JP2902810B2 - 繊維強化樹脂シート - Google Patents
繊維強化樹脂シートInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気絶縁材等に好適な
繊維強化樹脂シートに関する。
繊維強化樹脂シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今、産業の高度化に伴い、高温領域で
使用される耐熱性のある樹脂が、自動車，エレクトロニ
クス，精密機械，航空宇宙などの産業分野で増加してい
る。特に、エレクトロニクスの分野では耐熱性だけでな
く、絶縁性，耐衝撃性，耐薬品性，耐久性，成形加工性
など多機能の特性を持つ樹脂が要求され、用途に適合し
た材料が種々使用されて来ている。その中で耐熱電気絶
縁材としてメタ系アラミドペーパーやガラス繊維ペーパ
ーを使用した各種モーター，配電用トランス，民生用・
産業用電源トランス，エレクトロニクス用絶縁シート・
パーツなどが作製されている。そしてその樹脂として、
耐熱性，電気絶縁性に優れたフェノール樹脂が使用され
ている。
使用される耐熱性のある樹脂が、自動車，エレクトロニ
クス，精密機械，航空宇宙などの産業分野で増加してい
る。特に、エレクトロニクスの分野では耐熱性だけでな
く、絶縁性，耐衝撃性，耐薬品性，耐久性，成形加工性
など多機能の特性を持つ樹脂が要求され、用途に適合し
た材料が種々使用されて来ている。その中で耐熱電気絶
縁材としてメタ系アラミドペーパーやガラス繊維ペーパ
ーを使用した各種モーター，配電用トランス，民生用・
産業用電源トランス，エレクトロニクス用絶縁シート・
パーツなどが作製されている。そしてその樹脂として、
耐熱性，電気絶縁性に優れたフェノール樹脂が使用され
ている。
【０００３】フェノール樹脂は、一般に耐熱性，電気特
性に優れ、価格も安く、長い歴史を持っているのでその
信頼性が高く積層品などに一般電気絶縁用や印刷回路用
に用いられている。メタ系アラミド紙は、有機耐熱性繊
維であるポリメタフェニレンイソフタルアミドやその共
重合体からなる繊維をペーパー状にしたものであり、そ
のペーパーの形態は、短繊維紡績糸，フィラメント糸等
の繊維を抄紙したものである。このメタ系アラミド繊維
は良好な耐熱性，機能特性，加工性と価格の面からも各
種用途に使用されている。
性に優れ、価格も安く、長い歴史を持っているのでその
信頼性が高く積層品などに一般電気絶縁用や印刷回路用
に用いられている。メタ系アラミド紙は、有機耐熱性繊
維であるポリメタフェニレンイソフタルアミドやその共
重合体からなる繊維をペーパー状にしたものであり、そ
のペーパーの形態は、短繊維紡績糸，フィラメント糸等
の繊維を抄紙したものである。このメタ系アラミド繊維
は良好な耐熱性，機能特性，加工性と価格の面からも各
種用途に使用されている。
【０００４】又ガラス繊維ペーパーも同様の形態である
が、無機繊維の一般的特性として耐熱性は高いが比重が
大きく、そのため比強度が低く、寸法安定性や誘電特性
がアラミド繊維に比べ低い。このため最近では、比強度
に優れたパラ系アラミド繊維（ポリフェニレンテレフタ
ルアミド繊維）が注目され、高強度高弾性率の特長を活
かしたブレーキパッドなどの摩擦材補強用など耐熱分野
に使われている（特開昭５４−１１８４４８）。
が、無機繊維の一般的特性として耐熱性は高いが比重が
大きく、そのため比強度が低く、寸法安定性や誘電特性
がアラミド繊維に比べ低い。このため最近では、比強度
に優れたパラ系アラミド繊維（ポリフェニレンテレフタ
ルアミド繊維）が注目され、高強度高弾性率の特長を活
かしたブレーキパッドなどの摩擦材補強用など耐熱分野
に使われている（特開昭５４−１１８４４８）。
【０００５】しかし、パラ系アラミド繊維は、比強度が
必要な用途ではメタ系アラミド繊維に比べ優れている
が、アラミド繊維共通の欠点である吸湿性に問題があ
る。この吸湿性が悪いと、高温になった場合、ふくれが
発生しやすく、そのため絶縁能力が低下する。これはフ
