JP2709371B2 - 繊維強化プラスチック断熱材の製造方法 - Google Patents

繊維強化プラスチック断熱材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
断熱材に係るもので、例えば、熱プレス本体と熱盤の間
に装着され、熱盤からの熱伝導を防止する断熱板や自動
車用ディスクブレーキのバックプレートとピストンの間
に装着され、制動時に発生する熱を遮断して、ブレーキ
オイルの沸騰を防止するブレーキシム材等に使用される
繊維強化プラスチック断熱材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の繊維強化プラスチック断熱材は、
ガラス織布やガラス不織布等にフェノール樹脂,ポリエ
ステル樹脂,エポキシ樹脂等の高分子材料マトリックス
として含浸させて得た薄層シートを積層し、所定形状に
一体化成形して製造される。これらの断熱材は、熱伝導
率が0.2〜0.4kcal/mh℃、また、圧縮強度
が1000Kgf/cm2以上の物性を有する高強度の断熱材
料である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た繊維強化プラスチック断熱材は、発泡ウレタン、無機
質繊維フェルト等の一般的な断熱材料に比較して、熱伝
導率が大きく、断熱性能が劣るという問題がある。一般
的な断熱材は、その内部に微細な空隙を多量に含むため
に、0.1kcal/mh℃以下の非常に小さい熱伝導
率を示すが、圧縮強度が10Kgf/cm2以下と小さいため
に、前記熱プレスやブレーキシムのような高圧縮荷重が
負荷される場所に使用することはできない。よって、従
来の断熱材は、高圧縮強度のものは断熱性能が劣り、断
熱性能に優れたものは圧縮強度が小さいという相反する
性質があり、両特性を兼ね備えたものがない。
【0004】
【発明の目的】本発明は、上述した問題点を解消するた
めになされたものであって、小さい熱伝導率と高圧縮強
度の両特性を具備した、高性能の繊維強化プラスチック
断熱材の製造方法を提供することを主たる目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による繊維強化プラスチック断熱材の製造方
法は、織布および/または不織布にマトリックス樹脂を
含浸させてなるプリプレグと、マトリックス樹脂を含ま
ない織布および/または不織布の繊維層を交互に積層
し、その積層体をプレス成形することにより、プリプレ
グ中のマトリックス樹脂を前記繊維層に部分的に移行さ
せ、マトリックス樹脂の硬化により、前記繊維層を繊維
と空隙部分からなる層に形成することを要旨としてい
る。
【0006】
【作用】上記製造方法による繊維強化プラスチック断熱
材は、その内部に空隙部分が含まれているため、熱伝導
率は小さく、かつ硬化したマトリックス樹脂と繊維によ
り圧縮荷重を支えるため、前記空隙部分を押し潰すこと
がなく、大きな圧縮強度を有する。また、上記製造方法
によれば、圧縮強度と断熱性能の両特性を兼ね備えた高
性能の繊維強化プラスチック断熱材が容易に得られる。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の製造方法による繊維強化プ
ラスチック断熱材の一例の模式的断面図である。図中、
1はプリプレグ層、2は織布または不織布からなる繊維
層、3は繊維、4はマトリックス樹脂、5は空隙部分で
ある。プリプレグ1は、織布または不織布を、溶剤に溶
解したマトリックス樹脂液に含浸し、乾燥して得られ
る。マトリックス樹脂微粉末を織布または不織布に担持
させてもよい。プリプレグ1繊維層2を交互に積層し、
その積層体を熱プレス成形すると、プリプレグ1に含ま
れるマトリックス樹脂4が織布または不織布からなる繊
維層2中に部分的に浸透し、積層体を部分的に結合する
とともにマトリックス樹脂が浸透しない部分には空隙部
分5が形成される。
【0008】前記織布または不織布としては、ガラス,
アルミナ,シリカ,カーボン,ジルコニア,セラミック
等の無機質繊維織布、または不織布、芳香族ポリアミ
ド,フェノール,ポリエステル等の合成高分子系および
