JPH04197712A - プリプレグの製造法 - 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、積層板類、構造材料、その他の用途に好適に
使用されるプｌＪ、７’レグの製造法の改良に関するも
のであり、基材を溶剤蒸気中を通過させ溶剤蒸気置換し
た後、この一部を密閉された減圧系で除去し、直ちに樹
脂溶液中に導入することを特徴とするものである。

本発明の方法は、従来の真空含浸法に対しては、減圧室
に流入する空気が実質的に無いか又は極めて少ないので
、従来の減圧動力を冷却と加熱とに転換し所要動力を殆
ど無くすることが可能となり、かつ、排気ガス処理を殆
ど不要とする。又、溶剤予備含浸法に対しては、溶剤の
樹脂溶液槽への混入を１／２００以下とすることが数百
ｍｍＨｇの減圧度で達成され、補給て微量となるので実
質的に樹脂溶液（フェス）中に溶剤が流失することがな
くなるので、樹脂溶液濃度の制御を不要とする。しかも
、空気除去の操作を気体／気体の置換操作により行うも
のであるので液体を使用する方法に比較して格段の操作
性（速度、従って小型の機器で可能）を達成できるもの
である。

〔従来の技術およびその課題〕

電気用途に使用される積層板類、構造材料、その他の製
造に使用されるプリプレグの製造法は、従来、補強基材
を直接樹脂溶液に浸漬する方法（直接含浸法■）が主流
であったが、補強基材繊維の微細なモノフィラメントな
どの微細な連続的な間隙の一部に空気の残ったプリプレ
グができる問題がある。この解決策として、希釈した樹
脂溶液或いは溶剤を予備含浸させた後、本含浸する方法
（予備含浸法■）や減圧室を介して樹脂溶液に浸漬する
方法（真空含浸法■）などが提案されている。

予備含浸法■の場合、予備含浸を完全に達成すれば微細
な間隙にまで浸透させれば良好なプリプレグかえられる
が、本含浸に用いる樹脂溶液槽に予備含浸に用いた過剰
分の溶剤が持ち込まれ樹脂溶液を希釈してしまうという
問題があり、しかも持ち込み溶剤量も温度その他の要因
により変動し易い為、樹脂溶液濃度の管理が難しいとい
う問題点があった。又、真空含浸法■の場合、減圧度を
充分に保つこと（例えば　ｌＱｍｍＨｇ程度）により良
好なプリプレグとできる力１、補強基材が連続した間隙
（オリフィスモデル）を有することから、ロールによる
シールでは、真空ポンプを大型にすることが必須である
。しかも、真空吸引のだ約に発生する多量の排気ガス中
には、樹脂溶液槽からの溶剤の混入が避けられないこと
から、場合によっては爆発の危険かもあり、また、この
排気ガスの処理という新たな問題点が生じるものであっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記した課題の解決について鋭意検討した結
果、溶剤蒸気置換とその密閉室による除去とを組み合わ
せる方法を見出し、完成させたものである。

すなわち、本発明は、基材に樹脂液を含浸し加熱乾燥す
るプリプレグの製造法において、該基材を加熱溶剤蒸気
中を通過させて実質的に空気を溶剤蒸気に置換し、続い
て減圧室に導き残余の空気と溶剤蒸気との一部分を減圧
除去した後、直ちに樹脂液を含浸することを特徴とする
プリプレグの製造法であり、該加熱蒸気が、樹脂液と同
じ溶剤を用いたものであること、又は該樹脂液が、無溶
剤の樹脂液であることである。

また、本発明は、該含浸装置として、冷却器を備えた溶
剤凝縮室〔Ａ〕、該溶剤凝縮室Ａに隣接し、入口および
出口をロールにより密閉し加熱器を備えた加熱溶剤蒸気
室ＣＤ〕、該加熱溶剤蒸気室りに隣接し、入口および出
口をロールにより密閉した減圧室（Ｂ〕並びに該減圧室
Ｂの出口ロールに直結し、出口ロールの全面が樹脂液に
満たされた構造の樹脂液槽〔Ｃ〕を少なくとも有する含
浸装置を用いることを特徴とするプリプレグの製造法で
ある。

以下、本発明の構成について説明する。

本発明の基材とは、通常の電気、電子材料、構造材料、
その他に使用される長尺の補強基材であれば特に限定さ
れないものであり、クラフト紙、リンター紙；Ｅガラス
、Ｓガラス、Ｄガラス、石英ガラス、その他の各種ガラ
ス、炭化珪素その他の各種セラミックスなどの織布或い
は不織布；炭素繊維織布或いは不織布；アルミナ、マイ
カなどのヘー　バー　；全芳香族ポリアミド、フッ素Ｖ
＝、ポリフェニレンサルファイドポリエーテルエーテル
ケトン、ポリエーテルイミド、全芳香族ポリエステルな
どの耐熱性のエンジニエリングプラスチック繊維織布、
不織布或いは多孔質シート：上記の繊維を混合使用して
なる混合繊布、不織布或いはペーパー；上記の繊維を複
合してなる糸を用いた織布或いは不織布などが例示され
る。

