JP5453746B2 - ガラスクロスの製造方法及びガラスクロス - Google Patents

Description

本発明は、ガラスクロスの製造方法及びガラスクロスに関するものである。

近年、電子機器等の小型化及び薄型化に伴い、従来の物よりも厚みの薄いプリント配線基板が求められている。このプリント配線基板は、ガラスクロスに樹脂を含浸、硬化させて作製される。従って、従来のものよりも薄いガラスクロスが望まれている。ガラスクロスを薄くするために、従来から開繊処理が行われている（特許文献１）。開繊処理は、ガラスクロスに例えばロールで押圧し、ガラスクロスの経糸及び緯糸を構成するフィラメントをほぐれさせる処理である。
特開２００４−２６９９７号公報

しかしながら、開繊処理でガラスクロスを薄くすることには限界があり、開繊処理のみでは十分な薄さを達成できない。また、ガラス繊維束を細くするために、ガラスフィラメントの径を小さくしたり、打ち込み本数を少なくしたりする方法が考えられる。しかしながら、このように細くされたガラス繊維束から製織されたガラスクロスでは、経糸と緯糸の交絡点がずれる目ずれが発生しやすくなるので、取り扱い性が悪くなる。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、十分な薄さを有すると共に、目ずれの発生し難いガラスクロスを製造する製造方法及びガラスクロスを提供することを目的とする。

本発明に係るガラスクロスの製造方法は、複数のガラスフィラメントからなる経糸及び緯糸を有するガラスクロスを製造する方法であって、経糸及び緯糸を製織して得られる製織済ガラスクロスを、加熱及び加圧する加熱加圧工程を有することを特徴とする。また、この加熱加圧工程では、ガラスフィラメントどうしが部分的に溶融接着されるように製織済ガラスクロスを加熱及び加圧することを特徴とする。

本発明のガラスクロスの製造方法によれば、経糸及び緯糸を製織して得られる製織済ガラスクロスを加熱及び加圧することにより、ガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメントの数が減少すると共に、ガラスフィラメントの一部が溶融する。このため、ガラスフィラメントは、断面形状を変形させながら、隣接するガラスフィラメントに密着したり、隣接する複数のガラスフィラメントの隙間に入り込んだりする。従って、十分な薄さのガラスクロスが実現される。また、ガラスフィラメントどうしが部分的に接着されるので、目ずれの発生が防止される。

また、本発明に係るガラスクロスの製造方法では、ガラスクロスの単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ^２以下５ｇ／ｍ^２以上であることが好ましい。この製造方法によれば、ガラスクロスの単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ^２以下であるので、十分な薄さのガラスクロスが実現される。また、単位面積あたりの質量が５ｇ／ｍ^２未満のガラスクロスの製造は、難しい。

また、本発明に係るガラスクロスの製造方法では、加熱加圧工程における温度が７００℃以上１２００℃以下であることが好ましい。加熱加圧工程における温度が７００℃未満である場合には、ガラスフィラメントの一部をより好適に軟化するのは難しい。また、この製造方法によれば、製織済ガラスクロスを１２００℃以下の温度で加熱するので、ガラスクロスを構成するガラスが変質及び融解されることを防止することができる。

また、本発明に係るガラスクロスの製造方法では、加熱加圧工程における圧力が０．５Ｍｐｓ以上３．０Ｍｐｓ以下であることが好ましい。この製造方法によれば、製織済ガラスクロスを０．５Ｍｐｓ以上の圧力で加圧するので、より好適にガラスフィラメントの断面形状を変化させつつ、ガラスフィラメントどうしを部分的に溶融接着させることが可能となる。また、この製造方法によれば、製織済ガラスクロスを３．０Ｍｐｓ以下の圧力で加圧するので、ガラスクロスの変形及び破壊を防止できる。加熱加圧工程において、ガラスフィラメントどうしを部分的に溶融接着させるためには、３．０Ｍｐｓより高い圧力で加圧する必要はない。

