JP2002004165A

JP2002004165A - 繊維基材の処理方法及びこの繊維基材で補強した樹脂積層板

Info

Publication number: JP2002004165A
Application number: JP2000180337A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Minagawa; 尚亮皆川; Moritaka Ikeda; 盛隆池田; Ayako Shiraki; 綾子白木; Masayuki Fujinami; 真之藤浪
Original assignee: Unitika Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: Unitika Glass Fiber Co Ltd
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】液流を高圧で噴きつけることなく繊維基材
を容易に開繊できる繊維基材の処理方法と、この開繊維
処理方法を施した繊維基材で補強した樹脂積層板を提供
する。【解決手段】長繊維よりなる経糸と緯糸とを織成して
得られた繊維基材を液中に配置する。この液中に配置し
た繊維基材に気泡を含む液流を噴きつけ、この液流の噴
きつれ圧力と気泡の消失時の圧力とを繊維基材に加えて
経糸と緯糸の少なくとも一方を開繊する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
の補強に用いられるガラスクロス等の繊維基材の処理方
法とこの繊維基材で補強した樹脂積層板に関し、さらに
詳しくは、繊維基材を構成する繊維を簡単に開繊して容
易に含浸樹脂を浸透させることができる処理方法に関す
る。

【０００２】プリント配線基板の高密度実装化、高多層
化、薄板化に伴い、この配線基板の補強に用いられるガ
ラスクロス等の繊維基材も、高い特性が要求されてい
る。特に、繊維基材への樹脂含浸性は最も重要なもので
あり、例えば、耐熱性、寸法安定性、穴開け加工性等に
影響を与える。

【０００３】しかし、ガラスクロスの経糸と緯糸を構成
するガラス繊維は、通常フィラメント径が５〜９μのモ
ノフィラメントを数百本とし軽く撚りを加えて経糸と緯
糸にされる。またこのガラス繊維には紡糸時に澱粉や油
剤が塗布されており、しかも澱粉等を除去するため長時
間の加熱処理が施されることでヒートセット効果も加わ
る。更に、集束剤を除去されたガラス繊維の表面は、使
用される樹脂との親和性を持たせるために、シランカッ
プリング剤等の表面処理が施される。この結果、上記ガ
ラス繊維のフィラメント束はその集束性が極めて高い。
この集束性の高い繊維を用いたガラスクロスは、樹脂が
容易に含浸しないため生産速度を上げ難いばかりか、樹
脂の付着斑や繊維間のボイドを生じ易く、ガラス繊維と
樹脂との結合に不均一を生じ、耐熱性、寸法安定性、穴
開け加工性等が劣る問題がある。

【０００４】さらに、上記集束性の高いガラス繊維を織
成したガラスクロスは、経糸と緯糸の交差部でもり上が
るので、これに樹脂を含浸させて基板とした場合、その
表面に凹凸を生じ、表面平滑性に劣ることになる。プリ
ント配線基板では配線密度の向上及びパターンの微細化
が要求されているが、表面平滑性に劣るとこれらの要求
に対応することができない問題がある。

【０００５】

【従来の技術】そこで、従来、上記問題を解消してガラ
スクロスへのマトリックス樹脂の含浸性を改善するため
に、例えば特開平８−１２７９５９号公報に開示のよう
に、高圧ウォータージェットをガラスクロスに噴射し、
集束性の高いガラス繊維を開繊する方法がある。即ちこ
の従来技術では、直径０.１〜０.２ｍｍ程度の小口径か
ら４.９〜１４.７MPa(５０〜１５０kg/cm２)の圧力で噴
出した高圧の柱状水流をガラスクロスに吹き付ける。こ
れにより、上記集束したガラス繊維が開繊してばらける
ので樹脂が均一に且つ容易に含浸することができ、しか
も繊維がばらけて偏平化するので経糸と緯糸の交差部に
おけるもり上がりが少なくなり、樹脂の含浸により得ら
れる基板の表面平滑性を高めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ガ
ラスクロスに高圧の柱状水流が吹き付けられるため、ガ
ラスクロスの織目が荒れたり、毛羽の発生が多くなる問
題がある。しかも、高圧の噴出圧力を必要とするため、
エネルギーコストがかかるうえ、高圧に耐える設備を必
要とし、安価に実施することができない問題もある。