溶剤は、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キ
シレン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン
、メタノーノベその他の樹脂溶液の調製に通常使用され
る溶剤類があげられる。又、樹脂溶液に使用したものと
は異なるクロロセン、フレオン、ジクロロメタン、トリ
クロロエタン、水などのより安定な溶剤も減圧除去する
溶剤量を多くする場合（減圧度を大きくする場合）や用
いる基材がこれらの溶剤で犯されない場合には使用でき
る。

樹脂液は、溶剤を使用してなる樹脂溶剤溶液、無溶剤の
樹脂液の何れでも特に限定されないものであり、上記基
材と同様に各種用途に使用されているものが使用できる
。具体的に例示すれば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シアン酸
エステル樹脂またはシアン酸エステル−マレイミド樹脂
組成物、シアン酸エステル−エポキシ樹脂組成物、シア
ン酸エステル−マレイミド−エポキシ樹脂組成物などの
シアン酸エステル樹脂、ジメトキシメチルベンゼンを主
原料として重縮合させて製造される樹脂（商品名「ザイ
ロツクレジン」）又はこれらの樹脂を主体としてなる熱
硬化性樹脂組成物が挙げられる。

次に、本発明の製造法の理解を容易とするために添付の
図面により説明する。

第１図、第２図は、本発明のプリプレグの製造装置の含
浸工程部分の模式図である。

第１図、第２図において、ロールに巻かれた長尺の基材
〔１０〕が、溶剤凝縮室（Ａ〕に導入される。溶剤凝縮
室Ａは、溶剤蒸気が環境中に実質的に放出されないため
に設けたもので、加熱溶剤蒸気室からの溶剤蒸気が冷却
されて液体となるに十分な長さ、滞留時間又は冷却度と
する。ついて、基材１０はロール〔２１〕に挟まれ、こ
こで常圧よりもやや加圧とした加熱溶媒蒸気室〔Ｄ〕か
らの溶剤蒸気が基材中に進入し、基材中の空気は実質的
に加熱溶剤蒸気に置換され、加熱溶媒蒸気室りに導入さ
れる。このロール２１による溶剤蒸気と空気との置換操
作は、大気圧部分（凝縮室Ａ）と加熱溶剤蒸気室りとの
圧力差を数ｍｍＨｇ〜数十ｍｍＨｇ程度と小さな値で実
施可能でありシール性等について大きな問題はないもの
であり、単なる間隙に置き換えることも可能である。

加熱溶媒蒸気室りでは、溶剤蒸気を加熱するか又は加熱
蒸気状態を保つための加熱器が設けられている。ここで
は、さらに、より充分な溶剤蒸気による基材中の微細な
間隙の空気が溶剤蒸気中に拡散し溶剤蒸気により置換さ
れる。この結果、微細な間隙の空気は実質的に溶剤蒸気
に置換された基材〔ｌｌ〕となる。

該基材１１は真空シールロールＣ２２〕（ダブルロール
で図示。基材の繋ぎ部分の通過を考慮したものである。

）を経て、通常、圧力数百ｍｍＨｇ以下に設定された減
圧室〔Ｂ〕に導入される。減圧室Ｂの入口ロール２２に
よるシールは、従来の真空含浸法のような減圧度（真空
度）を保つ必要はない。

すなわち、減圧室Ｂ中に搬入される空気は極めて微量で
大部分は溶剤蒸気であるので空気の量はその分圧分とな
り、実質的に分圧分まで減圧したことと同様の効果を得
ることを可能とする。減圧室Ｂ中で残余の空気と溶剤蒸
気との一部を除かれた基材〔１２〕は、出口ロール〔２
３〕を経て樹脂溶液槽Ｃに導入される。また、ンールに
用いるロール２１．２２．２３は、少なくとも表面が耐
溶剤性の優れたフッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリ
コン樹体製のものが好適である。

樹脂溶液槽Ｃでは、通常、室温〜８０℃、数秒〜１０分
間程度の条件で基材の微細間隙まで樹脂溶液が含浸され
た樹脂含浸基材〔１３つとされ、加熱乾燥工程に導かれ
る。ここに、樹脂溶液槽Ｃから減圧室Ｂ側への出口ロー
ルからの樹脂溶液の滲み出しが圧力差が大きい場合１乎
は問題となる。しかし、本発明は通常、減圧室の圧力が
従来に比較して大幅に高く、又、フェスに使用したと同
じ溶剤を使用できることから、特に有害とはならない。

