JP2012062607A - 積層繊維構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、プレス用クッション材や、クラッチ又はブレーキ等の摩擦材に好適に用いることができる、耐熱性に優れ、層間剥離が起こり難い積層繊維構造体を提供することにある。
【解決手段】織布の少なくとも片面に繊維ウェブが積層されてなる積層繊維構造体であって、下記要件ａ）〜ｄ）を満足する積層繊維構造体。
ａ）繊維ウェッブが、単繊維繊度が３〜４５ｄｔｅｘ、繊維長が２５〜８０ｍｍ、単繊維強力が３５ｃＮ以上であるコポリパラフェニレン−３、４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドステープルファイバーを含む
ｂ）積層繊維構造体の目付が１００〜７００ｇ／ｍ^２である
ｃ）織布の目付が４０〜１５０ｇ／ｍ^２である
ｄ）織布と繊維ウェブを構成する繊維同士が少なくとも一部で交絡している
【選択図】なし

Description

本発明は、電気絶縁材の熱プレス工程あるいはプリント基板の製造工程等に使用されるクッション材やスペーサー材、樹脂等のマトリックスに内包された摩擦材の強化材、ランドリーフェルトとして利用することができる積層繊維構造体に関する。

近年、環境および健康問題への関心の高まりに伴い、鉛フリーのハンダが普及しつつある。この鉛フリーのハンダは、含鉛ハンダと比較して融点が高いため、プリント基板等を構成する樹脂の耐熱温度は高くなる傾向にあり、プリント基板等の熱プレスに使用されるクッション材に対する要求温度も高くなりつつあり、クッション材として従来から使用されているメタ型芳香族ポリアミド（メタフェニレンイソフタルアミド）ステープルファイバーからなる不織布の使用温度領域を超えた耐熱温度が要求されている。そのため、メタ型芳香族ポリアミドよりも耐熱温度が高いパラ型芳香族ポリアミドステープルファイバーからなる不織布が代替として挙げられるが、ニードルパンチ不織布の場合ではステープルファイバー同士の交絡が悪く、せん断強度が低いため、不織布の層間剥離が生じやすい問題や不織布の圧縮方向への抗力が低い問題がある（特許文献１）。

一方、摩擦材の補強材には高温においても寸法安定性の優れたパラ型芳香族ポリアミドを用いた積層繊維構造体が提案されているが（特許文献２等）、前述の通り、せん断応力により不織布構造が破壊されやすいため、摩擦材の補強材としての使用に問題がある。

また、ランドリーフェルトにはニードルパンチ不織布が使用されるが、このニードルパンチ不織布とシーツとの間には摩擦が発生し、単繊維の糸切れを発生させる力および不織布から繊維が引抜かれる力が働くため、高強力の繊維が好ましく、例えばパラ型芳香族ポリアミドステープルファイバーが使用されている。しかしながらシーツとの摩擦により、容易に不織布構造が破壊されるため、パラ型芳香族ポリアミドステープルファイバーからなるニードルパンチ不織布をランドリーフェルトとして使用するには問題があった。

特開２００６−２６６７３号公報 特許第２７６７１９７号公報

本発明の目的は、プレス用クッション材や、クラッチ又はブレーキ等の摩擦材に好適に用いることができる、耐熱性に優れ、層間剥離が起こり難い積層繊維構造体を提供することにある。

本発明者が鋭意検討した結果、かかる目的は、
織布の少なくとも片面に繊維ウェブが積層されてなる積層繊維構造体であって、下記要件ａ）〜ｄ）を満足することを特徴とする積層繊維構造体。
ａ）繊維ウェッブが、単繊維繊度が３〜４５ｄｔｅｘ、繊維長が２５〜８０ｍｍ、単繊維強力が３５ｃＮ以上であるコポリパラフェニレン−３、４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドステープルファイバーを含む
ｂ）積層繊維構造体の目付が１００〜７００ｇ／ｍ^２である
ｃ）織布の目付が４０〜１５０ｇ／ｍ^２である
ｄ）織布と繊維ウェブを構成する繊維同士が少なくとも一部で交絡している
により達成できることを見出した。

また好ましくは、繊維ウェブが、単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ未満で、熱分解分解開始温度が３５０℃以上のステープルファイバーを含む積層繊維構造体であり、織布が、有機繊維、天然繊維、金属繊維のいずれか１つあるいはこれらの２以上の組合せからなる積層繊維構造体であり、ニードルパンチ処理及び／又はスパンレース処理により、織布と繊維ウッブを構成する繊維同士が少なくとも一部で交絡している積層繊維構造体であり、織布に対する繊維ウェブの重量比が２〜１０である積層繊維構造体である。