【０００７】本発明は上記問題点を解消し、液流を高圧
で噴きつけることなく、繊維基材を容易に開繊できる繊
維基材の処理方法及びこの繊維基材で補強した樹脂積層
板を提供することを技術的課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、例えば本発明の実施形態を示す図１及び図２
に基づいて説明すると、次のように構成したものであ
る。即ち、本発明１は繊維基材の処理方法に関し、長繊
維よりなる経糸と緯糸とを織成して得られた繊維基材
(４)を液中に配置し、これに気泡(12)を含む液流(８)を
噴きつけて上記経糸と緯糸の少なくとも一方を開繊する
ことを特徴とする。

【０００９】本発明２は繊維基材で補強した樹脂積層板
に関し、上記本発明１の処理方法で処理した繊維基材
(４)を補強材とし、これに樹脂を含浸させて成形したこ
とを特徴とする。

【００１０】繊維基材には噴きつけた液流の圧力ととも
に気泡の消失の際に生じる圧力が繊維に加わる。このと
き、気泡は繊維基材と周囲の液体により広がるとともに
一部が繊維基材を通過するので、上記消失の際に生じる
圧力は繊維基材の広い範囲に加わる。これにより繊維基
材の各繊維がばらけて良好に開繊される。また、繊維基
材が液中に配置されているため、各繊維に織成前に塗布
された糊剤(集束剤)等や、過剰に塗布されたシランカッ
プリング剤が上記圧力を受けて繊維から分離すると周囲
の液中に良好に分散していく。

【００１１】上記繊維基材は、ガラス繊維や、炭素繊
維、アルミナ繊維等の無機繊維を単独で織成したもの、
これらを混織したもの、あるいはこれらに有機繊維を混
織したものをいう。なお、この繊維基材の織組織は、例
えば平織、綾織、朱子織、三軸織など、特定の織組織に
限定されない。上記液流に含まれる気泡は、例えば予め
液流中に混合させておき、この気泡混合液流を繊維基材
に噴きつけてもよいが、気泡の少なくとも一部が液体中
への高圧液流の噴射によるキャビテーションで生じた気
泡であってもよい。この場合には繊維基材の周囲で気泡
が良好に消失し、液流の噴きつけ圧力とともにこの気泡
の消失時の圧力が繊維基材に加わって、各繊維を良好に
開繊させることができる。

【００１２】上記液流の噴きつけ圧力は、フィラメント
の切断と毛羽の発生を抑制するため９.８MPa(１００kg/
cm２)以下が好ましく、１.９６〜４.９MPa(２０〜５０k
g/cm２)が一層好ましい。なお、繊維基材を配置する液
体や繊維基材に噴きつける液体は、通常、水が用いられ
るが、繊維基材へ悪影響を与えない成分であればどのよ
うな液体であってもよく、例えばシランカップリング剤
を含む液体を用いることにより繊維の表面処理を同時に
行うことも可能である。

【００１３】上記液流を噴き出す噴出装置は、繊維基材
を配置した液中に配置してもよく、また上記液体の液面
よりも上方に配置してもよい。この噴出装置は、例えば
前記従来技術で用いた噴出装置のように、直径０.１〜
２.０ｍｍ程度、好ましくは直径０.２〜１.０ｍｍ程度
の小口径の噴出口を有するノズルを備えた装置が用いら
れる。０.１ｍｍ以下では液流の噴きつけ範囲が狭いの
で開繊効率が小さく、一方、２ｍｍ以上では液流の流量
が多いので経済的でない。なお、この噴出ノズルを回転
など周期的に移動させながら用いると繊維基材の広い範
囲に液流を噴きつけることができ、より好ましい。

【００１４】上記液流を噴きつける繊維基材は、集束剤
等が付着している、いわゆる生機段階の繊維基材、集束
剤等をヒートクリーニング等により除去した段階の繊維
基材、あるいはシランカップリング剤で表面処理をした
繊維基材のいずれであってもよい。生機段階の繊維基材
を本発明により処理した場合には、各繊維がヒートクリ
ーニング処理によるヒートセット効果が加えられる前
の、各繊維が移動しやすい状態であるので、液流の噴き
つけにより良好に開繊される。一方、シランカップリン
グ剤による表面処理後の繊維基材を本発明により処理し
た場合には、各繊維から過剰のシランカップリング剤等
が除去されるので、後の処理で行われる樹脂の含浸が一
層容易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１及び図２は本発明を実施するた
めの処理装置の一例を示し、図１は繊維基材の処理装置
の概略側面図、図２は処理装置の要部の平面図である。

