JPS6241399A - 無機質繊維シートの製造方法 - 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） 本発明は高密度を要求される用途、例えばコンポジット
タイププリント回路基板、断熱用発泡樹脂ボード面材等
に用いられる無機質シートに関する。

（従来の技術） 従来無機質シート殊にガラスペーパーは、添加バインダ
ー量にもよるが、２０チ以下の一般バインダー量範囲内
においては、０．２２η飼以下の空隙に満ちた低密度シ
ートとなシ、その高気孔性を生かす用途ては適するもの
の、高密度を要求される用途に対しては適用が困難であ
った。

無機繊維殊にガラスペーパーがプリント回路基板等に用
いられることは知られているが、高密度を要求される用
途例えばコンポジットタイププリント回路基板、断熱用
発泡樹脂ボード面材等に使用される場合は、密度が不足
するため満足した物性が得られていない。

即ち、コンポジットタイププリント回路基板用途では、
樹脂金没後のプリプレグ積層プレス工程において、従来
のガラスペーパーは低密度、嵩高なため、プレス機への
仕込み枚数が少ない等のデメリットがあり、また積層板
とした場合、必然的に樹脂含浸比率が高くなり、そシや
ねじれが生じやすく、熱的寸法安定性に欠ける欠点があ
った。

このため密度を高くし、樹脂含浸比率を低める目的でガ
ラス繊維間の空隙を無機質填料などで充填することが行
なわれ、例えば特開昭５４−５０５８３号では、ガラス
不織繊維質シートに無機質充填剤を含浸することで、ガ
ラス繊維シートを高密度化することが提案されている。

しかし、無機質シート中に損料を内添する方法について
は、現在まで見るべきものはない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、無機繊維からなる無機質シートに、粉末
状の填料全内添し、歩留よく保持させることは難しい。

例えば、通常パルプ原料から填料含有紙を製造するとき
に用いられる硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤或いは
ポリアクリルアミドなどのイオン性高分子凝集剤を無機
繊維シートへの填料内添に使用しても、抄紙時損料がワ
イヤーから抜は落ちて、填料全歩留よく無機繊維に定着
することは難しい。また、填料の定着が悪いと無機繊維
スラリー中で沈降を起し、無機質シートとなったときに
填料がシート中で不均一な分布となり、シートの物性を
悪くするという欠点もある。

無機繊維の抄紙性改良のため、バルブを混抄することが
試みられているが、無機繊維１００係の抄紙では填料の
内添歩留が低いため、無機質シートの高密度化は達成で
きないというのが実状である。

一方、シートに抄紙後、無機質スラリーを含浸又は塗工
する方法は、２工程になり設備上、エネルギー消費等の
不経済のほか、無機質スラリーの含浸時にスラリー中の
無機質粒子の沈降防止のために増粘剤を一必要とするな
ど用途によっては好ましくない副材料を使用せざるを得
ない等のデメリットもある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、以上述べたことから無機質シートの高密
度化をはかるに当って、抄紙後の含浸法をとらず、シー
トへの内添法に着目し、その欠点を改良すべく鋭意研究
を行なった結果、一般の無機繊維に無機質細径繊維を配
合し、内添填料を前記細径繊維にイオン性高分子物質に
より定着することにより、内添填料のシート中への歩留
を大幅に向上し、シートの高密度化を達成できることを
見出し本発明に到達したものである。

即ち、本発明は無機繊維に填料全内添した無機質シート
において、平均繊維径３μｍ以下の細径繊維を少なくと
も５重量係合む無機繊維に対し、５０〜３００チの填料
をキ本、複数のイオン性の異なる高分子物質で前記填料
が定着されて成ることを特徴とする無機質シートである
。

本発明に用いられる無機繊維は、一般に知られるガラス
繊維、セラミック繊維、岩綿繊維、アルミナ繊維、炭素
繊維などが使用できる。

また細径繊維としては、平均繊維径３μｍ以下の無機繊
維が使用できる。例えばガラス繊維は一般に繊維径６〜
１３μｍであるが、本発明でいう細径繊維は平均繊維径
として３μｍ以下であることが必要で、好ましくは１μ
ｍ以下である。３μｍ以下であることが必要な理由は、
平均繊維径が３μｍを越えると細径繊維として充分な表
面積が得られず、微細填料の定着歩留が低下するからで
ある。また細径繊維の全無機繊維中に占める比率は、少
なくとも５重量係以上が必要で、５重量係未満では填料
の担持機能が低下するため、歩留が悪化し、高密度化効
果も少な込。