本発明の積層繊維構造体は、特定の単繊維繊度、繊維長及び単繊維強力を有する特定のパラ型芳香族ポリアミド短繊維を含む繊維ウェブと織布を交絡させることによって、高い耐熱性を有し、かつ層間剥離が極めて起こり難い構造とすることができる。

せん断強度測定サンプルの概略図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の積層繊維構造体は、織布の少なくとも片面に繊維ウェブが積層されてなる積層繊維構造体であって、前記繊維ウェブが、単繊維繊度が３〜４５ｄｔｅｘ、繊維長が２５〜８０ｍｍで且つ単繊維強力が３５ｃＮ以上のコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーを含み、積層繊維構造体の目付が１００〜７００ｇ／ｍ^２、織布の目付が４０〜１５０ｇ／ｍ^２であり、織布と繊維ウェブを構成する繊維同士が少なくとも一部で交絡していることを特徴とする。

ここで繊維ウエブは耐熱性、高強度の点からパラ型芳香族ポリアミド繊維の中でも長期の耐熱性および耐薬品性に優れるコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーを含むことが重要である。コポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を含まない場合は積層繊維構造体のせん断強度が低下し好ましくない。

本発明の繊維ウェブの目付は、例えば熱プレス時において圧力をプレスされる材に対して均一に伝える観点および積層繊維構造体の引張とせん断強力の観点より、繊維ウェブの目付けは１００〜７００ｇ／ｍ^２が好ましく、２００〜６００ｇ／ｍ^２がより好ましい。

本発明においては、繊維ウェブを構成するコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーの単繊維繊度が３〜４５ｄｔｅｘであることが必要である。これにより、ステープルファイバー同士の交絡性が優れ、せん断強度に優れるため、層間剥離も生じにくく、形態安定性に優れた積層繊維構造体を得ることができる。単繊維繊度が３ｄｔｅｘ未満では、ステープルファイバー同士の交絡性が劣るため、繰返し熱プレス時における圧縮力への抗力が低く、積層繊維構造体のせん断強度にも劣るため、積層繊維構造体の形態安定性が悪い。４５ｄｔｅｘを超えると積層繊維構造体の繊維構成本数が少なくなるため、積層繊維構造体の引張強力および表面平滑性が低下する問題があり、さらに熱プレスを実施する場合のクッション材として使用した場合にはプレス圧力を均一に伝えることが困難になる。コポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーの繊維長は、カード工程通過性の観点より、２５〜８０ｍｍが好ましく、より好ましくは３８〜７６ｍｍがより好ましい。

またコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーの単繊維強力が３５ｃＮ以上であることが必要である。３５ｃＮ未満であれば積層繊維構造体の強度が低下し好ましくない。

さらに、本発明において、コポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーの含有量は、繊維ウェブの全重量に対して１０〜１００重量％が好ましく、より好ましくは３０〜１００重量％である。１０重量％未満の場合、繰返し熱プレス時における圧縮力への抗力が低く、積層繊維構造体のせん断強度も低くなるため、形態安定性に劣る。

前記繊維ウェブには単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ未満であって、熱分解開始温度が３５０℃以上のステープルファイバーが含まれていても良い。前記ステープルファイバーは特に限定はされないが、メタ型芳香族ポリアミド繊維、パラ型芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維等が例示される。前記ステープルファイバーの熱分解開始温度は、耐熱性の観点より３５０℃以上が好ましい。また単繊維繊度は、カーディングにおける単糸切れ、風綿等の工程通過性の観点より、０．６ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ未満が好ましい。より好ましくは１．７ｄｔｅｘ以上２．５ｄｔｅｘ以下が好ましい。また、ステープルファイバーの繊維長は、特に限定されないが、カード工程通過性の観点より、２５ｍｍ以上８０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３８ｍｍ以上７６ｍｍ以下が好ましい。

繊維ウェブの製造方法は特に限定されないが、ステープルファイバーをフラットカードまたはローラカード等のカード機により開繊し、シート状にする方法、ステープルファイバーを高速流体で開繊しながらベルト上にランダムに積層する方法が例示できる。

本発明において、コポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーを含む繊維ウェブは少なくとも織布の片面に積層していることが必要で、好ましくは両面にあることで積層繊維構造体の寸法安定性が向上する。