【００１６】図１に示すように、この処理装置(１)は水
槽(２)と、この水槽(２)の上方に配置した噴出装置(３)
とからなる。上記水槽(２)に収容された水中には、繊維
基材であるガラスクロス(４)が、例えば水面(５)下１０
〜３０ｍｍの位置に配置され、図１における左方向へ、
１０〜２５ｍ／分の速度で移動するように構成されてい
る。なお、このガラスクロス(４)の背面には、必要に応
じて仮想線で示すバックボード(13)が配置される。この
バックボード(13)はガラスクロス(４)を支持し、逃げや
変形を防止するための部材であり、固定板や金網、また
はこれらをコンベア状に構成したもの等が用いられる。
ただしガラスクロス(４)に変形等の虞れがなければ、こ
のバックボード(13)を省略できることはいうまでもな
い。

【００１７】上記噴出装置(３)は、直径０.２ｍｍのノ
ズル口(６)を有する噴出ノズル(７)を１列に並べてあ
り、各ノズル口(６)から上記ガラスクロス(４)へ所定の
水圧、例えば１.９６〜９.８MPa(２０〜１００kg/cm２)
で水流(８)を噴き出すように構成してある。

【００１８】上記噴出装置(３)は、図２に示すように、
ガラスクロス(４)の移動方向(９)に対し所定角度、例え
ば４５度に傾斜させて配置してあり、噴出ノズル(７)の
配置間隔(10)に対してガラスクロス(４)に噴きつけられ
る水流(８)の間隔(11)を狭くし、ガラスクロス(４)の全
面に水流(８)が加わるように構成してある。なお、上記
噴出ノズル(７)の配置間隔や配置角度は、繊維基材の種
類や集束剤の塗布、表面処理などの処理状態、噴出ノズ
ルの構造、液流の拡散状態等により適宜設定される。上
記噴出装置(３)は全体が回転移動するように構成してあ
る。なお、噴出装置(３)の移動は回転に代えて往復移動
や揺動移動させてもよく、またこれらの構造に代えて、
噴出ノズル(７)自体を回転等するように構成してもよ
い。

【００１９】上記噴出ノズル(７)から噴き出された水流
(８)は、上記水面(５)から突入して水中内を高速で移動
する。この水流(８)の移動によるキャビテーションで水
中には多量の気泡(12)が生じ、この気泡(12)を含む水流
(８)が上記ガラスクロス(４)に噴きつけられる。ガラス
クロス(４)に噴きつけられた気泡(12)は、ガラスクロス
(４)で広がりながら一部がガラスクロス(４)を通過す
る。そしてこのガラスクロス(４)の周囲で上記気泡(12)
が消失し、この時に生じる圧力と上記水流(８)の水圧と
がガラスクロス(４)に加わり、各繊維がばらけて開繊し
偏平化する。このとき、各繊維から分離した過剰のシラ
ンカップリング剤や糊剤等は、周囲の水中に溶解し分散
して繊維から離れて行く。

【００２０】図３は、噴出圧力を１.９６〜１４.７MPa
(２０〜１５０kg/cm２)に変化させた場合の、ガラスク
ロスの開繊処理の試験結果を示す比較表である。上記噴
出圧力以外の試験条件は、ノズル口径が０.２ｍｍ、噴
出ノズル(７)とガラスクロス(４)との間隔が５０ｍｍ、
水面(５)とガラスクロス(４)との間隔が３０ｍｍ、ガラ
スクロス(４)の引取速度が１０ｍ／分である。

【００２１】上記各試験項目の測定方法は次の通りであ
る。（１）糸幅の測定電子顕微鏡でガラスクロスの平面写真を撮影し、開繊効
果が明瞭となる緯糸の糸幅を測定した。（２）毛羽の測定評価用のガラスクロス(２０ｃｍ角)を用いてプリプレグ
を作成し、毛羽により突起した部分の大小で、毛羽の少
ないレベルから順に、秀(◎)、優(○)、良(△)、可(×)
とした。（３）樹脂の含浸速度の測定光透過法によって評価した。即ち、トリアセテートフィ
ルムを張ったガラス板の透過光の強さ(Ｒ１)を測定し、
次いで、トリアセテートフィルムを張ったガラス板にガ
ラスクロスを置き、このガラスクロスにエポキシ樹脂を
載せてから所定時間(２０秒と１８０秒)経過後の透過光
の強さ(Ｒ２)を測定した。測定結果は、前者に対する後
者の比率(Ｒ２÷Ｒ１×１００％)で表した。（４）通気性の測定ＪＩＳＲ３４２０により測定した。

【００２２】この試験結果から明らかなように、未処理
の繊維に比べて各繊維とも糸幅が広がっており、通気性
が低下していることからも繊維がばらけていることが判
る。また、樹脂の含浸速度も未処理品に比べて早くなっ
ている。一方、噴出圧力が１４.７MPa(１５０kg/cm２)
に達すると毛羽立ちが多くなり、好ましくない。しか
し、噴出圧力が９.８MPa(１００kg/cm２)までは毛羽立
ちが許容され、特に、噴出圧力が４.９MPa(５０kg/cm
２)以下では、毛羽立ちが少なく、良好である。