本発明に係るガラスクロスは、複数のガラスフィラメントからなる経糸及び緯糸を有するガラスクロスであって、単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ^２以下５ｇ／ｍ^２以上であり、ガラスフィラメントどうしが部分的に溶融接着されていることを特徴とする。

本発明のガラスクロスによれば、ガラスフィラメントは、元の断面形状からは変形された断面形状で、隣接するガラスフィラメントに密着していたり、隣接する複数のガラスフィラメントの隙間に配置されたりしている。従って、このガラスクロスは、十分な薄さを有することができる。また、ガラスフィラメントどうしが部分的に溶融接着されているので、目ずれの発生が防止される。

本発明によれば、十分な薄さを有すると共に、目ずれの発生し難いガラスクロスを製造する製造方法及びガラスクロスを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係るガラスクロスの製造方法の実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、本実施形態に係るガラスクロスの製造方法に用いられる製織済ガラスクロスの一部を切り出して示す平面図である。また、図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面構造を模式的に示す図である。製織済ガラスクロス１０は、経糸２０と緯糸３０とを製織して得られる。また、図２に示すように、経糸２０は、ガラスフィラメント５０が集束されたガラス繊維束１５により構成されている。これらのガラスフィラメント５０は、集束剤５５により束ねられている。なお、図示されないが、緯糸３０も経糸２０と同様の構成を有している。図１及び図２に示すように、経糸２０と緯糸３０とは、交互に上下に交叉している。

ガラス繊維束１５は、複数のガラスフィラメント５０から成り、１本のガラス繊維束１５に含まれるガラスフィラメント５０の数は、例えば１００本以下である。十分に細いガラス繊維束１５を得るために、１本のガラス繊維束１５に含まれるガラスフィラメント５０の数は、８０本以下であることが好ましい。このように、ガラス繊維束１５に含まれるガラスフィラメント５０の数を少なくすることにより、十分に細いガラス繊維束１５を得ることができる。ガラス繊維束１５を細くすることにより、作製されるガラスクロスの厚さを薄くすることが可能となる。１本のガラス繊維束１５に含まれるガラスフィラメント５０の数は、５０本以下であることが更に好ましい。また、１本のガラス繊維束１５に含まれるガラスフィラメント５０の数は、１０本以上であることが好ましい。１０本未満のガラスフィラメント５０からなるガラス繊維束１５の製造は、難しい。

ガラス繊維束１５におけるヤーン撚り数は、例えば０．３以下である。ヤーン撚り数は、ガラス繊維束１５の１インチ当たりの撚り数である。また、より薄いガラスクロスを得るために、ヤーン撚り数は、０．１以下であることが好ましい。ヤーン撚り数を少なくすることにより、ガラスフィラメント５０への拘束力を緩和できるので、加熱加圧工程において、ガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメント５０の数をより減少させやすくすることが可能となる。更には、ガラス繊維束１５は、無撚りであることが好ましい。また、後に開繊処理が行われる場合には、ヤーン撚り数を少なくすることにより、開繊性を高めることができる。

ガラスフィラメント５０の径は、例えば１０μｍ以下であることが好ましい。ガラスフィラメント５０の径を小さくすることにより、ガラス繊維束１５の径を小さくすることができ、さらに、作製されるガラスクロスの厚さを薄くすることが可能となる。このガラスフィラメント５０の径は、７μｍ以下であることが特に好ましい。ガラスフィラメント５０の径を７μｍ以下とすることにより、十分に薄いガラスクロスを得ることが可能となる。また、ガラスフィラメント５０の径の下限は２μｍ以上であることが好ましい。２μｍより細いガラスフィラメントの製造は困難である。

製織済ガラスクロス１０の単位面積あたりの質量は、例えば２０ｇ／ｍ^２以下である。さらに薄いガラスクロスを得るために、製織済ガラスクロス１０の単位面積あたりの質量は、１５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。また、製織済ガラスクロス１０の単位面積あたりの質量は、５ｇ／ｍ^２以上であることが好ましい。単位面積あたりの質量が５ｇ／ｍ^２未満の製織済ガラスクロス１０の製造は困難である。

