JP4257035B2

JP4257035B2 - 硬化樹脂含浸基板中の空隙の数を減少させる硬化樹脂含浸基板の製造方法

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Publication number: JP4257035B2
Application number: JP2000592086A
Authority: JP
Inventors: ラリーディー．オルソン、; ジョンアール．ウォルド、; デーヴエフ．ミラー、; マークハイン、; メアリージョー．セイヤール、; エドワードヘイムズ、
Original assignee: Isola USA Corp
Current assignee: Isola USA Corp
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 2000-01-03
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2020-01-03
Also published as: WO2000040345A1; EP1140373A1; EP1140373A4; TWI230657B; HK1040949A1; JP5147634B2; KR100445386B1; CN1335790A; JP2009079222A; US6083855A; CA2358467A1; KR20010089768A; JP2002534286A; CA2358467C

Description

【０００１】
発明の背景
（１）発明の分野
本発明は、硬化性樹脂を繊維性基板に塗布することによって、そして基板、樹脂またはその組み合わせを、硬化樹脂充填基板中の空隙数を減少させる１つまたはそれ以上の加工工程にかけることによって、減少した空隙積層体を製造する方法に関する。
【０００２】
（２）技術の説明
強化繊維およびマトリックス樹脂を含む高度複合材料は、印刷回路板および他の電気部品に使用される積層体等のような複数種からなる構造物にとって、不可欠な構成要素になった。高度複合材料の中でも特に有用な種類の１つは、樹脂で強化された繊維を使用して製造された積層体である。典型的には、繊維材料に硬化性樹脂コンパウンドを含浸させ、その後かかる硬化性樹脂コンパウンドを含む繊維材料を硬化させることで積層材料が得られる。
積層体製造手段、並びに積層体に使用される樹脂および強化材料の進歩により、高強度で信頼性を備えた積層製品が迅速かつ効果的に製造されるに至った。しかし、積層体は、繊維強化材料を液体樹脂コンパウンドに高速で含浸させることによって通常製造される。硬化積層体が、繊維束や繊維束間の隙間に小さなエアーポケット等の空隙を含むことは典型的なことである。したがって、基本的に空隙のない高品質の樹脂を含浸させた繊維積層体を作製するために、生産性のよい新たな積層体製造手段が求められていた。
【０００３】
発明の要約
本発明の目的は、プレプレグおよび硬化製品での空隙の数を減少させる加工工程または複数工程を含む、樹脂含浸基板を製造する方法を提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、基本的に空隙を含まない硬化樹脂含浸基板を含むプレプレグおよび／または積層体製品を製造する方法を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる別の目的は、高生産で、そして低費用で、基本的に空隙を含まないプレプレグおよび／または積層体を製造する方法を含む。
【０００６】