本発明に用いられる填料としては、一般に紙、プラスチ
ック等に用いられる填料が使用できるが、これを例示す
ると酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、水酸化マグネシウム、カオリン・クレー、タ
ルク、酸化チタン、けい石、ワラストナイト、チタン酸
カリウム、ガラス粉末などの無機填料のほか、尿素ホル
マリン樹脂粉末、エポキシ樹脂粉末、フェノール樹脂粉
末などの有機損料、アルミニウム粉末などの金属粉末ほ
かが用いられる。無機繊維に対する填料の内添比率は５
０〜３００重量％が好ましい範囲である。５０重量係未
満では十分な密度向上効果は得られず、実用上の目的を
達するとは言えない。また６００重量係を越えると繊維
成分の減少により、強度低下をもたらし、好ましくない
。

本発明において填料を細径繊維に定着する定着剤として
、ノニオン系高分子物質及びカチオン系高分子物質又は
カチオン系高分子物質及びアニオン系高分子物質を各組
合せて用いられる。

ノニオン系高分子物質としては、ノニオン変性ポリアク
リルアミド、ヒドロキシエチルセルロース、グアーガム
等があげられる。

カチオン系高分子物質としては、カチオン変性ポリアク
リルアミド、カチオン変性澱粉、ポリアミド・ポリアミ
ン・エピクロルヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン等が
あげられる。またアニオン系高分子物質としては、アニ
オン変性ポリアクリルアミドが一般的であるが、澱粉類
、ポリビニルアルコールそのほかカルボキシル基、スル
ホン基などを有する各種モノマー、例えばアクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸もしくはその無水物、フマル
酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸またはそれらの塩の
ホモポリマーまたはこれらモノマーと共重合可能な他の
モノマーとのコポリマーがある。共重合する他のモノマ
ーとしては、エチレン、ブチレン、ジイソブチレン、デ
セン、ドデセン、アクリロニドＩＪ　／’、／、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル、スチレン、酢酸ビニルなどがあげ
られる。高分子物質の無機繊維スラリーへの添加は、最
初にノニオン系高分子物質を添加した後、カチオン系高
分子物質を添加することが定着効果の上で好ましい。

同様にカチオン系高分子物質を添加した後、アニオン系
高分子物質を添加することも好ましい。

イオン系高分子物質の添加量は、無機繊維に対し、それ
ぞれ０．１〜１重量％で定着可能である。

本発明者等は、内添填料の無機質シート中への保持につ
いて検討を行なった結果、一般の無機繊維に配合される
細径無機繊維に填料金イオン性の異なる２種のイオン性
高分子物質により定着することが有効なことに着目し、
その際ノニオン系とカチオン系及びカチオン系とアニオ
ン系をそれぞれ併用する定着法が好ましいことを見出し
た。

％に／＝オン系とカチオン系を併用する定着法は、水力
学的剪断力下においても高い定着率を維持できることが
、動的炉水度試験器（Ｄ）ｒＨａ−ｍｉｃ　Ｄｒａｎａ
ｇｅ　Ｊａｒ　）を用いた定着率測定の結果間らかにな
った。

即ち動的戸水度試験は、無機繊維と填料に定着剤を加え
たスラリーを動的戸水度試験器の戸水没ジャー内に入れ
、高速回転の攪拌羽根により幅広い水力学的剪断力を与
えた後、底部のワイヤーから抜は落ちた填料’ｋＦ紙で
受は定量することにより、動的条件下における填料歩留
を測定した。

試料は無機繊維として９μｍφのガラス繊維と０．７μ
ｍφの細径ガラス繊維を５＝５の比率で配合したものに
、クレー粉末を全ガラス繊維に対して１２０重ｉ％内添
し、バインダーとして繊維状ポリビニルアルコールを１
０重量係加えた後、定着剤としてノニオン系アクリルア
ミドを加え、次にカチオン系アクリルアミドを加えたも
のをＡ、定着剤を加えないものをＢとした〇上表から明
らかな通シ、水力学的剪断力が強く働く高回転域では、
定着剤を使用しない場合。

填料歩留は太きく低下するが、本発明の定着剤を用いる
ことによυ動的状態下でも十分な定着歩留を維持できる
。従ってこの予備実験によって本発明の定着剤の填料歩
留向上効果が確かめられた。

カチオン系高分子物質とアニオン系高分子物質を併用す
る定着法は、静的状態では、他の定着剤に比べ優れた定
着性を示すが、高剪断力下においては、ノニオン系とカ
チオン系の併用定着法にはるかに劣る。従ってガラス繊
維のような高剪断力下において強い定着性を必要とする
無機繊維以外に用いる場合はノニオン系とカチオン系の
併用定着法が有効に働らくという使用法もある。