ガラスフィラメント５０を構成するガラスの組成は特に限定されないが、例えばＥガラスが用いられる。

続いて、製織済ガラスクロス１０に開繊処理を行う。開繊処理の方法として、高圧噴射水による開繊処理、バイブロウォッシャーの噴流水による開繊処理、水中での超音波振動による開繊処理、ローラを用いた押圧による開繊処理等を挙げることができる。この開繊処理により、経糸２０及び緯糸３０を構成するガラスフィラメント５０がほぐされ、経糸２０及び緯糸３０は扁平化する。

次に、製織済ガラスクロス１０に脱油処理を行う。脱油処理は、製織済ガラスクロス１０を加熱炉等で熱処理し、ガラスフィラメント５０を束ねてガラス繊維束１５とするための集束剤を除去するための処理である。この熱処理の際の製織済ガラスクロス１０の温度は、例えば３５０〜６５０℃程度とすることが好ましい。

続いて、製織済ガラスクロス１０に加熱加圧処理を行う。図３は、加熱加圧処理に用いられる装置を模式的に示す図である。熱源４１は、製織済ガラスクロス１０を加熱するための構成である。この加熱の方式は特に限定されないが、ガスバーナー方式、電熱方式、高周波誘電加熱方式等が挙げられる。特に、短時間で製織済ガラスクロス１０のガラスフィラメント５０を高温にするため、高周波誘電加熱方式が好ましい。

プレスローラー４２及びバックアップローラー４３は、製織済ガラスクロス１０に加圧するための構成である。固定されたバックアップローラー４３に向かってプレスローラー４２が加圧することにより、プレスローラー４２とバックアップローラー４３との間を通過する製織済ガラスクロス１０は、加圧される。熱源４１は、プレスローラー４２及びバックアップローラー４３の近傍に配置されているので、製織済ガラスクロス１０は、加熱されながら加圧されることができる。

製織済ガラスクロス１０が加圧されている時の加熱温度は、（ガラスの軟化点＋１５０℃）以下が好ましい。更に好ましい加熱温度は、（ガラスの軟化点＋（３０℃〜１００℃））、最も好ましくは（ガラスの軟化点＋（５０℃〜８０℃））である。ガラスの軟化点以上の温度で加熱するので、ガラスフィラメント５０の一部を軟化または溶融させることが可能となる。（ガラスの軟化点＋３０℃）未満の温度では、ガラスフィラメントの一部が充分に軟化または溶融せず、また、（ガラスの軟化点＋１５０℃）より高い温度で加熱すると、ガラスクロスを構成するガラスが変質及び融解される恐れがある。軟化点が８４０℃のＥガラスを用いた製織済ガラスクロス１０では、（８４０℃＋（５０℃〜８０℃））の温度が最も好ましい。また軟化点が１０５０℃のＴガラスを用いた製織済ガラスクロス１０を１２００℃より高い温度で加熱すると、ガラスクロスを構成するガラスが変質及び融解される恐れがある。なお、ガラスの軟化点は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０ ７．１７ガラス繊維の軟化点の測定方法に準じて測定される。

加圧時間は、例えば１秒以上３００秒以下であることが好ましい。加圧時間が１秒以上であるので、軟化または溶融したガラスフィラメント５０を変形させ、ガラスフィラメント５０どうしを溶融接着させることが可能となる。加圧時間が３００秒より長い場合には、ガラスフィラメントが溶融してフィラメントが切断する恐れがある。この加圧時間は、３秒以上６０秒以下であることが特に好ましい。加圧時間が３秒以上であるので、ガラスフィラメント５０どうしをより好適に溶融接着させることが可能となる。また、加圧時間が６０秒以下であるのでガラスフィラメントが溶融してフィラメントが切断する可能性が少なくなる。