１つの実施形態では、本発明は、硬化樹脂含浸基板を製造する方法を含む。前記方法は、基板を硬化性樹脂を含有する溶媒を含む浸漬パンに入れて、樹脂含浸基板を得ること、そして樹脂含浸基板を少なくとも部分的に硬化して、硬化樹脂含浸基板を得ることからなる。硬化樹脂含浸基板での空隙の数は、（１）固形分含有量が８０重量％未満の硬化性樹脂を含有する第１の溶媒を使用する工程、
（２）樹脂含浸基板を、第１の溶媒よりも固形分含有量が多い硬化性樹脂を含有する第２の溶媒を含む第２の含浸ゾーンに浸漬する工程、（３）含浸の前、第１の浸漬パンの後、および第１／第２の浸漬パン中で基板を機械的に操作する工程、（４）第１の含浸ゾーンに基板を入れる前に、基板を加熱する工程、（５）樹脂を含有する溶媒を加熱する工程、（６）２つの浸漬パンの間で含浸した湿潤ウェブを加熱する工程、および（７）樹脂をガラスに真空含浸させる工程、から選択される少なくとも１つの加工工程によって、基板を加工することにより減少される。
【０００７】
別の実施形態では、本発明は、基板を硬化性樹脂を含有する溶媒を含む含浸ゾーンに入れて、硬化性樹脂含浸基板を得、そしてその後、樹脂含浸基板を少なくとも部分的に硬化させて、硬化樹脂を含浸させた基板を得ることによって、硬化樹脂含浸基板を製造する方法を含む。前記方法のさらなる工程は、含浸ゾーンで部分的真空を形成することである。
【０００８】
さらに別の実施形態では、本発明は、基本的に空隙のない、そして好ましくは空隙のない硬化性樹脂含浸基板を包含するものである。
【０００９】
本実施形態の説明
本発明は、硬化製品での空隙の数を減少させる少なくとも１つの加工工程を含む強化樹脂含浸プレプレグおよび積層体を製造する方法に関する。さらに詳細には、最終製品での空隙の数を減少させるために選択され得る加工工程としては、（１）固形分含有量が８０重量％未満の硬化性樹脂を含有する第１の溶媒を使用する工程、
（２）樹脂含浸基板を、第１の溶媒よりも固形分含有量が多い硬化性樹脂を含有する第２の溶媒を含む第２の含浸ゾーンに浸漬する工程、（３）含浸の前、第１の浸漬パンの後、および第１／第２の浸漬パン中で基板を機械的に操作する工程、（４）第１の含浸ゾーンに入れる前に基板を加熱する工程、（５）樹脂を含有する溶媒を加熱する工程、（６）２つの浸漬パンの間で含浸した湿潤ウェブを加熱する工程、および（７）樹脂を用いたガラスの真空含浸が挙げられる。本発明はまた、基本的に空隙がない硬化樹脂含浸プレプレグおよび積層体材料を包含するものであり、それらは本発明の１つまたはそれ以上の加工工程を組込む工程および／または本発明にかかる製法の変形例によって製造されるものである。
【００１０】
本発明の目的のために、用語「繊維性基板」および「基板」は、回路板に有用な積層体を製造するのに一般に使用される種類の繊維強化材料に該当する限り置き換え可能であり、それに限定されない。ガラス繊維、Ｅ−ガラス、石英、紙、アラミド、ＰＴＦＥ、Ｓ−ガラス、Ｄ−ガラス、または類似の強化材料等の織布または非織布または繊維が挙げられる。好ましい繊維基板は、Ｅ−ガラスである。
【００１１】
本発明の目的のために、用語「樹脂」は、硬化性重合体、溶媒、並びに一般に硬化性重合体に添加して、プレプレグおよび積層体に対する強度、耐久性、耐熱性、耐水性等を提供する任意の他の材料および添加剤を含む１つまたはそれ以上の重合体系に関する。樹脂系に有用な成分のある種の例としては、溶媒、鎖伸長剤、硬化剤、触媒、反応性制御剤等が挙げられる。本発明の過程に関して有用な樹脂系の例としては、米国特許第５，５０８，３２８号、第５，６２０，７８９号、第５，５３４，５６５号および米国仮特許出願第６０／０１９，８５３号に記載されている。本発明の過程にしたがって製造された樹脂含浸基板は、金属クラッド積層体、ハウジングおよび電気回路、集積回路ハウジング、回路板等を製造する上で有用な他の物体を製造する上で有用である。
【００１２】