本発明者等は一般の紙に使用される硫酸アルミニウム等
の無機定着剤、イオン性ポリアクリルアミド等の高分子
定着剤の単独使用についてう 検討した結果、これ鉱定着剤で内添填料を通常の無機繊
維に歩留高く定着することは困難であることから、無機
繊維に平均繊維径３μｍ以下の細径無機繊維を配合する
ことに着目し、この細径繊維に填料粒子をイオン性高分
子物質により歩留高く定着することができることがわか
り、無機質シートの高密度化に成功したものである。

（実施例） 以下実施例により説明する。

実施例１、比較例１ 平均繊維径０．７μｍ１繊維長１０目以下の細径ガラス
繊維を濃度０．０５’４で水中に分散した後、填料とし
てクレー粉末（平均粒径２μ、）を全無機繊維に対し、
６４重重量部加し、粗大粒子塊がなくなるまで十分攪拌
する。これに平均繊維径９μｍ繊維長６ｍのＥガラス繊
維を前記細径ガラス繊維との比率が９：１になるように
加え、更にバインダーとして繊維状ポリビニルアルコー
ルを無機繊維に対し、１８係添加し、攪拌する。次いで
定着剤としてノニオン系ポリアクリルアミドを全無機繊
維に対し０．５重量係（固形分）添加後、更にカチオン
系ポリアクリルアミドを同じ＜０．５重量憾（固形分）
添加して充分定着させ、常法によυ坪量９０　ｆ／ｒｒ
？となるよう脱水、抄紙し、本発明の無機質シー）ｋ得
た。

比較のため実施例１の細径ガラス繊維を使用せず、定着
剤としてカチオン系ポリアクリルアミドを無機繊維に対
し１重量％を用いる以外は、実施例１と全く同様にして
比較例１の無機質シートを得た。得られた無機質シート
の密度などの物性及び填料歩留を別表に示す。

実施例２、比較例２ 実施例１において９μφガラス繊維と細径ガラスｌＩ！
雄の配合比率を２：１、クレー粉末の代りて水酸化マグ
ネシウムを全ガラス繊維に対し２００重ｆｆ／１％使用
する以外は、実施例１と全く同様な方法で本発明の無機
質シートを得た。

比較のため定着剤としてカチオン系ポリアクリルアミド
１重１係を用いる以外は、実施例２と全く同様にして比
較例２の無機質シートラ得た。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留を別表に示す
。

実施例３ 実施例１においてクレー粉末の代りに酸化アルミニウム
８０重量係、平均繊維径９μｒｎ（Ｄガラス繊維と細径
ガラス繊維の配合比率ヲ５：５とする以外は、実施例１
と全く同様にして本発明の無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留を別表に示す
。

超施例４ 実施例１において、クレー粉末を３００重量係、定着剤
としてカチオン系アクリルアミド０．５重ｉ％、アニオ
ン系アクリルアミド０．５重量係を用いる以外は、実施
例１と全く同様にして本発明の無機質シートを得た。

得られた無機質の物性と填料歩留を別表に示す。

実施例５ 実施例１と全く同様な無機繊維配合、填料、バインダー
を用いて工場実験を行なった。無機繊維、填料を配合し
て定着剤で填料を繊維に定着させた後、無機繊維スラリ
ーを円網抄紙機で抄紙した。抄紙機中で１５係濃度アク
リルエマルジョン（ダウ・ケミカル社ＩＸ７＃２６４７
　’）をガラス繊維シートに全ガラス繊維に対し１１重
量％（固形分）スプレー添加後、ヤンキードライヤーに
て乾燥し、連続巻取形態の本発明の無機質シートを得た
。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留を別表て示す
。

実施例６ 実施例１において、平均繊維径３μｍ、繊維長１５ｗ以
下の細径ガラス繊維を使用する以外は、実施例１と全く
同様にして、本発明の無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性及び損料歩留を別表に示す
。

実施例７ 実施例Ｉにおいて平均ｕ１．＃１径３μｍ、繊維長Ｌｏ
ｗ以下のアルミナシリカ系細径セラミック繊維と平均繊
維径１０μｍ　、　ｕ＆維長３０ｔｍ以下のセラミック
繊維を用いる以外は、実施例１と全く同様にして本発明
の無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留を別表に示す
、 従来例１ 実施例１において、ガラス細径ｆＲａ及び損料クレー並
びに定着剤を全く用ｔＡない以外は、実施例１と全く同
様にして無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性を別表に示す。