加圧の際の圧力は、例えば０．５Ｍｐｓ以上３．０Ｍｐｓ以下であることが好ましい。圧力が０．５Ｍｐｓ以上であるので、ガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメント５０の数を減少させると共に、一部が軟化及び溶融したガラスフィラメント５０の断面形状を変形させ、隣接するガラスフィラメント５０に密着させたり、ガラスフィラメント５０間の隙間に入り込ませたりすることができる。また、圧力が３．０Ｍｐｓ以下であるので、ガラスクロスの変形及び破壊を防止できる。加熱加圧工程において、ガラスフィラメントどうしを部分的に溶融接着させるためには、３．０Ｍｐｓより強い圧力で加圧する必要はない。この圧力は、１．０Ｍｐｓ以上２．０Ｍｐｓ以下であることが特に好ましい。圧力が１．０Ｍｐｓ以上であるので、ガラスフィラメント５０間の密着がさらに促され、軟化及び溶融したガラスフィラメント５０どうしが部分的に接着される。また、圧力が２．０Ｍｐｓ以下であるので、ガラスクロスが変形、破壊してしまう可能性がより一層減少する。

図４は、図２の部分Ａを拡大して模式的に示す図である。図４を用いて、加熱加圧工程における経糸２０のガラスフィラメント５０の変化を説明する。

図４（ａ）は、加熱加圧処理前における製織済ガラスクロス１０の経糸２０の断面図である。経糸２０は、複数のガラスフィラメント５０ａの束からなり、経糸２０の断面において、ガラスフィラメント５０ａの断面が配列されている。以下、図４（ｂ）〜（ｄ）は、加熱加圧処理が行われた際の経糸２０の断面を段階的に示している。

図４（ｂ）では、図４（ａ）と比較して、ガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメント５０ｂの数が減少している。続く図４（ｃ）では、図４（ｂ）と比較して、ガラスフィラメント５０ｃどうしが密着している。さらに、図４（ｄ）では、ガラスフィラメント５０ｄの断面形状が変形しており、断面が変形したガラスフィラメント５０ｄは、複数の隣接するガラスフィラメント５０ｄの隙間に深く入り込むと共に、隣接するガラスフィラメント５０ｄに接着されている。このため、経糸２０のガラスクロスの厚さ方向の径は小さくなる。また、緯糸３０（図示せず）のガラスクロスの厚さ方向の径も小さくなる。従って、十分な薄さのガラスクロスを得ることが可能となる。さらに、隣接するガラスフィラメント５０ｄどうしが部分的に接着されるので、目ずれの発生が防止される。

例えば、図４（ｄ）における経糸２０のガラスクロスの厚さ方向の径Ｔは、ガラスフィラメント５０の径の１．５倍程度の大きさである。開繊処理においては、経糸２０及び緯糸３０のガラスクロスの厚さ方向の太さはそれぞれ、ガラスフィラメントの径の２倍及び１倍程度の大きさにすることができる。図４（ｄ）に示されるように、加熱加圧処理により、経糸２０のガラスクロスの厚さ方向の径Ｔは、ガラスフィラメント５０の径の１．５倍程度の大きさにすることが可能であるので、この加熱加圧処理を行うことにより、ガラスクロスの厚さを、ガラスフィラメント５０の径の２．５倍程度にまで薄くすることが可能である。

また、加熱加圧処理後では、加熱加圧処理前と比較して、経糸２０及び緯糸３０におけるガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメント５０の数が減少すると同時に、糸幅が大きくなる。このため、製織済ガラスクロス１０におけるガラス繊維束１５間の隙間が減少し、通気度が小さくなる。

さらに、隣接するガラスフィラメント５０どうしが部分的に接着されることにより、製織済ガラスクロス１０における目ずれの発生が防止されると共に、引張強度及び腰の強さも向上する。従って、製織済ガラスクロス１０の取り扱い性が向上する。なお、腰の強さ
は、風合い計測器（KES-FB2：カトーテック(株)社製）による純曲げ試験方法に準拠して測定される測定値であり、試験対象の弾性に関する指標である。