ェノール樹脂（一般にレゾール樹脂）を使う事により、
さらに増長され、耐熱性を落とす原因となっている。こ
のため、ガラス繊維やメタ系アラミド繊維強化フェノー
ル樹脂シートより比強度が高く、吸湿性の少ないシート
の開発が望まれている。
必要な用途ではメタ系アラミド繊維に比べ優れている
が、アラミド繊維共通の欠点である吸湿性に問題があ
る。この吸湿性が悪いと、高温になった場合、ふくれが
発生しやすく、そのため絶縁能力が低下する。これはフ
ェノール樹脂（一般にレゾール樹脂）を使う事により、
さらに増長され、耐熱性を落とす原因となっている。こ
のため、ガラス繊維やメタ系アラミド繊維強化フェノー
ル樹脂シートより比強度が高く、吸湿性の少ないシート
の開発が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
問題に鑑み鋭意研究した結果、芳香族パラ系ポリアミド
繊維を用いたクロス又は不織布に超高分子量フェノール
樹脂を含浸させ、硬化させた繊維強化シートを造る事に
より、比強度が高く吸湿性の少ない材料を見出した。本
発明の目的は、従来のメタ系アラミド繊維強化樹脂シー
トに比べ軽量でかつふくれの少ない電気絶縁性に適した
材料を提供するにある。
問題に鑑み鋭意研究した結果、芳香族パラ系ポリアミド
繊維を用いたクロス又は不織布に超高分子量フェノール
樹脂を含浸させ、硬化させた繊維強化シートを造る事に
より、比強度が高く吸湿性の少ない材料を見出した。本
発明の目的は、従来のメタ系アラミド繊維強化樹脂シー
トに比べ軽量でかつふくれの少ない電気絶縁性に適した
材料を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、芳香族パ
ラ系アラミド繊維又は繊維構造物にポリスチレン換算で
１０００以上の超高分子量のフェノール樹脂を含浸した
後ガラス転移温度が９５℃以上になる迄硬化せしめてな
る繊維強化樹脂シートにより達成される。
ラ系アラミド繊維又は繊維構造物にポリスチレン換算で
１０００以上の超高分子量のフェノール樹脂を含浸した
後ガラス転移温度が９５℃以上になる迄硬化せしめてな
る繊維強化樹脂シートにより達成される。
【０００８】本発明に適用する芳香族パラ系アラミド繊
維は、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（Ｋｅ
ｖｌａｒ）などが代表的な例であるが、これらに限定さ
れるものではなく、ポリパラフェニレン３，４’ジフェ
ニルエーテル・テレフタルアミド繊維（テクノーラ）な
ど共重合体でもよい。
維は、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（Ｋｅ
ｖｌａｒ）などが代表的な例であるが、これらに限定さ
れるものではなく、ポリパラフェニレン３，４’ジフェ
ニルエーテル・テレフタルアミド繊維（テクノーラ）な
ど共重合体でもよい。
【０００９】但し、繊維の二次転移点（Ｔｇ）が２００
℃以上、好ましくは２５０℃以上であることが必要であ
る。繊維の補強形態は、クロス又は不織布どちらでもよ
く、クロスではロービングクロスでもガラスヤーンクロ
スでもステープルクロスでもいずれでも良い。不織布で
は、チョップドストランドマットでもフィラメントマッ
トでも良く、一方向に引き揃えられたＵＤでもよい。
℃以上、好ましくは２５０℃以上であることが必要であ
る。繊維の補強形態は、クロス又は不織布どちらでもよ
く、クロスではロービングクロスでもガラスヤーンクロ
スでもステープルクロスでもいずれでも良い。不織布で
は、チョップドストランドマットでもフィラメントマッ
トでも良く、一方向に引き揃えられたＵＤでもよい。
【００１０】本発明に適用するフェノール樹脂は、本出
願人が特公昭６２−３０２１０号公報，同６２−３０２
１１号公報等において提案したフェノール類とホルムア
ルデヒドとの縮合物からなる粒状ないし粉末状の樹脂
（以下「粒状フェノール樹脂」と略記する）を使うこと
に特長がある。この粒状フェノール樹脂は液体クロマト
