JP3018143B2 - ポリイミド樹脂の成形方法及びその装置 - Google Patents

ポリイミド樹脂の成形方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリイミド樹脂の
容易な成形方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリイミド樹脂は重合度を増すに
つれて有機溶媒に不溶となるため、複合材料のマトリッ
クス樹脂として使用する場合、脱水閉環(イミド化工
程)する前のアミド酸プレポリマーの状態でジメチルホ
ルムアミド(DMF)のような高沸点溶媒に溶かして強
化繊維に含浸させる方法が行われてきた(例えば、フィ
ラメントワインディング成形法)。
【0003】しかし、この方法では、成形の際に閉環に
伴って発生する縮合水や高沸点溶媒の除去が困難であ
り、そのためこれらが成形品に残り、ボイドが生成して
物性が低下するなどの問題があった。また、縮合水や高
沸点溶媒の除去には熟練を要したり、多くの人手を要し
たり、生産設備費が莫大となるなどの問題もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イミ
ド化工程で発生する縮合水、有機溶媒、随伴される空気
等を簡単に除去できるポリイミド樹脂の容易な成形方法
およびその装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のポリイミド樹脂
の成形方法は、ナディックアンハイドライドモノメチル
エステル、4,4'-メチレンジアニリン、3,3',4,4'-ベン
ゾフェノンテトラカルボキシリックアンハイドライドジ
メチルエステル、およびメタノールの混合物を、金型の
キャビティ内で加熱して重合硬化せしめると共に、重合
硬化に際して生成する水分および前記メタノールを多孔
質フィルターを介して前記金型のキャビティ外に除去す
ることを特徴とする。
【0006】また、本発明のポリイミド樹脂の成形装置
は、前記金型の一部に、前記重合硬化に際して生成する
水分および前記メタノールを前記金型のキャビティ外に
除去する多孔質フィルターを設けたことを特徴とする。
このように、本発明では、金型の一部に多孔質フィルタ
ーを設けたために、この多孔質フィルターを介して、重
合硬化に際して生成する水分および前記メタノールを容
易に除去することが可能となる。このため、本発明によ
れば、品質に優れたポリイミド樹脂成形品を得ることが
できる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いるナディックアンハ
イドライドモノメチルエステル(NE)、4,4'-メチレ
ンジアニリン(MDA)、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテ
トラカルボキシリックアンハイドライドジメチルエステ
ル(BTDE)、およびメタノールの混合物は、モノマ
ーから直接重合する現場重合型ポリイミド樹脂(in-sit
u Polymerization of Monomeric Reactants)と呼ばれる
ものである。この混合物(PMR−15)は、常温で溶
液の形態にあり、下記式に示されるように、第1工程〜
第3工程を経てポリイミド樹脂となる。このポリイミド
樹脂の分子量は、750〜5,000である。
【0008】
【化1】
【0009】上記混合物は、NEの2モル、MDAのn
+1モル、BTDEのnモルからなり、nは1〜15、
特に1〜10の範囲内であるのがよい。この範囲外の場
合には、得られるポリイミド樹脂の耐熱性、成形性、物
性の点でバランスがとれなくなるからである。メタノー
ル(CH3OH) は、溶剤として使用されるのであり、適当
量でよい。なお、メタノールの代わりにエタノール(CH
3CH2OH) 又はイソプロピルアルコール((CH3)2CHOH) 等
を用いてもよい。
【0010】図1は、本発明の成形方法を実施するため
の成形装置の概略構成図を示す。この成形装置は、キャ
ビティ1内を減圧してPMR−15である混合物7をキ
ャビティ1内に圧入するように構成したものである。同
図において、2はキャビティ1を備えた下部金型、3は
下部金型2に嵌合する上部金型、4は下部金型2のキャ
ビティ1内に配置する炭素繊維布,ガラス繊維等の補強
繊維基材を示す。上部金型3には、多孔質フィルター1
0を備えた真空吸引パイプ5が接続され、また下部金型
2には、混合物注入機6に収容されたPMR−15であ
る混合物7をキャビティ1内に供給する配管8が接続さ
れている。
【0011】上下金型2,3には、図示しない加熱手段
が設けられ、下部金型2と上部金型3との嵌合部には、
キャビティ1内の水密性及び気密性を保つためのOリン
グ等のシール材9が設けてある。多孔質フィルター10
は、ポリ四フッ化エチレン、焼結金属、グラファイト、
又はセラミックス等からなる多孔質物質であり、40ミ
クロン以下の微細な空隙を有している。また、多孔質フ
ィルター10としては、混合物すなわちPMR−15の
重合硬化に際して生成する水分、溶剤であるメタノー
ル、キャビティ1内の空気等を外部に排出できるよう
に、適宜その空隙率及び空隙の大きさの異なるものを選
択して使用すればよい。
【0012】例えば、粒子径50ミクロン程度のポリテ