なお、本実施形態では、開繊処理後に加熱加圧処理を行っているが、開繊処理を行わないこととしてもよい。前述したように、加熱加圧処理は、経糸２０及び緯糸３０におけるガラスクロスの厚さ方向に重なるガラスフィラメント５０の数を減少させ、経糸２０および緯糸３０を扁平化させると共に、通気度を小さくすることができる。これにより、加熱加圧処理は、開繊処理と同様の効果を有するからである。

また、本実施形態では、加熱加圧処理前に脱油処理を行っているが、脱油処理を行わないこととしてもよい。加熱加圧処理では、製織済ガラスクロス１０を加熱するので、脱油処理と同様に、ガラス繊維束１５の集束剤の除去が可能である。

また、脱油処理に続いて加熱加圧処理を行う場合には、製織済ガラスクロス１０を加熱するための熱源となる装置を両処理で共用することが可能である。例えば、脱油処理において、３５０〜６５０℃程度の温度に製織済ガラスクロス１０を加熱し、引き続く加熱加圧処理では、加熱温度を６００〜１１００℃程度に上昇させることが可能である。

以下、本発明の好適な実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［製織済ガラスクロスの作製］
複数のガラスフィラメントから成るガラス繊維束を経糸及び緯糸とし、平織りの製織方法を用いて、製織済ガラスクロスを作製した。ガラスフィラメントは、Ｅガラスからなり、ガラスフィラメントの径は、４μｍである。ガラス繊維束は、５０本のガラスフィラメントからなり、無撚りである。製織の際の経糸及び緯糸の密度は共に、８５本／２５ｍｍであり、製織済ガラスクロスの単位面積あたりの質量は、１１．１ｇ／ｍ^２である。

［開繊処理及び加熱加圧処理］
作製した製織済ガラスクロスに、表１に示す条件で開繊処理及び加熱加圧処理を行い、実施例１〜４及び比較例１〜３のガラスクロスを作製した。

［ガラスクロスの評価］
実施例１〜４及び比較例１〜３の各々のガラスクロスについて、厚さの測定、目ずれの評価、経糸及び緯糸の糸幅の測定、通気性の測定、引張強度の測定及び腰の強さの測定を行った。

ガラスクロスの厚さは、ＪＩＳ Ｒ ３４２０ ７.１０厚さ の試験方法に準拠して測定した。

目ずれの評価は、ガラスクロス表面を軽く指で擦って、目視にて、経糸及び緯糸の交絡の状態を確認した。目ずれが生じた場合は×、目ずれが生じない場合は○の評価をした。

経糸及び緯糸の糸幅は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０ ７.６単繊維直径 の試験方法に準拠して測定した。

通気性は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０ ７.１４クロスの通気性 の試験方法に準拠して測定した。

引張強度は、ＪＩＳ Ｒ３４２０のタイプIIIに準拠して、２５ｍｍ幅の試料片を掴み間隔１５０ｍｍで保持し、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で試料片を引き伸ばし、試験片の破断時の最大引張荷重を測定した。

腰の強さは、風合い計測器（KES-FB2：カトーテック(株)社製）による純曲げ試験方法に準拠して測定した。

以上の試験結果を表２に示す。また、図５は、比較例３のガラスクロスの表面を軽く指で擦った後の写真の図である。図６は、実施例４のガラスクロスの表面を軽く指で擦った後の写真の図である。

実施例１のガラスクロスの厚さは、比較例１、比較例２及び比較例３の厚さより薄くなっていた。また、実施例１のガラスクロスでは、比較例１、比較例２及び比較例３に比べて、目ずれが発生し難かった。また、実施例１の経糸及び緯糸の糸幅は、比較例１、比較例２及び比較例３に比べて大きく、実施例１の通気度は比較例１、比較例２及び比較例３に比べて小さかった。さらに、実施例１の引張強度は、比較例１及び比較例２と比較して大きかった。