グラフィーによる測定値として、遊離フェノール含有量
が３００〜５００ｐｐｍ以下であり、一般のレゾール樹
脂やノボラック樹脂に比べ有害ガスが少なく、作業環境
の面で優れている。
願人が特公昭６２−３０２１０号公報，同６２−３０２
１１号公報等において提案したフェノール類とホルムア
ルデヒドとの縮合物からなる粒状ないし粉末状の樹脂
（以下「粒状フェノール樹脂」と略記する）を使うこと
に特長がある。この粒状フェノール樹脂は液体クロマト
グラフィーによる測定値として、遊離フェノール含有量
が３００〜５００ｐｐｍ以下であり、一般のレゾール樹
脂やノボラック樹脂に比べ有害ガスが少なく、作業環境
の面で優れている。
【００１１】又メタノール溶解度が９６重量％以上、好
ましくは９９重量％以上の特性を有しており、メタノー
ルに可溶性の比較的低分子量の縮合物を多量に含有して
いる事実を示すが、Ｇ．Ｐ．Ｃ．による測定値として従
来のレゾール樹脂やノボラック樹脂のポリスチレン換算
重量平均分子量は通常１００〜６００と小さく、しかも
遊離フェノールを多量に含有するが、上記粒状ないし粉
末状樹脂は１０００以上と大きく、本発明に適用した場
合好ましい結果が得られる。
ましくは９９重量％以上の特性を有しており、メタノー
ルに可溶性の比較的低分子量の縮合物を多量に含有して
いる事実を示すが、Ｇ．Ｐ．Ｃ．による測定値として従
来のレゾール樹脂やノボラック樹脂のポリスチレン換算
重量平均分子量は通常１００〜６００と小さく、しかも
遊離フェノールを多量に含有するが、上記粒状ないし粉
末状樹脂は１０００以上と大きく、本発明に適用した場
合好ましい結果が得られる。
【００１２】本発明に用いる樹脂の溶媒としては、メチ
ルセロソルブ，ジメチルホルムアミド，メチルエチルケ
トン，アセトン，メタノール，イソプロピルアルコール
等が挙げられ樹脂溶解分散するものであればいずれでも
よい。
ルセロソルブ，ジメチルホルムアミド，メチルエチルケ
トン，アセトン，メタノール，イソプロピルアルコール
等が挙げられ樹脂溶解分散するものであればいずれでも
よい。
【００１３】本発明に用いる粒状フェノール樹脂溶液の
添加物としては、粒状フェノール樹脂単独で十分満足す
る値を示すが、レゾール樹脂やノボラック樹脂などを加
えてもよい。又粒状フェノール樹脂は、反応時間が長い
ため、この反応時間を短縮するために、フェノール樹脂
の重合触媒として修酸，パラトルエンスルホン酸やヘキ
サメチレンテトラミンを少量添加してもよい。
添加物としては、粒状フェノール樹脂単独で十分満足す
る値を示すが、レゾール樹脂やノボラック樹脂などを加
えてもよい。又粒状フェノール樹脂は、反応時間が長い
ため、この反応時間を短縮するために、フェノール樹脂
の重合触媒として修酸，パラトルエンスルホン酸やヘキ
サメチレンテトラミンを少量添加してもよい。
【００１４】本発明の繊維強化樹脂シートは、上記フェ
ノール樹脂溶液に、芳香族パラ系アラミド繊維を含浸せ
しめた後、乾燥する等の方法により製造される。
ノール樹脂溶液に、芳香族パラ系アラミド繊維を含浸せ
しめた後、乾燥する等の方法により製造される。
【００１５】乾燥条件として、初期は低温で溶媒を除去
し、アフターキュアーとして、高温にてキュアーを行な
い、Ｔｇ９５℃以上のシートを得る。初期乾燥として６
０〜１００℃、二次乾燥を１３０〜１６０℃とした後、
アフターキュアーとして、２００〜２５０℃で、数分キ
ュアーする事が好ましい。得られたシートは、赤茶色の
均一な色調を呈し、基布の厚さを変える事により本発明
のシート厚さを任意設定し得る。
し、アフターキュアーとして、高温にてキュアーを行な
い、Ｔｇ９５℃以上のシートを得る。初期乾燥として６
０〜１００℃、二次乾燥を１３０〜１６０℃とした後、
アフターキュアーとして、２００〜２５０℃で、数分キ
ュアーする事が好ましい。得られたシートは、赤茶色の
均一な色調を呈し、基布の厚さを変える事により本発明
のシート厚さを任意設定し得る。
【００１６】
【発明の効果】本発明の繊維強化シートは、低吸水性で
