JPH024838A - 繊維強化樹脂複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は芳香族ポリアミドｗ４ｍとポリイミド。

エポキシ等の耐熱性樹脂とを複合した耐熱性ＷＡ維強化
樹脂複合材料に関する。

（従来の技術） 一般に繊維充てん複合材料には繊維の含浸マット、繊維
織物と樹脂とからなるプリプレグ積層材、フィラメント
ワインディング法によるもの、短識維を分散せしめた射
出成型物等がある。これらはいずれも引張強さ、衝撃強
さ、ヤング率等の改善、寸法安定性向上、耐熱性向１等
の効果を期待してなされたものであり、実際上の効果も
発現されてはいる。しかしてその性質は樹脂の性質、充
てん材の構造、形状、組織により影響されるがなかでも
充てん＊Ｍとマトリックス樹脂の界血の影響が大きく、
ｓａ、ｔａｘｉにカップリング剤処理をするのが通例で
ある。繊維充てん複合材料に用いられる繊維として重要
なものにガラス繊維、炭素繊維等があるが上記の処理を
施して供されている。

芳香族ポリアミド繊維例えばポリ（１）−フェニレンテ
レフタルアミド）ｌ維は１．４５　ｆ　／　ｃｍ’とい
う密度でガラス議；ωに比し著しく軽量で比強度、比弾
性率が優れており、航空機分骨の構造材料として注目さ
れている。また印刷配線板としても紙／フェノール、ガ
ラスｌａ維／エポキシ樹脂積層板に比し電気特性、耐熱
性に優れ、更に熱膨張率が負という特性を生かし適切な
マトリックス樹脂との組み合せでセラミック、シリコン
と同等の寸法安定性を実現できると期待されている。即
ちガラス／エポキシ樹脂積層板ではＬＢＩ搭載基板とし
て産業用機器に多用されて来たが、近年のＬＳＩの高密
度化などの進歩膠こ伴ない、高温時の特性に不足を来し
、とくに寸法安定性に欠け、高精度回路の製造が困難と
なって来た。芳香族ポリアミドと高温時礪械特性、電気
特性に優れ、更に寸法安定性のよい２（熱性樹脂である
ポリイミド（例えばポリアミノビスマレイミド）との組
み合せによる積層板は耐熱性はもちろんのことｔｏ　　
／”ｃオーダーの熱膨張率を有し、シリコンの２．８Ｘ
１０’／℃、セラミックパッケージの６Ｘ１０／’Ｃに
近く、高信頼性の回路基板を得ることができる。

しかし芳香族ポリアミドは高結晶性であり、表面に詔け
るマトリックス樹脂との接着に難があり。

カップリング剤、エポキシ樹脂等による表面処理を施し
た後、複合体としているが十分な効果は得られず、印刷
基板として用いた場合穿孔加工性（トリソング性）に不
十分で高密度の穿孔には耐えられないものであった。

これを解決するものとして特開昭６１−２０４２２９号
公報には、アミノポリアミドで処理した芳香族ポリアミ
ド＃ｉ維を耐熱性樹脂に含有せしめてなる繊維強化樹脂
複合材料が提案されているが、アミノポリアミドによる
処理のみでは芳香族ポリアミドとマトリックス樹脂との
接着性の難が若干残るという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的はこれらの欠陥を改善し、芳香族ポリアミ
ドとポリイミド或はエポキシ等の耐熱性樹脂の特性を十
分に活かした優れた耐熱性、界面接着性・ドＩＪ　ＩＪ
ソング及び寸法安定性を有する複合材料を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は、起毛処理し且つ不飽和脂肪酸二量体とポ
リアミンとの重縮合物であるアミノポリアミドで処理し
た芳香族ポリアミド繊維を耐熱性樹脂に含有せしめてな
るａｍ強化樹樹脂台材料により達成される。

本発明で用いられる芳香族ポリアミド繊維はポリ（ｐ・
フェニレンテレフタルアミド）、ポリ（ｍ・フェニレン
テレフタルアミド）等いずれも用い得るが通常はポリ（
ｐ・フェニレンテレフタルアミド）が多く用いられる。