プレプレグおよび／または積層体としても知られる硬化樹脂を含浸した基板は、処理装置と呼ばれる機械で最も頻繁に作製される。処理装置は、一般に、繊維性基板供給ローラ、樹脂含浸タンク、処理装置または硬化炉、および硬化基板受取りローラを含む。ガラス繊維等の強化繊維材料は、通常、大型スプールの形態で供給される。スプールを、ゆっくりと回転する供給ローラの上に載せて、ロールからガラス繊維の連続ウェブを巻き取る。ガラス繊維ウェブは、樹脂含浸タンク中の樹脂を通って移動する。タンクから現れた後、樹脂を含浸したガラスは、約２００−３００°Ｆ（９３．３から１４８．９℃）で典型的に操作する処理装置に、分当たり１０から１００フィート（３．０４８から３０４８メートル）までの範囲内の速度で上向きに移動する。処理炉の底に、含浸ガラスがその間を通過する１組のローラがある。２つのローラ間のギャップ環境は、ガラスに被覆される樹脂の量を決定する。処理装置で、樹脂は、ガラスを湿らせ、そして樹脂中の溶媒は、樹脂が重合し始める時点で煮沸して飛ばされる。材料が、タンクから現れたときに、湿ったり、または粘着性であったりしない範囲まで、それは、少なくとも部分的に硬化される。しかし、樹脂が完全に硬化する前に、硬化過程を終了させ、そして最終積層体が作製されたときに、さらに硬化を行う。その後、積層体は、導電性金属の１つまたはそれ以上のシートに結合されて、金属クラッド積層体を得ることができる。好ましい金属クラッドは、銅である。その後、金属クラッド積層体は、積層体表面に回路トレースを施す従来の回路板加工技術を用いて加工し得る。さらに、多レベルの回路板を形成することが望ましい場合、回路板層は、積層され得る。
【００１３】
上述された標準の強化樹脂積層体製造方法は、一般に、各繊維束に基板繊維フィラメントの間の空隙、並びに繊維束間の隙間空間に配置される空隙を有する積層体材料を作製する。本発明の１つの態様は、減少した空隙積層体製品を生じる上述された積層体製造方法に対する１つまたはそれ以上の加工の改善を提供することである。本発明の加工の改善は、一般に、３つのカテゴリー、（１）繊維基板を樹脂で含浸させる前に行われる加工工程、（２）樹脂での基板の含浸の間に行われる加工工程、および（３）基板が、樹脂で含浸された後に行われる加工工程に分け得る。
【００１４】
Ｉ．基板の前処理工程
Ａ．基板乾燥
積層体の空隙を減少させる前処理加工工程は、１つまたはそれ以上の樹脂配合物を基板に含浸させる前に、繊維基板を乾燥させることである。基板乾燥温度および時間は、使用される基板によって変化する。好ましい基板材料は、ガラス織布である。ガラス織布は、一般にロール状態で供給される。ロールの全体は使用の前に乾燥されるか、またはガラス織布が樹脂含浸前に巻き戻されるときに乾燥され得る。好ましいガラス織布基板は、１５０から約５００°Ｆ（６５．６から２６０．０℃）までの温度で乾燥され得る。ロールから巻き戻されて乾燥されるとき、乾燥時間は、約１分から約１０分またはそれ以上の範囲である。巻き戻されたガラス織布基板は、約２００から約３５０°Ｆ（９３．４から１７６．７℃）までの温度で、約１分から約５分までの範囲の時間、乾燥されるのが最も好ましい。この乾燥が、ロール形態で行われる場合、そのロールから湿気を除去するために１時間までまたはそれ以上かかる。樹脂含浸の前に基板を乾燥させると、基板の吸湿能力を改善し、それにより、最終積層体製品中の空隙の数が減少する。
【００１５】
Ｂ．基板の機械的操作
最終積層体製品中の空隙の数を減少させる二次基板処理工程は、基板の機械的操作である。基板操作、特にガラス繊維基板の操作の１つの目的は、封入されたフィラメント束を破壊して、ガラス織布基板の全体を通して樹脂の浸透を促進させることにある。