従来例２ 実施例５において、ガラス細径繊維、填料、定着剤を使
用せず、他は実施例５と同様にして連続巻取状態の無機
質シートを得た。得られた無機質シートの物性を別表に
示す。

比較例３ 実施例１において、ガラス細径繊維を３重量％、Ｅガラ
ス繊維を９７重量％とした以外は、実施例１と全く同様
にして、無機質シートを得た。得られた無機質シートの
物性及び填料歩留を別表に示す。

比較例４ 実施例１においてクレー粉末を３５０５０重量％た以外
は、実施例１と全く同様にして、無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留全別表て示す
。

比較例５ 実施例１において、クレー粉末を全ガラス繊維に対し４
０重量％とした以外は、実施例１と全く同様にして無機
質シートを得た龜得られた無機質シートの物性及び填料
歩留を別表に示す。

比較例６ 実施例１において、細径ガラス繊維として平均繊維径５
μｍ、繊維長１０ｗ以下のものを用いる以外は、実施例
１と全く同様にして無機質シートを得た。

得られた無機質シートの物性及び填料歩留を別表に示す
。

別表に示す結果によれば、従来の一般ガラス繊維をバイ
ンダーを用いて抄紙した無機質シートは、密度０．２０
以下であった（従来例１．２）量係と填料合金ガラス繊
維の６４〜３００重量係それに定着剤としてノニオン系
とカチオン系高分子物質及びカチオン系とアニオン系高
分子物質を各組合せて用いることにより得られる無機質
シートの密度は、０．２７〜０．３６１ｙ制と高くする
ことができた。（実施例１〜６）また無機繊維としてセ
ラミック繊維を用いた場合（実施例７）も同様な結果が
得られた。

比較として、ガラス細径繊維を使用せず、定着剤として
カチオン系高分子物質１種のみを用いた場合（比較例１
）は、密度は僅かしか上らず、填料歩留も甚だしく低く
、また、ガラス細径線ｕ１を使用しても、定着剤をカチ
オン系高分子物質１種のみ使用の場合（比較例２）は、
密度が僅かしか上らず、填料歩留も５０％どまりである
。

これに対し、本発明のガラス細径繊維と定着剤として２
種のイオン性高分子物質を組合せることによシ、填料歩
留は８７〜９３チと高くなる。（実施例１〜７） 一般ガラス繊維に配合するガラス細径繊維の繊維径は、
５μｍでは填料の定着が悪くなり、密度も低い。（比較
例６）また配合率を３優てすると填料の定着が悪化し、
歩留が低く、密度も上らない。（比較例３） 填料の使用量については、無機繊維全量に対し、本発明
の範囲（５０〜３００重量％）外で行うと、５０係未満
では密度が上らず（比較例５）３００４を越えると、密
度は高くなるものの紙力か弱くなり、実用化【問題があ
る。（比較例４） 従って別表の結果から、本発明は一般の無機繊維に対し
平均繊維径３μｍ以下の細径歳維を少なくとも５重量％
ｉ配合し、定着剤としてノニオン系とカチオン系或いは
カチオン系とアニオン系の複数のイオン性の異なる高分
子物質をｍ−て、前記無機細径繊維に、全無機繊維量に
対し５０〜３００重量係の填料を高い歩留で定着させ、
密度の高い無機質シートが得られることが明らかである
。

（発明の効果） 本発明の無機質シートは、従来無機質シートに填料を内
添するに当って無機繊維に歩留よく定着できなかったの
を、一般無機繊維に細径繊維を配合して、且つイオン性
の異なる複数の高分子物質を定着剤として用いることに
より、無機繊維に填料を歩留良く定着できるようにした
もので、これにより従来無機質シートの密度が低すため
に使用できなかった用途例えばコンポジットタイププリ
ント回路゛基板、断熱用発泡樹脂ボード面材等に用いる
ことができるようになった。本発明の無機質シートは、
従来の填料を含浸したシート、填料歩留が低いの全承知
で内添したシートに比べて、填料がシート内部に均一に
分布されているので、シートの物性が改良される。

また従来のシートに抄紙後、填料を含浸又は塗工する方
法に比べて、本発明の無機質シートは１工程で製造でき
、設備上、省エネルギー等のコスト面のメリットもある
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機繊維に填料を内添した無機質シートにおいて、平均
   繊維径３μｍ以下の細径繊維を少なくとも５重量％含む
   無機繊維に対し、５０〜３００重量％の填料を複数のイ
   オン性の異なる高分子物質により定着されて成ることを
   特徴とする無機質シート。