なお、減圧室の減圧度としては、樹脂溶液槽Ｃの入口ロ
ールに溶剤蒸気が結露しないような圧力に設定すること
が好ましい。

以上の操作において、減圧室Ｂには、真空ポンプが冷却
器を介して接続され、溶剤蒸気は冷却器で液体とされて
回収され、溶剤蒸発器で加熱溶剤蒸気とされ、加熱溶剤
蒸気室りに循環される。また、凝縮室Ａで凝縮された溶
剤も溶剤蒸発器に導入され、蒸気とされた後、加熱溶剤
蒸気室りの加熱器に導入され循環使用される。真空ポン
プよりの排気ガスは使用した溶剤の種類に応じた処理を
行われる。

本図に示した装置による加熱蒸気置換、減圧処理により
、真空シール、真空ポンプ負荷、排気ガス処理などの負
荷を大幅に軽減し、樹脂溶液濃度制御などを不用とし、
基材の微細な間隙にも十分に樹脂が含浸された基材含浸
プリプレグの製造を可能とする。

なお、樹脂溶液濃度の制御が不用となる理由は以下によ
る。即ち、通常の有機溶剤は、液体に比較して気体の体
積は、常圧下、沸点〜沸点＋５℃程度の範囲で１００〜
２５０倍程度（水等の分子量の小さいものの場合　数百
倍）である。従って、基材と共に樹脂溶液槽Ｃに搬入さ
れる溶媒の量は、減圧室の圧力を常圧の１／２〜１／１
０程度とした場合に、溶剤予備含浸法に比較して１／１
００／（２−１０）−１／（２００〜１０００）以下に
低減されるので樹脂溶液槽Ｃ中の樹脂溶液の濃度の低下
も実質的にない。

しかも、微量の溶剤の混入は、微細な基材間への樹脂溶
液の浸透を促進する効果も期待される。

以上、本発明を図面により説胡したが、本発明は上記し
た図面に限定されるものではなく、基材を先ず溶剤蒸気
中を通過させて空気の大部分を除いた基材とし、該基材
を密閉系で処理して過剰の溶剤蒸気と共に空気を除去し
、樹脂溶液を含浸させることを除き、種々の変更を行う
ことができる。

例えば、通常、ロール２１１貴代えて単なる狭間隙部を
用いることなどで溶剤蒸気置換を行うこと；加熱溶剤蒸
気室などの加熱手段を公知方法、例えば加熱ロール接触
、加圧蒸気加熱盤、電熱、赤外線加熱、その他から適宜
選択すること；ロールシールを適宜、ダブルローノペベ
ルトロールその他に変更すること；減圧室の出口ロール
の上に樹脂溶液槽を配置すること；樹脂含浸槽Ｃを加圧
とすること；その他、凝縮室、加熱溶剤蒸気室、樹脂溶
液槽等の大きさ、上下左右の位置関係を適宜変更するこ
となどである。また、樹脂溶液に混合溶剤を使用し、加
熱溶剤蒸気として単一溶媒を使用することも加熱溶剤蒸
気の圧力が常圧より心持ち高い程度で十分に操作可能な
ことから、蒸発器として蒸留器の能力を一部賦与するこ
とが容易であり容易に実施可能である。さらにこの場合
、樹脂溶液含浸基材の乾燥工程にも溶剤回収工程を設け
、この工程の蒸留器からの塔頂ガスを加熱溶媒蒸気とし
て使用することは好ましい実施態様である。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

検討例　１ 第１図のフローにおいて、凝縮室Ａへの溶剤蒸気の流入
量並びに減圧室Ｂへの溶剤蒸気の流入量を検討した。

まず、凝縮室Ａへ加熱溶剤蒸気が移動するための最低圧
力は、基材の移動速度を３０ｍ／ｍｉｎ　＝　０．５ｍ
／ｓｅｃ、溶剤をメチルエチルケトン（＝ＭＥＫ）とし
た場合、この基材の移動に抗して溶剤蒸気が移動すため
の圧力差（ΔＰ）の下限は下記式から算出され、ΔＰ　
”　４Ｘ１０−６ａｔａである。

■　・　（２零ｇ本△Ｐ／ｒ）” 二の結果より、やや加圧状態にすれば、減圧室中への空
気の流出は実質的に阻止できることとなる。従って、加
熱溶剤蒸気が凝縮室へ流出する量をシールロールとの組
合せにより必要最低限とし、かつ空気を基材中からほぼ
完全に除去することが極めて容易であることが理解でき
る。