【００２３】上記実施形態では噴出装置を水面よりも上
方に配置したが、この噴出装置は上記水槽内の水中に配
置しても良い。この場合は、繊維基材は水中内を垂直方
向など任意の方向に移動させることができる。また、上
記実施形態ではキャビテーションにより生じた気泡を用
いたが、これに代えて噴出装置から気泡を混合した水流
を噴き出すように構成してもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記のように構成され作用する
ことから、次の効果を奏する。

【００２５】（１）液流を高圧で噴きつけることなく、
したがって繊維基材を過剰に毛羽立てることなく、繊維
基材を容易に開繊することができるうえ、繊維基材には
気泡の消失時の圧力が広範囲に加わるので、各液流の噴
きつけにより効率よく開繊することができる。

【００２６】（２）高い圧力を要しないのでエネルギー
コストを低減でき、また高圧に耐える設備を要しないの
で安価に実施することができる。

【００２７】（３）繊維基材を液中に配置しているた
め、各繊維に織成前に塗布された糊剤(集束剤)等や、過
剰に塗布されたシランカップリング剤を繊維基材の周囲
の液中に良好に分散させて繊維基材から不要物を容易に
除去することができる。

【００２８】（４）上記により開繊された各繊維は、良
好に開繊され偏平化しているうえ毛羽が少ないことか
ら、これを補強材とする樹脂積層板を形成する際に、樹
脂を短時間で容易に含浸させることができるうえ、得ら
れた樹脂積層板は寸法安定性が良く、しかも表面平滑性
に優れる。

【００２９】（５）上記気泡の少なくとも一部を、液体
中への高圧液流の噴射によるキャビテーションで生じた
気泡で構成した場合には、繊維基材の周囲で気泡が良好
に消失するので液流の噴きつけ圧力とともにこの気泡の
消失時の圧力を効果的に繊維基材へ加えることができ、
各繊維を一層良好に開繊させることができる。

【００３０】（６）繊維基材を配置した液中に噴出装置
を配置し、この噴出装置から上記液流を噴出する場合
は、液流の液面への衝突によるエネルギーロスがないの
で、繊維基材へ効率よく液流を噴きつけることができ
る。

【００３１】（７）繊維基材を配置した液体の液面より
も上方に噴出装置を配置し、この噴出装置から上記液流
を噴出する場合は、液流の液面への衝突により上記気泡
が多量に発生するうえ、この噴出装置を容易に細かく移
動させることができ、液流の噴きつけ範囲を広げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための処理装置の一例を示
す、概略側面図部である。

【図２】上記処理装置の要部の平面図である。

【図３】ガラスクロスの開繊処理の試験結果を示す比較
表である。

【符号の説明】

１…処理装置、２…水槽、３…噴出装置、４…繊維基材
(ガラスクロス)、５…液面(水面)、６…ノズル口、７…
噴出ノズル、８…液流(水流)、９…ガラスクロスの移動
方向、10…噴出ノズルの配置間隔、11…水流の間隔、12
…気泡、13…バックボード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B154 AA13 AB20 BA25 BB33 BC07 BE03 BE04 DA18 DA30 4F072 AB09 AC02 AD23 AG06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長繊維よりなる経糸と緯糸とを織成して
得られた繊維基材(４)を液中に配置し、これに気泡(12)
を含む液流(８)を噴きつけて上記経糸と緯糸の少なくと
も一方を開繊することを特徴とする、繊維基材の処理方
法。
【請求項２】上記気泡(12)の少なくとも一部が、液中
への高圧液流(８)の噴射によるキャビテーションで生じ
た気泡(12)である、請求項１に記載の繊維基材の処理方
法。
【請求項３】上記繊維基材(４)を配置した液中に噴出
装置(３)を配置し、この噴出装置(３)から上記液流(８)
を噴出する、請求項１又は請求項２に記載の繊維基材の
処理方法。
【請求項４】上記繊維基材(４)を配置した液体の液面
(５)よりも上方に噴出装置(３)を配置し、この噴出装置
(３)から上記液流(８)を噴出する、請求項１又は請求項
２に記載の繊維基材の処理方法。
【請求項５】上記請求項１から請求項４のいずれか１
項に記載の処理方法で処理した繊維基材(４)を補強材と
し、これに樹脂を含浸させて成形したことを特徴とす
る、繊維基材で補強した樹脂積層板。