また１ａ維は織物。

編物、糸等いずれの形部でも可であるが複合材料の特徴
から織物、引揃え糸が有利である。また芳香族ポリアミ
ド繊維は高結晶性であるが吸湿率が比較的高いため、処
理、樹脂を含浸塗布前に十分に乾燥してたくことが必要
である。

芳香族ポリアミド＆ａｍを起毛処理をするにあたっては
針布起毛機、あざみ起毛＠、エメリー起毛機等が使用で
きるが、エメリー起毛機が通常用いられる。また起毛の
程度は、用途、外観９強力等に応じて適宜に選択される
。

本発明に用いられると記アミノポリアミド樹脂のｔ′Ｒ
造は倒えば一般式 ％式％ 凡の一例としてリノール酸ダイマーを示せばとなるもの
であり、植物油脂肪酸が多く用いられている。

これらのアミノポリアミドはエポキシ樹脂硬化剤の一種
としてすでに使用されているものであるが、本発明はそ
れを芳香族ポリアミド繊維の表面処理剤として用いたも
のである。アミノポリアミド樹脂は固状、液状等、酸、
アミンの組み合せ、重合度により種々のものがあるが、
本発明では水。

或はメタノールその他の溶剤に溶解して使用されるので
溶解性、溶液の安定性及び芳香族ポリアミド（、ａ維を
処理した際の処理表面層の均−性等が必要となる。アミ
ノポリアミド樹脂に用いられる不飽和脂肪酸は、リノー
ル酸を中心とする不飽和基を２ケ含有する脂肪酸がとく
に有効であるが炭素数４〜２２の範囲のものが一般に使
用され、ポリアミン類もジアミン、トリアミン、ペンタ
ミン等が使用され、また実際工業的に生産される場合ｊ
こみられる如く単一組成分のみでなく混合していても、
ｌ、ｍ、ｎの上記範囲内のものが本発明の処理に通常使
用される。但し、高分子量のものやアミン価の伝い（１
５０以下：アミン価は樹脂１ｆ当りの水酸化カリウム（
ｍｇ　）で示す）アミノポリアミドは水に不溶となりメ
タノールでも溶解しにくい等、溶解性が低下し、処理方
法での限定が出て来る。

芳香族ポリアミドＩｊａ紬を十分に乾燥し、吸湿水分の
影響が入らぬようにして通常１〜２０重量％のアミノポ
リアミド樹脂溶液に浸漬、或は塗布してａ紬Ｍ３１に対
し０．１〜５］！量％付与した後乾燥する。尚アミノポ
リアミド對脂は理想的には略分子層程度の′ＭＩ層を形
成するよう薄い方が望ましく余り厚いと却って接着力も
低下し、複合材料の性質にも悪影１ａを及ぼすことがあ
る。またアミノポリアミド樹脂の溶剤は水、アルコール
、芳香族系溶剤が略使用できるが芳香族ポリアミドへの
浸透性の点から、有機系溶剤がを利である。

マトリックスとして用いられる＃Ｊ熱性樹脂は芳香族ポ
リアミドｌＩ／４維の特性を活かせる複合材料を形成し
得るものであれば特番こ限定はしないが燕硬化性樹脂が
好ましく、特にポリイミド、エポキシ樹脂が好適である
。

ポリイミド樹脂は付加重合型熱硬化性をはじめ溶媒可溶
性、樹脂が成型加工の容易さから用いられるが （ａ：脂肪族・脂環族又は芳香族の２画の有機基）で表
わされるＮ　Ｎ’ビスマレイミドの少なくとも一種と芳
香族又は脂肪族ジアミン中から選ばれた少なくとも一種
のジアミンとを反応させて得るプレポリマー（ポリアミ
ノビスマレイミド）が通常用いられる。

エポキシ樹脂はビスフェノール八又はハロゲン化ビスフ
ェノールＡとエピハロヒドリンとの反応により得られる
ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡとアルキレン
オキサイドとより得られる１ｉ１１ｉアルコールとエピ
ハロヒドリンとを反応せしめたポリエーテル型ポリグリ
シジルエーテル、ノボラック型フェノール・ホルムアル
デヒド樹脂のポリグリシジルエーテル等が用いられ、エ
ポキシ硬化剤は耐熱性タイプの芳香族ポリアミン系が一
般に用いられる。また、樹脂量は全複合材料中、重量比
で８０〜７０％である。