セルロース,タンパク質等の天然高分子系からなる有機
質繊維織布または不織布等が挙げられる。前記織布の織
り方は、平織、朱子織、綾織等のものを選択使用するこ
とができる。織布または不織布の厚さは、0.03〜5
mm、望ましくは0.1〜2mmのものが使用され、要求さ
れる製品厚さにより使い分けられる。プリプレグ1に用
いられる織布または不織布の厚さが薄すぎる場合、およ
び、織布または不織布からなる繊維層2の厚さが厚すぎ
る場合には、織布または不織布からなる繊維層2へのマ
トリックス樹脂液の浸透量が不足して、層間剥離や圧縮
強度の低下が生じる。
【0009】前記マトリックス樹脂4は、シリコーン樹
脂,フェノール樹脂,ポリエステル樹脂,エポキシ樹
脂,ポリイミド樹脂,ウレタン樹脂,ユリア樹脂,メラ
ミン樹脂等の高分子材料が用いられるが、3次元架橋
(熱硬化型)するものが望ましい。
【0010】プリプレグ1のマトリックス樹脂含有率
は、使用する織布または不織布の種類やマトリックス樹
脂の種類等により異なり、それぞれの最適値が選択され
る。織布または不織布の密度が小さい場合およびマトリ
ックス樹脂の密度が大きい場合は、最適マトリックス樹
脂含有率が大きめとなり、逆の場合は、小さめとなる。
一例として織布または不織布としてガラス繊維を用い、
マトリックス樹脂としてフェノール樹脂を用いた場合
は、最適フェノール樹脂含有率は、10〜25重量%の
範囲が良い。マトリックス樹脂含有率が少なすぎると、
層間剥離、強度低下が生じ、多すぎると空隙部分5の量
が減って、断熱性能が低下する。
【0011】プリプレグ1と織布または不織布層2の積
層数は、要求される製品厚さ、断熱性能により任意に選
択される。同じ厚さの製品を得る場合、薄いものを多数
積層した方が均一な熱伝導率の製品が得られ、物性上は
好ましいが、価格が高くなる欠点があり、要求される価
格と物性のバランスにより、積層数は適宜に選択され
る。前記積層体の繊維層2に含まれる空隙部分5による
空隙率の範囲は、5容積%〜25容積%、望ましくは1
0容積%〜20容積%である。これ以下だと熱伝導率が
大きくなり、これ以上だと圧縮強度が低下する。
【0012】次に、前記繊維強化プラスチック断熱材の
組成、厚さ、熱伝導率測定結果等を示す具体的実施例を
比較例と共に下記に述べる。
【0013】実施例(1) 厚さ0.18mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケト
ンに溶解したフェノール樹脂溶液(固形分21重量%)
に浸漬した後、風乾してプリプレグを作製した。このプ
リプレグ2枚の間に、厚さ0.12mmのガラス繊維織布
を挾んだ3層の積層体を150℃の熱プレスで1時間プ
レス成形し、厚さ0.34mm、フェノール樹脂含有率1
6重量%で空隙率17容積%の空隙部分を有する板状の
組成物を得た。
【0014】実施例(2) 厚さ0.28mmの芳香族ポリアミド繊維織布を用い、実
施例1と同様の方法でフェノール樹脂含有プリプレグを
作製し、このプリプレグと厚さ0.2mmの芳香族ポリア
ミド繊維織布を交互に挾んだ5層の積層体を150℃の
熱プレスで1時間プレス成形し、厚さ0.84mm、フェ
ノール樹脂含有率25重量%で空隙率15容積%の空隙
部分を有する板状の組成物を得た。
【0015】実施例(3) 厚さ2mmのガラス繊維不織布にフェノール樹脂粉末を分
散させたプリプレグ2枚の間に、厚さ0.3mmのガラス
繊維織布を挾んだ3層の積層体を150℃の熱プレスで
1時間プレス成形し、厚さ1.1mm、フェノール樹脂含
有率15重量%で空隙率12容積%の空隙部分を有する
板状の組成物を得た。
【0016】実施例(4) 厚さ0.35mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケト
ンに溶解したエポキシ樹脂溶液(固形分25重量%、硬
化剤添加済み)に浸漬後、風乾してプリプレグを作製し
た。このプリプレグ2枚の間に厚さ0.2mmのガラス繊
維織布を挾んだ3層の積層体を100℃の熱プレスで1
時間プレス成形し、厚さ0.65mm、エポキシ樹脂含有
率13重量%で空隙率14容積%の空隙部分を有する板
状の組成物を得た。