次に、減圧室へのＭＥＫ　ｌ気の流出も容易に産出され
る。溶剤をＭＥＫ（Ｍ＝７２．１１＞　、圧力（ＰＬ）
　１ａｔａの蒸気とし、減圧室圧力（Ｐ２）　０．２３
３　ａｔａ、基材の厚み０．２ｍｍ、巾１０５０ルの基
材て、空間率０．５とした場合、減圧室中への溶剤蒸気
の流入量Ｇは、近似的に同様の断面積を有するオリフィ
スを通過する流量と同等に取り扱えるものとなる。この
結果、流入量Ｇは下式で算出される。

Ｇ＝μ＊’！、　＊　ａｌＩ＊　Ｐｉ　／（Ｒ本Ｔｌ）
”’式中の　μ：流出係数 Ｇ　＝７４．０６　ｋｇ／ｈ（１，Ｑ３ｋｇｍｏｌ／ｈ
、　ｏｒ　２３．０　Ｎｍ’／ｈ）となる。

この蒸気は、加熱及び冷却によって、凝縮、蒸発を行う
ことによりリサイクルする。熱量はＭＥＫの蒸発潜熱（
４１０ｋｃａｌ／ｋｇ）で８．１９１０’　ｋｃａｌ／
ｈである。これをスチーム、冷却水として換算すると０
．０１５７　Ｔｏｎ／ｈ、冷却水量　０．８１９　Ｔｏ
ｎ／ｈとなる。

さらに、樹脂液槽に搬入される基材１ｍあたりのＭＥＫ
の量（ま、１．０５本１０−’　Ｘ　（１，５４９本０
．２３３）　　−０，０３７９ｇ以下となり、無視しう
る量である。

また、比較のために、従来の真空含浸法の場合について
１０ｍｍＨｇ＝０．０１３ａｔａまでの減圧が必須とし
て検討すると、上記において、 ａ、　　：　　　　　　　　　　　−７，３５本１０−
’ｍ’であり、Ｇ　＝５１．７９　ｋｇ／ｈ、（１，７
８５ｇｍｏｌ／ｈ、　ｏｒ　３３．４　Ｎｍ’／ｈ）　
　となる。

〔発明の作用および効果〕

以上、発明の詳細な説明および検討例から明らかなよう
に、本発明のプリプレグの製造法によれば、加熱溶剤蒸
気により空気が実質的に除かれるので、真空含浸法に見
られる極めて高度な減圧度も必要とされず、真空吸引の
負担、排気ガス処理を極めて少なくすることが可能であ
る。

また、溶剤予備含浸法のような樹脂溶液中に溶剤が混入
することによる樹脂溶液濃度の変化とそれによる基材へ
の樹脂付着量のバラツキの問題はない。

しかも、得られるプリプレグは高度の減圧を保った真空
含浸法と同等以上なものであることから、その工業的意
義は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明のプリプレグの製造法の主要
部である含浸装置の模式図である。 図中の番号及び符号はＡ：凝縮室、Ｂ：減圧室、Ｃ：樹
脂溶液槽、Ｄ：加熱溶剤蒸気室、１０：基材、１１：溶
剤蒸気置換基材、１２：溶剤蒸気除去基材、１３：樹脂
含浸基材をそれぞれ示す。 特許出願人　　　三菱瓦斯化学株式会社代理人（９０７
０）弁理士　　小堀　貞文第　　１　　図 真空ポンプ 凝ｆｌｉｔ溶剤ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基材に樹脂液を含浸し加熱乾燥するプリプレグの製
   造法において、該基材を加熱溶剤蒸気中を通過させて実
   質的に空気を溶剤蒸気に置換し、続いて減圧室に導き残
   余の空気と溶剤蒸気との一部分を減圧除去した後、直ち
   に樹脂液を含浸することを特徴とするプリプレグの製造
   法。 ２　該加熱蒸気が、樹脂液と同じ溶剤である請求項１記
   載のプリプレグの製造法。 ３　該樹脂液が、無溶剤の樹脂液である請求項１記載の
   プリプレグの製造法。 ４　冷却器を備えた溶剤凝縮室〔Ａ〕、該溶剤凝縮室Ａ
   に隣接し、入口および出口をロールにより密閉され加熱
   器を備えた加熱溶剤蒸気室〔Ｄ〕、該加熱溶剤蒸気室Ｄ
   に隣接し、入口および出口をロールにより密閉した減圧
   室〔Ｂ〕並びに該減圧室Ｂの出口ロールに直結し、出口
   ロールの全面が樹脂液に満たされた構造の樹脂液槽〔Ｃ
   〕を少なくとも有する含浸装置を用いる請求項１記載の
   プリプレグの製造法。