繊維フィラメントまたは繊維フィラメント束の封入を妨げることができる任意の方法を用いて、基板に機械的にまたは化学的に操作する。有用な操作法の例としては、基板をエアナイフの前に通過させること、基板を超音波で処理すること、２つのローラ間に基板を通過させること、および基板をメイアーロッドのような不均質表面上に通過させることが挙げられる。フィラメントまたは繊維束封入を中断するための好ましい方法としては、基板を、メイアーロッド等の不均質表面上を通過させること、または基板をローラ間に通過させることが挙げられる。
【００１６】
メイアーロッドは、ワイヤー材料で密接に巻き取られて、ロッドを横切るようにして不均質な表面が形成されたロッドである。図１Ａおよび１Ｂは、繊維基板に結合したメイアーロッドのそれぞれ、正面および側面の断面図である。メイアーロッドには、ワイヤー巻取り１０２によって囲まれる中心ロッド１００が含まれる。ワイヤー巻取りは、ロッド表面上に不均質性またはギャップ１０４を形成する。基板１０６が、メイアーロッド上を通過するときに、小型アーク１０８が、基板１０６に形成される。アーク１０８が形成されると、繊維基板１０６に伸縮および圧迫が引き起こされ、そしてそれは、封入されたフィラメントと機械的に干渉することとなる。図１Ｂに示されるとおり、基板１０６を、ある角度でメイアーロッド上を通過させることが好ましい。ある角度で基板１０６をメイヤー上に通過させると、基板１０６が、確実に、メイアーロッドに対して密接に引きつけられるようになり、アーク１０８の形成が促進される。
【００１７】
メイアーロッドを用いて、基板を機械的に圧迫することが好ましい一方で、基板を任意の不均質表面上を通過させて、繊維基板に封入フィラメントを圧迫する任意の他の表面変形を形成させてもよい。ある角度で、ある角度に向けられた表面を通過させると、不均質な表面が得られる。
基板を機械的に操作する別の方法は、図２に示されるように、基板を、２つのローラ間に通過させる方法である。第１のローラ１２０は、典型的には、硬質の平滑表面１２１を有する。第２のローラ１２２は、典型的には、ゴム引きした表面１２４等の第１のローラ表面１２１より柔らかい表面を有する。基板１０６は、その基板を第１のローラ１２０と第２のローラ１２２の間に通過させることによって、ローラによって機械的に操作される。ローラ間のギャップを、第２のローラ１２２のゴム引きされた表面１２４が、基板１０６を第１のローラ１２０の表面１２１に対して押し付ける程度の幅に設定すると、それにより、第１のローラ１２０の非平面状表面１２１に順応するように、基板１０６に僅かなアークが形成される。アークに基板シート１０６を押し込めると、封入したフィラメントが圧迫され、そしてそれにより、基板がよりいっそう空隙を残すことなく樹脂を含浸しやすくなる。
【００１８】
基板は、樹脂含浸前、樹脂含浸工程の間中、および樹脂含浸が完了した後を含めた、基板操作過程の間のいずれかの時点で上記の機械的方法を用いて、機械的に操作され得る。基板が、樹脂で湿らされるときに、機械的または化学的操作が、基板に行われることが好ましく、最も好ましくは、基板は、第１の樹脂含浸工程の後、そして第２の樹脂含浸工程の前に機械的に操作される。
【００１９】
ＩＩ．含浸ゾーン修飾
我々は、積層体空隙を減少させる樹脂含浸工程に組込まれ得る数種の新しい加工方法を知見した。新しい加工方法のうちの１つに、樹脂溶液配合物を改善することが含まれる。他の有用な加工方法に、樹脂溶液を加熱すること、含浸の間に乾燥させながら、基板に複数の樹脂溶液を通過させること、樹脂含浸ガラス基板を機械的に操作すること、および樹脂溶液中の基板滞留時間を増加させることが含まれる。
【００２０】
Ａ．低固形分樹脂溶液