耐熱性のある軽量電気絶縁材料として電気絶縁分野に有
用であり、又高比弾性率の芳香族パラ系アラミド繊維を
使っているため音響部品等に好適なものである。
耐熱性のある軽量電気絶縁材料として電気絶縁分野に有
用であり、又高比弾性率の芳香族パラ系アラミド繊維を
使っているため音響部品等に好適なものである。
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００１７】（実施例１〜４，比較例１，２）表１実施
例１〜４に示すようにフェノール樹脂としてベルパール
Ｓ−８９９（鐘紡（株）社製）に重合触媒修酸を２ｗｔ
％混合し、溶媒ＭＥＫに溶解し、５０ｗｔ％のフェノー
ル樹脂溶液を調製した。この溶液に芳香族パラ系アラミ
ド繊維ケブラー４９を用いた布帛Ｋ−１２０（原糸は東
レデュポン製，製織は鐘紡）に含浸させた後、乾燥機で
１００℃×１４分＋１５０℃×１４分、アフターキュア
ーとして２６０℃×２分乾燥させ、樹脂付着量４５％の
繊維強化シートを製造した。
例１〜４に示すようにフェノール樹脂としてベルパール
Ｓ−８９９（鐘紡（株）社製）に重合触媒修酸を２ｗｔ
％混合し、溶媒ＭＥＫに溶解し、５０ｗｔ％のフェノー
ル樹脂溶液を調製した。この溶液に芳香族パラ系アラミ
ド繊維ケブラー４９を用いた布帛Ｋ−１２０（原糸は東
レデュポン製，製織は鐘紡）に含浸させた後、乾燥機で
１００℃×１４分＋１５０℃×１４分、アフターキュア
ーとして２６０℃×２分乾燥させ、樹脂付着量４５％の
繊維強化シートを製造した。
【００１８】又同様の方法で、表１比較例１〜２に示す
ようにケブラー紙（目付け２４．６ｇ／ｍ2 ，厚さ０．
０４５ｍｍ）及びレゾール樹脂ＢＲＳ−３２５（昭和高
分子（株）社製）を使いシートを作製した。ここでＴｇ
（ガラス二次転移温度）は、ＴＭＡ（熱機械分析，
（株）島津製作所製）を使用し、ペネトレーション法に
より求めた変曲点を以てＴｇ値とした。
ようにケブラー紙（目付け２４．６ｇ／ｍ2 ，厚さ０．
０４５ｍｍ）及びレゾール樹脂ＢＲＳ−３２５（昭和高
分子（株）社製）を使いシートを作製した。ここでＴｇ
（ガラス二次転移温度）は、ＴＭＡ（熱機械分析，
（株）島津製作所製）を使用し、ペネトレーション法に
より求めた変曲点を以てＴｇ値とした。
【００１９】吸水率はプレッシャー・クッカーにより２
ｈｒ間１００℃中に煮沸させた後と絶乾燥させた後の差
により求めた値であり、ふくれ状態観察は煮沸後の表面
を肉眼により観察した。
ｈｒ間１００℃中に煮沸させた後と絶乾燥させた後の差
により求めた値であり、ふくれ状態観察は煮沸後の表面
を肉眼により観察した。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１よりベルパールはレゾールに比べ、Ｔ
ｇも高く、又吸水率も少なく、又実施例３，４よりケブ
ラーペーパーについても、ケブラークロスと同様な事が
言えることがわかる。
ｇも高く、又吸水率も少なく、又実施例３，４よりケブ
ラーペーパーについても、ケブラークロスと同様な事が
言えることがわかる。
【００２２】（実施例５，比較例３）実施例１と同様に
して、表２に示す繊維及び樹脂を使用し作製したプリプ
レグを積層し積層板（３０ｐｌｙ，Ｖf ＝４５％）を製
造し、該積層板について引張強度，弾性率をＡＳＴＭ
Ｄ６３８に従い測定した。結果を表２に示す。
して、表２に示す繊維及び樹脂を使用し作製したプリプ
レグを積層し積層板（３０ｐｌｙ，Ｖf ＝４５％）を製
造し、該積層板について引張強度，弾性率をＡＳＴＭ
Ｄ６３８に従い測定した。結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】（実施例６，７，比較例４，５）キュア条
件を下記表３に記載の条件に変更する以外は実施例１と
同様にして繊維強化シートを製造し、硬化状態でのＴｇ
と吸水率とを測定した。結果を表３に示す。
件を下記表３に記載の条件に変更する以外は実施例１と
同様にして繊維強化シートを製造し、硬化状態でのＴｇ