また、積層繊維構造体の寸法安定性が良くするために、ニードルパンチ処理及び／又はスパンレース処理により繊維ウェッブの繊維同士、織布と繊維ウェッブの繊維同士を交絡させることが好ましい。ニードルパンチ処理は公知のニードルパンチ機を用いて打ち込み密度、ニードルのバーブ、深度は交絡の程度を見ながら決める。スパンレース処理は公知の高圧水流絡合機により繊維同士を交絡させる。圧や密度は交絡の程度で決めることができる。

また織布は、有機繊維、天然繊維、金属繊維のいずれか１つあるいはこれらの２つ以上の組合せからなる紡績糸およびまたはマルチフィラメントにより構成されている織布でもよい。好ましくは融点が２００℃以上あるいは融点を有せず熱分解開始温度が２００℃以上の繊維からなる紡績糸およびまたはマルチフィラメントで構成されていることが好ましい。上記の融点あるいは熱分解開始温度が２００℃未満の場合、織布の溶融およびまたは分解により、溶融物およびまたは分解物が不織布表面へ移動し、例えばプレス材として使用した場合、プレスされる相手材に付着する可能性がある。織布を構成する繊維は特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート繊維、レーヨン繊維、アセテート繊維、ビニロン繊維、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等が例示される。これらの繊維素材は単独、もしくは２種以上の繊維を混合して使用することも可能である。

織布の構造は特に限定されないが、例えば平織、綾織、朱子織を好ましく例示できる。また、織布の目付は４０〜１５０ｇ／ｍ^２が好ましい。４０ｇ／ｍ^２未満では積層繊維構造体の寸法安定性が劣り、１５０ｇ／ｍ^２を超えると例えばニードルパンチ処理を行う場合にニードル針が破損しやすくなる。

前記織布に対する前記繊維ウェブの重量比（繊維ウェブ重量／織布重量）が２〜１０であることが好ましい。前記重量比が２未満あるいは１０を超える場合、理由は明らかになっていないが、繊維同士の交絡が悪いためか、積層繊維構造体のせん断強度が低くなり、積層繊維構造体の寸法安定性に劣る。

本発明においては、前記の、コポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバーを含む繊維ウェブと織布とを積層し、ニードルパンチ処理及び／又はスパンレース処理により両者を構成する繊維同士を交絡せしめることで、積層繊維構造体への圧縮力に対する抗力が高くなり、せん断強度が高く、形態安定性に優れた積層繊維構造体とすることができる。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。しかし、以下の例によって、本発明が限定されることはない。なお、実施例中の各特性値は下記の方法で測定した。
（１）単繊維の繊度
ＪＩＳ Ｌ１０９５に準じて測定した。
（２）単繊維の繊維長
ＪＩＳ Ｌ１０９５に準じて測定した。
（３）単繊維の強力、引張強度
ＪＩＳ Ｌ１０９５に準じて測定した。
（４）不織布目付
ＪＩＳ Ｌ１９１３に準じて測定した。
（５）積層繊維構造体のせん断強度
２ｃｍ角の正方形に打抜かれた積層繊維構造体の両面に、熱硬化性接着剤（住友スリーエム（株）製Ｙ−５８２Ａ）を貼り付け、図１に示すように、幅２ｃｍ、長さ５ｃｍ、厚み１ｍｍのステンレス板２枚と貼り合せ、０．３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を付与した上で１８０℃、１５分間の熱処理を行うことで固定した。その後、インストロン社製定速引張装置にて２０ｍｍ／ｍｉｎの速度でステンレス板を引張り、積層繊維構造体のタテおよびヨコ方向の最大せん断強度をそれぞれ３点算出し、その平均値を求めた。