【0017】実施例(5) 厚さ1mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケトンに溶
解した固形分25重量%のフェノール樹脂溶液に浸漬
後、風乾してプリプレグを作製した。このプリプレグと
厚さ1mmのガラス繊維織布を交互に積層した7層の積層
体を150℃の熱プレスで1時間プレス成形し、厚さ5
mm、フェノール樹脂含有率15重量%で空隙率15容積
%の空隙部分を有する板状の組成物を得た。
【0018】実施例(6) 厚さ0.4mmのカーボン繊維織布を用い、実施例1と同
様の方法でフェノール樹脂含有プリプレグを作製し、こ
のプリプレグ2枚の間に厚さ0.35mmのガラス繊維織
布を挾んだ3層の積層体を150℃の熱プレスで1時間
プレス成形し、厚さ0.85mm、フェノール樹脂含有率
23重量%で空隙率13容積%の空隙部分を有する板状
の組成物を得た。
【0019】比較例(1) 厚さ0.18mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケト
ンに溶解した固形分42重量%のフェノール樹脂溶液に
浸漬し、風乾してプリプレグを作製した。このプリプレ
グを3枚重ねた積層体を150℃の熱プレスで1時間プ
レス成形し、厚さ0.39mm、フェノール樹脂含有率2
9重量%の板状の組成物を得た。
【0020】比較例(2) 厚さ1mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケトンに溶
解した固形分42重量%のフェノール樹脂溶液に浸漬
し、風乾してプリプレグを作製した。このプリプレグを
7層に積層し、その積層体を150℃の熱プレスで1時
間プレス成形し、厚さ5mm、フェノール樹脂含有率30
重量%の板状の組成物を得た。
【0021】比較例(3) 厚さ0.3mmのガラス繊維織布を、メチルエチルケトン
に溶解したエポキシ樹脂溶液(固形分30重量%、硬化
剤添加済み)に浸漬後、風乾してプリプレグを作製し
た。このプリプレグを3層に積層し、その積層体を10
0℃の熱プレスで1時間プレス成形し、厚さ0.65m
m、エポキシ樹脂含有率24重量%の板状の組成物を得
た。熱伝導率の測定は、レーザーフラッシュ法熱定数測
定装置を、圧縮強度の測定は、インストロン型万能試験
機を用いてそれぞれ行った。測定結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】上記測定結果に示すように、本発明の繊維
強化プラスチック断熱材は、熱伝導率が0.1kcal
/mh℃以下、圧縮強度が2000kgf/cm2以上の高性
能の断熱材である。これに対し、比較例(1)〜(3)
に示した、繊維強化プラスチック断熱材は、本発明に比
較して熱伝導率が大きく、断熱性能が劣ることが認めら
れた。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、内部に空隙部分を含有するため熱伝導率が小さく、
かつ、繊維と硬化したマトリックス樹脂が圧縮荷重を支
えるため、低熱伝導率、高圧縮強度という相反する特性
を満足する優れた繊維強化プラスチック断熱材が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す繊維強化プラスチック
断熱材の模式的断面図である。
【符号の説明】
1 プリプレグ層 2 織布または不織布からなる繊維層 3 繊維 4 マトリックス樹脂 5 空隙部分

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 織布および/または不織布に、マトリッ
    クス樹脂を含浸させてなるプリプレグと、マトリックス
    樹脂を含まない織布および/または不織布の繊維層を交
    互に積層し、その積層体をプレス成形することにより、
    プリプレグ中のマトリックス樹脂を前記繊維層に部分的
    に移行させ、マトリックス樹脂の硬化により、前記繊維
    層を繊維と空隙部分からなる層に形成することを特徴と
    する繊維強化プラスチック断熱材の製造方法。
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