起毛処理し次にアミノポリアミド樹脂で処理した芳香族
ポリアミド繊維は次に既シこ述べたポリイミド、或はエ
ポキシ樹脂等の溶液に含浸した後飽燥しプリプレグとし
た後、所定枚数ｔａｎして加圧加熱して複合材料を得る
。

積層体全体中の樹脂の重量は通常８０〜７０重量％であ
る。樹脂量が少ないと電気１機械特性が劣ったり、変形
の原因となり、又、多くても均一な成形がなされにくく
なる。プリプレグの乾燥についても耐熱性樹脂の種類、
樹脂溶液濃度等で各適切な状態を保つ必要がある。

樹脂溶液を作る際の溶剤としては樹脂の溶剤で芳香族ポ
リアミドに不活性なものなら使用できる。

積層プレスは通常温度１５０〜２００℃、圧力１０〜１
５０ｋｇ／Ｃｍ２の範囲で１〜５時間加圧して積層板と
なる。

（作用） 本発明は、起毛処理により芳香族ポリアミド繊細の表面
に立毛を形成せしめるものであるから、次に行うアミノ
ポリアミド処理にセいて該アミノポリアミドが芳香族ポ
リアミドｍ紬に付着しやすくなり、芳香族ポリアミドと
マトリックス樹脂との接着性の向上に寄与するように働
くのである。

（実施例） 実施例１ ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維（デュポ
ン社・ケブラー４９）の平織物（目付６２ｆ／ｍ　　、
厚さＱ、ｌ　ｌ　ｍｍ　、密質タテ×ヨコ８４本／２．
５ｃｍＸ８４本／　２．５　Ｃｍ　、ケブラー糸：１９
５Ｄ／１８４Ｆ）を２４０メツシユを有するエメリー起
毛機により起毛した。

これを１５０℃の熱風屹燥機中で２時間範燥し、略絶乾
状態とした。これにアミノポリアミド樹脂処理剤として
アミン価７８０のものをエタノールを溶剤として、２重
量％溶液を調整した。この各溶液にケブラー布を浸漬し
、マングルで絞り１１０°Ｃで５分間乾燥して処理剤の
付着量１．１重量％のものを得た。

次いで耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂（日本ポリイミ
ド製、ケルイミド６０１）のＮ−メチルピロリドン溶液
（５０重量％）を作製し、これに上記処理ケブラー布を
含浸し１６０　’Ｃで７分間乾燥してプリプレグを得た
。この各プリプレグを１２枚慎重し両最外側表百に厚さ
１８μの８１箔を置き、１８０°Ｃ！１　５０　ｋｇ／
ｃｍ２（７）プＬ／ス機でプレス１時間行ない冷却後取
り出し２００°Ｃ１４８時間ポストキュアを行って本発
明実施例による積層板を？Ｇた。

尚比較として起毛処理を行わずに且つアミノポリアミド
処理を行わないケブラー布についても同様比較例の積層
体の作製をした。

これらの積層体のビール強度をＪＩＳ　　（３−６４８
１法により測定し、測定結果を第１表１こ示す。

第　　１　　表 第１表から明らかなように本発明の１維強化樹脂複合材
料のビール強度は従来品の比較例と比較して大幅に改善
されているのである。

（発明の効果） 本発明の繊維強化樹脂複合材料は耐熱性を有し、界簡接
着性に優れるため穿孔加工（ドリリング）にも十分に耐
え得、印刷配線基板材料をはじめ、軽量先進複合材料と
して、航空機、自動車等の構造材としても有効に使用し
得る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）起毛処理し且つ不飽和脂肪酸二量体とポリアミン
   との重縮合物であるアミノポリアミドで処理した芳香族
   ポリアミド繊維を耐熱性樹脂に含有せしめてなる繊維強
   化樹脂複合材料。