［実施例１］
（有）竹内製作所製のカーディング、クロスラッピング装置を使用し、単繊維繊度が５．０ｄｔｅｘ、単繊維引張強度が１７ｃＮ／ｄｔｅｘで、単繊維強力が８５ｃＮであるコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー（帝人テクノプロダクツ株式会社製テクノーラ）１００重量％からなる第一繊維ウェブを得た。同様の構成の繊維ウェブ（第二繊維ウェブ）を製造した後、第一繊維ウェブと第二繊維ウェブの間に目付６６ｇ／ｍ^２のコーネックス織布（帝人テクノプロダクツ株式会社製、品番ＣＯ２０１６）を配し、積層体を得た。
次いで、（有）竹内製作所製のニードルパンチ装置を使用し、オルガン製ニードルパンチ用針（ＦＴＤ−６８ ３６ＣＳＭ）を用い、積層体の両面を、それぞれ針深度１０ｍｍ、１００本／ｃｍ^２の打込密度でニードリングした後、同様の装置、ニードル針を使用し、針深度８ｍｍ、４００本／ｃｍ^２の打込密度でニードリングし、積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［実施例２〜４］
第一および第二繊維ウェブとして、単繊維繊度が５．０ｄｔｅｘ、引張強度が１７ｃＮ／ｄｔｅｘで、単繊維強力が８５ｃＮであるコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー（帝人テクノプロダクツ株式会社製テクノーラ）とポリパラフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー（帝人アラミドＢ．Ｖ．社製 ＴＷ１０７２）を混綿し、混綿比率を変えたウェブに変更する以外は、実施例１と同様にして積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［実施例５］
単繊維繊度が５．０ｄｔｅｘ、引張強度が１７ｃＮ／ｄｔｅｘで、単繊維強力が８５ｃＮであるコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー１００重量％からなる第一繊維ウェブとポリパラフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー（帝人アラミドＢ．Ｖ．社製、ＴＷ１０７２）１００重量％からなる第二繊維ウェブの間に目付６６ｇ／ｍ^２のコーネックス織布（帝人テクノプロダクツ株式会社製、品番ＣＯ２０１６）を配する以外は、実施例１と同様にして積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［実施例６〜７］
第一および第二繊維ウェブ目付を変更する以外は、実施例１と同様にして積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［実施例８］
第一および第二繊維ウェブをいずれも、単繊維繊度が５．０ｄｔｅｘ、引張強度が１７ｃＮ／ｄｔｅｘで、単繊維強力が８５ｃＮであるコポリパラフェニレン・３、４’−オキシジフェニレンテレフタルアミドステープルファイバー（帝人テクノプロダクツ株式会社製テクノーラ）と単繊維繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリメタフェニレンイソフタルアミドステープルファイバー（帝人テクノプロダクツ株式会社製コーネックス）を全繊維ウェブの５０重量％混綿し、ウェブを製造する変更する以外は、実施例１と同様にして積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［実施例９］
織布を目付１１０ｇ／ｍ^２のコーネックス織布（帝人テクノプロダクツ株式会社製、品番ＣＯ１７００）に変更する以外は、実施例１と同様に繊維ウェブおよび積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［比較例１］
繊維ウェブをポリパラフェニレンテレフタルアミド（帝人アラミドＢ．Ｖ．社製 ＴＷ１０７２）１００重量％に変更する以外は、実施例１と同様に積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

［比較例２］
繊維ウェブ目付を高くする以外は、実施例１と同様に繊維ウェブおよび積層繊維構造体を製造した。結果を表１に示す。

本発明の積層繊維構造体は、電気絶縁材の熱プレス工程あるいはプリント基板の製造工程等に使用されるクッション材やスペーサー材、樹脂等のマトリックスに内包された摩擦材の強化材、ランドリーフェルトとして利用することができる。

ａ ステンレス板
ｂ 不織布

Claims (5)

1. 織布の少なくとも片面に繊維ウェブが積層されてなる積層繊維構造体であって、下記要件ａ）〜ｄ）を満足することを特徴とする積層繊維構造体。
   ａ）繊維ウェッブが、単繊維繊度が３〜４５ｄｔｅｘ、繊維長が２５〜８０ｍｍ、単繊維強力が３５ｃＮ以上であるコポリパラフェニレン−３、４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドステープルファイバーを含む
   ｂ）積層繊維構造体の目付が１００〜７００ｇ／ｍ^２である
   ｃ）織布の目付が４０〜１５０ｇ／ｍ^２である
   ｄ）織布と繊維ウェブを構成する繊維同士が少なくとも一部で交絡している
2. 繊維ウェブが、単繊維繊度が０．６ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ未満で、熱分解開始温度が３５０℃以上のステープルファイバーを含む請求項１記載の積層繊維構造体。
3. 織布が、有機繊維、天然繊維、金属繊維のいずれか１つあるいはこれらの２以上の組合せからなる請求項１〜２いずれかに記載の積層繊維構造体。
4. ニードルパンチ処理及び／又はスパンレース処理により、織布と繊維ウェブを構成する繊維同士が交絡している請求項１〜３いずれかに記載の積層繊維構造体。
5. 織布に対する繊維ウェブの重量比が２〜１０である請求項１〜４いずれかに記載の積層繊維構造体。