と吸水率とを測定した。結果を表３に示す。
【表３】 表３より、硬化度を上げＴｇを上げる事により吸水率
は下がる。これは、メチロール基の少ないベルパールが
架橋を進め、さらにメチロール基を減らす事により吸水
率が下がり、そのためふくれの少ないシートになると考
えられる。従って、ふくれの少ないシートを作製するに
は、Ｔｇ９５℃以上に硬化させなければならないことが
わかる。
は下がる。これは、メチロール基の少ないベルパールが
架橋を進め、さらにメチロール基を減らす事により吸水
率が下がり、そのためふくれの少ないシートになると考
えられる。従って、ふくれの少ないシートを作製するに
は、Ｔｇ９５℃以上に硬化させなければならないことが
わかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 61:04
Claims (1)
- 【請求項１】 芳香族パラ系アラミドよりなる繊維又は
繊維構造物にポリスチレン換算で１０００以上の超高分
子量のフェノール樹脂を含浸した後ガラス転移温度が９
５℃以上になる迄硬化せしめてなる繊維強化樹脂シー
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899391A JP2902810B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 繊維強化樹脂シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899391A JP2902810B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 繊維強化樹脂シート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04239534A JPH04239534A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2902810B2 true JP2902810B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=14750351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11899391A Expired - Fee Related JP2902810B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 繊維強化樹脂シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902810B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5339666B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2013-11-13 | 旭有機材工業株式会社 | 熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体 |
| CN102574300B (zh) * | 2009-10-29 | 2015-04-29 | 株式会社吴羽 | 预成型体或成型绝热材料的制造方法、以及预成型体或成型绝热材料 |
| JP6075481B2 (ja) | 2015-02-10 | 2017-02-08 | Tdk株式会社 | ガラスセラミックス組成物およびコイル電子部品 |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP11899391A patent/JP2902810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04239534A (ja) | 1992-08-27 |
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