実施例２のガラスクロスの厚さは、実施例１の厚さより更に薄くなっていた。また、実施例２のガラスクロスでは、実施例１と同様に、目ずれが発生し難かった。また、実施例２の経糸及び緯糸の糸幅は、実施例１に比べてやや大きく、実施例２の通気度は実施例１に比べてやや小さかった。さらに、実施例２の引張強度は、実施例１と比較して大きかった。

実施例３のガラスクロスの厚さは、実施例１の厚さより更に薄くなっていた。また、実施例３のガラスクロスでは、実施例１と同様に、目ずれが発生し難かった。また、実施例３の経糸及び緯糸の糸幅は、実施例１に比べて大きく、実施例３の通気度は実施例１に比べて小さかった。さらに、実施例３の引張強度は、実施例１と比較して大きかった。

実施例４のガラスクロスの厚さは、実施例２よりやや薄く、実施例３と同程度であった。また、実施例４のガラスクロスでは、実施例２および実施例３と同様に、目ずれが発生し難かった。また、実施例４の経糸及び緯糸の糸幅は、実施例２及び実施例２に比べて大きく、実施例４の通気度は実施例２及び実施例３に比べて小さかった。さらに、実施例４の引張強度は、実施例２及び実施例３と比較して大きく、実施例４のクロスの腰の強さは、比較例３と比較して大きかった。

目ずれの評価においては、比較例３のガラスクロスでは、図５に示すように目ずれが発生したのに対して、実施例４のガラスクロスでは、図６に示すように目ずれが発生しなかった。また、この評価に際してガラスクロス表面を軽く指で擦ったときの触感は、比較例３と実施例４とでは全く異なっていた。

実施例１〜４のガラスクロスの厚さは、比較例１〜３に比べて薄くなっていた。また、実施例１〜４のガラスクロスでは、比較例１〜３に比べて、目ずれが発生し難かった。従って、加熱加圧処理により、十分に薄く、且つ目ずれが発生し難いガラスクロスを得られることが確認された。

実施形態に係る製織済ガラスクロスの一部を切り出して示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿う断面構造を模式的に示す図である。 加熱加圧処理に用いられる装置を模式的に示す図である。 加熱加圧工程における経糸２０のガラスフィラメント５０の変化を模式的に説明する図である。 比較例３のガラスクロスの表面を軽く指で擦った後の写真の図である。 実施例４のガラスクロスの表面を軽く指で擦った後の写真の図である。

符号の説明

１０…製織済ガラスクロス、２０…経糸、３０…緯糸、４１…熱源、４２…プレスローラー、４３…バックアップローラー、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…ガラスフィラメント。

Claims (6)

1. 複数のガラスフィラメントからなる経糸及び緯糸を有するガラスクロスを製造する方法であって、
   前記経糸及び前記緯糸を製織して得られる製織済ガラスクロスを加熱及び加圧する加熱加圧工程を有し、
   前記加熱加圧工程では、前記ガラスフィラメントどうしが部分的に溶融接着されるように前記製織済ガラスクロスを加熱及び加圧する、
   ことを特徴とするガラスクロスの製造方法。
2. 前記ガラスクロスの単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ２以下５ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載のガラスクロスの製造方法。
3. 前記加熱加圧工程における温度が７００℃以上１２００℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスクロスの製造方法。
4. 前記加熱加圧工程における圧力が０．５Ｍｐｓ以上３.０Ｍｐｓ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスクロスの製造方法。
5. 複数のガラスフィラメントからなる経糸及び緯糸を有するガラスクロスであって、
   単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ２以下５ｇ／ｍ２以上であり、
   前記ガラスフィラメントどうしが、扁平に変形された断面形状で、部分的に溶融接着されていること
   を特徴とするガラスクロス。
6. 複数のガラスフィラメントからなる経糸及び緯糸を有するガラスクロスであって、
   単位面積あたりの質量が２０ｇ／ｍ２以下５ｇ／ｍ２以上であり、
   前記ガラスフィラメントどうしが部分的に溶融接着されており、
   前記経糸及び緯糸のヤーン撚り数が０．３以下であること、
   を特徴とするガラスクロス。