 3 dargestellte übliche Produkt A durch Anordnung von Bindeschichten 5,5 und Trennschichten 6,6 auf beide Seiten eines Grundkörpers 1, der der selbe wie beim erfindungsgemäßen Produkt ist, erhalten. Die Bindeschichten 5,5 umfassen geschmolzene thermoplastische Fasern. Ebenso wurde ein übliches Produkt B durch Aufkleben von 35 um dicken Kupferfolien 8,8 mittels wärmehärtendem Herzklebstoff (Epoxiharz) auf die Oberfläche eines Grundkörpers 1, der der selbe wie beim erfindungsgemäßen Produkt ist, durch 15 minütiges Heißpressen bei 180ºC Temperatur und 50 kg/cm² Druck erhalten. Andere Metallschichten als Kupferfolien können ebenfalls verwendet werden.
Anschließend wurden Versuche durchgeführt, um die Haltbarkeit (Verhalten beim Biegen, Abfallen von Fasern und Abtrennbarkeit der luftdichten Schicht) des erfindungsgemäßen Produkts, des üblichen Produkts A und des anderen üblichen Produkts B durch wiederholte Heiz- und Kühlzyklen mit einem Einheitszyklus von 2 Stunden bei 180ºC Temperatur und 50 kg/cm² Druck zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, daß das erfindungsgemäße Produkt sogar nach 300 Pressvorgängen bei kleiner Flächenkontraktion stabil verwendbar war.
Im Gegensatz dazu Schritt im Fall des üblichen Produkts B die Kontraktion allmählich voran und nach 150 Pressvorgängen hatten sich die Kupferfolien 8,8 vom Grundkörper 1 abgelöst, und das Produkt war nicht länger verwendbar. Im Fall des üblichen Produkts A zeigten die Bindeschichten 5,5 ebenso hitzebedingte Beschädigungen und nach 100 Pressvorgängen waren Sprünge entstanden, und das Produkt war nicht länger verwendbar.
Im oben erwähnten Beispiel waren die Bindeschichten 2,2 auf beiden Seiten des Grundkörpers 1 angeordnet; die Bindeschicht 2 kann jedoch auf nur einer Oberfläche des Grundkörpers 1 vorgesehen sein. Ebenso muß nicht erwähnt werden, daß der Grundkörper 1 genadelte Stoffbahnen alleine oder durch Nadelung zusammengefügte Stoffbahnen und Gewebe umfassen kann, obwohl er im dargestellten Beispiel ein Gewebe umfaßt.
Weiterhin sind die Größen oder Basisgewichte Metsuke, etc. nicht auf die oben dargestellten beschränkt und können wie erforderlich eingestellt werden. Weiterhin werden im obigen Beispiel in den Bindeschichten 2,2 100% ungereckte Fasern (metaaromatische Polyamidfasern) verwendet; aber solange hauptsächlich die besagten Fasern verwendet werden, können im Gemisch damit auch gereckte Fasern (metaaromatische Polyamidfasern) verwendet werden.

Vorteile der Erfindung

Da auf der Oberfläche des Grundkörpers eine luftdichte Schicht aus biegsamen wärmebeständigen Fasern gebildet wird, kann das erfindungsgemäße Presspolstermaterial sogar unter Biegebeanspruchung frei von Sprüngen oder Falten sein. Ebenso kann das Presspolstermaterial durch Verbrennen entsorgt werden, da das Material als ganzes aus Fasermaterialien zusammengesetzt ist.
Weiterhin umfassen die erfindungsgemäßen Bindeschichten eine faserige Stoffbahn, die vollständig oder im wesentlichen vollständig aus ungereckten meta-aromatischen Polyamidfasern besteht, und eine Vliesschicht mit einer unebenen Oberfläche, die unter Anwendung von Temperatur unter Druck bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen aber bei oder unterhalb der Zersetzungstemperaturen der Fasermaterialien der Bindeschicht darüber gelegt wird, so daß eine feste Verbindung in einer Art, bei der die Fasern, aus denen die Bindeschichten bestehen, die unebene Oberfläche der Vliesschicht ausfüllen, entsteht.
Bei dem besagten Bindeverfahren wird die Verbindung nicht als Ergebnis des Schmelzens der enthaltenden Fasern erreicht, sondern eine physikalische Verbindung wird als Ergebnis des Weichwerdens und des angewandten Drucks erreicht, so daß selbst unter Biegebeanspruchung kaum Faltenbildung in der luftdichten Schicht auftritt, und sich ebenso die luftdichte Schicht selbst nach langem Gebrauch kaum von der Basisschicht ablöst.
Schließlich kann die Oberfläche der luftdichten Schicht wegen der beim Heißpressen angewandten Wärme und dem Druck glatt und dicht sein, so daß ihre Durchlässigkeit wesentlich sinkt. Deshalb ist der Transport mittels eines automatischen Zufuhrsystems, das Saugscheiben verwendet, bei verbesserten Verschleißeigenschaften und einer weitgehenden Vermeidung der Entstehung von Faserabfall, möglich.

Claims

1. Presspolstermaterial, das eine Basisschicht aus hitzebeständigen Fasern und eine auf der besagten Basisschicht ausgebildete luftdichte Schicht aus hitzebeständigen Fasern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte auf der besagten Basisschicht ausgebildete Schicht luftdicht ist und die besagte Basisschicht einen Grundkörper aus im wesentlichen nur meta-aromatischen Polyamidfasern, und eine Bindeschicht aus einer Stoffbahn, deren Hauptbestandteil ungereckte meta-aromatische Polyamidfasern sind, umfaßt.

2. Presspolstermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der besagte Grundkörper und die Bindeschicht durch Nadelung verbunden werden.

3. Presspolstermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte luftdichte Schicht eine Vliesschicht aus meta-aromatischen Polyamidfasern umfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung eines hitzebeständigen Presspolstermaterials, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Herstellung einer Basisschicht durch Befestigen einer Bindeschicht, die eine Stoffbahn, deren Hauptbestandteil ungereckte meta-aromatische Polyamidfasern sind, umfaßt, an mindestens einer Oberfläche eines Grundkörpers, der im wesentlichen nur meta-aromatische Polyamidfasern umfaßt, mittels Nadelung, Auflegen einer Vliesstoffschicht aus meta-aromatischen Polyamidfasern auf die Oberfläche der besagten Bindeschicht, und

- Pressen der besagten Schichten bei oder oberhalb der Glasübergangstemperaturen, aber bei oder unterhalb der Zersetzungstemperaturen der Fasern, aus denen die besagte Bindeschicht besteht.