トラフルオロエチレン粒子(PTFE粒子)を用いて製
作したPTFE多孔質フィルターの場合、空隙率は40
%〜10%の範囲が好ましく、更に好ましくは35%〜
15%の範囲である。図1に示す装置を用いてポリイミ
ド樹脂を成形するには、まず、一方の金型2(下部金
型)のキャビティ1内に炭素繊維布,ガラス繊維等の補
強繊維基材4を配置した後、他方の金型3(上部金型)
をこれに嵌合させ、キャビティ1内を図示しない真空ポ
ンプ等に接続された真空吸引パイプ5を介して吸引する
ことにより負圧状態にし、キャビティ1内に混合物注入
機6に収容された混合物7を配管8を介して圧入させ、
補強繊維基材4に混合物7を含浸させる。この時、混合
物7の粘度が高く真空ポンプ等の負圧で圧入が困難な場
合、ギアポンプ等を配管8の何れかの位置に設置し、混
合物7を圧入しても構わない。
【0013】つぎに、キャビティ1内を160℃に加熱
し、溶剤であるメタノールを多孔質フィルター10介し
てキャビティ1外に除去する。ついで、減圧を終了し、
キャビティ1内を200℃に昇温し、イミド化を行う。
この際、生成する縮合水を多孔質フィルター10介して
キャビティ1外に除去する。つぎに、キャビティ1内を
316℃に加熱しすると共に14kg/cm2 の圧力を
キャビティ1内に印加する。これにより、末端ナジック
酸の付加反応によって硬化物が生成する。
【0014】図2は、本発明の別の成形装置の概略構成
図を示す。この成形装置においては、上部金型3の底面
に複数の連通孔3aを設けると共に、この底面に、多孔
質フィルター10aを設けることを除いて、図1におけ
ると同じである。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、P
MR−15である混合物を、金型のキャビティ内で加熱
して重合硬化せしめると共に、重合硬化に際して生成す
る水分および前記メタノールを多孔質フィルターを介し
て前記金型のキャビティ外に除去するために、ボイド等
を含まない品質精度の高い成形品を得ることができる。
【0016】また、金型の一部に交換可能な多孔質フィ
ルターを設けた簡単な構造であるため、設備費も安価で
あり、また熟練者でなくても効率良く成形作業を行うこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形方法を実施するための成形装置の
一例の概略構成図である。
【図2】本発明の成形方法を実施するための成形装置の
別例の概略構成図である。
【符号の説明】
1 キャビティ 2 下部金型 3 上部金型 4 補強繊維基材 5 真空吸引パイプ 6 混合物注入機 7 混合物 8 配管 9 シール材 10,10a 多孔質フィル
ター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 79:08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナディックアンハイドライドモノメチル
    エステル、4,4'-メチレンジアニリン、3,3',4,4'-ベン
    ゾフェノンテトラカルボキシリックアンハイドライドジ
    メチルエステル、およびメタノールの混合物を、金型の
    キャビティ内で加熱して重合硬化せしめると共に、重合
    硬化に際して生成する水分および前記メタノールを多孔
    質フィルターを介して前記金型のキャビティ外に除去す
    ることからなるポリイミド樹脂の成形方法。
  2. 【請求項2】 前記混合物が、ナディックアンハイドラ
    イドモノメチルエステルの2モル、4,4'-メチレンジア
    ニリンのn+1モル、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラ
    カルボキシリックアンハイドライドジメチルエステルの
    nモルからなり、nは1〜15の範囲内である請求項1
    記載のポリイミド樹脂の成形方法。
  3. 【請求項3】 前記多孔質フィルターが、ポリ四フッ化
    エチレン、焼結金属、グラファイト、又はセラミックス
    からなり、40ミクロン以下の微細な空隙を有する請求
    項1又は2記載のポリイミド樹脂の成形方法。
  4. 【請求項4】 金型のキャビティ内に、ナディックアン
    ハイドライドモノメチルエステル、4,4'-メチレンジア
    ニリン、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボキシリ
    ックアンハイドライドジメチルエステル、およびメタノ
    ールの混合物を配置して加熱下に重合硬化せしめる装置
    であって、前記金型の一部に、前記重合硬化に際して生
    成する水分および前記メタノールを前記金型のキャビテ
    ィ外に除去する多孔質フィルターを設けたポリイミド樹
    脂の成形装置。
  5. 【請求項5】 前記多孔質フィルターが、ポリ四フッ化
    エチレン、焼結金属、グラファイト、又はセラミックス
    からなり、40ミクロン以下の微細な空隙を有する請求
    項4記載のポリイミド樹脂の成形装置。
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