我々は、樹脂溶液の固形分含有量が、積層体空隙を減少させる上で非常に重要であることを知見した。さらに詳細には、我々は、約８０重量％未満の固形分、さらに好ましくは約５０重量％未満の固形分、そして最も好ましくは１０から３０重量％までの固形分を含有する樹脂溶液が、積層体空隙を減少させる上で非常に有用であることを見出した。用語「固形分」または「固形分含有量」は、基板が浸漬される樹脂含有溶液中の材料の非溶媒重量部分に該当するとしてここに使用される。樹脂溶液の固形分含有量を低下させることで、同じ溶液の溶媒含有量を有効に増加させ、そして基板中の樹脂の浸透が改善される。基板への樹脂浸透での改善は、積層体の空隙を減少させる帰結効果を示す。
【００２１】
積層体製造効率を改善するために、基板を、１つ以上の含浸工程にかけることは有用であり得る。２つまたはそれ以上の含浸工程が使用される場合、含浸工程で使用される樹脂溶液は、同じ固形分含有量を有しても、または異なる固形分含有量を有してもよい。さらに、２つまたはそれ以上の含浸工程が使用される場合、第１の含浸工程は、基板を溶媒溶液に浸漬することから構成され得て、基板が樹脂を含有する含浸溶液に入れられる第２の含浸工程に続く。２つまたはそれ以上の含浸工程が使用されるときに、樹脂溶液の固形分含有量は、各含浸ゾーンで順次増加されることが好ましい。基板を複数の樹脂含浸にかけることによって、当初の樹脂含浸が、低い固形分含有量の樹脂溶液で行われて、優れた湿潤性の繊維基板を達成することができる。第１の含浸工程に続いて、基板が、第１の含浸溶液中でより高い樹脂の固形分含有量を含む第２の含浸溶液に入れた後に、溶媒は、基板から除去されることが好ましい。第２の含浸溶液中の樹脂固形分含有量が高いほど、繊維基板に所望の量の樹脂が含浸しやすくなる。複数の含浸工程が使用される場合、第１の含浸ゾーンは、第２の含浸ゾーン中の樹脂溶液の固形分含有量より少ない固形分含有量を有する樹脂を含むべきである。いずれの含浸ゾーン中の樹脂溶液の固形分含有量は、約１から約９０重量％までの範囲にあり得る。しかし、複数の含浸工程が使用される場合、第１の含浸ゾーンは、約５から８０重量％まで、さらに好ましくは約５から約５０重量％まで、そして最も好ましくは約１０から約３０重量％の樹脂固形分含有量を有することが好ましい。
【００２２】
Ｂ．樹脂溶媒
樹脂溶媒の選択は、積層体空隙を減少させる上で重要であり得る。積層体空隙を減少させるために、溶媒は、含浸した基板から容易に除去されるべきである。さらに、使用される溶媒は、基板への樹脂浸透および基板浸潤時間を促進するべきである。樹脂と共に、積層体空隙を減少させる樹脂溶液と合わせ得る溶媒の例は、アセトン、Ｎ−メチルピリロドン、ＰＭ（プロピルモノメチルエーテル）、ＰＭアセテート（プロピルモノメチルエーテルアセテート）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、アセトン、メタノール、ＭＥＫおよびそれらの組合せである。好ましい樹脂溶液は、ＤＭＦとアセトンとの組合せである。ＤＭＦ／アセトン混合液は、約１部のＤＭＦ対３部のアセトンから、３部ＤＭＦ対１部アセトンまでの範囲にあるのが好ましい。最も好ましい溶媒は、およそ、ＤＭＦとアセトンとの混合物の１対１重量比の混合物である。
【００２３】
Ｃ．樹脂溶媒加熱
数種の樹脂含浸加工工程を改善することにより、基板空隙を減らすことができる。１つの加工改善は、基板含浸の間１つまたはそれ以上の樹脂溶液を加熱することである。樹脂溶液を加熱することは、基板の浸潤を増強し、そしてそれは、基板への樹脂浸透をも改善する。樹脂溶液が加熱される温度は、選択される樹脂によって、そして使用される溶媒または溶媒の組合せによって変化する。樹脂溶液が、８０°から１４０°Ｆ（２６．７から６０．０℃）まで、そして好ましくは約１００から約１２０°Ｆ（３７．８から４８．９℃）までに加熱されることが好ましい。典型的には、樹脂溶液は、約１５０°Ｆ（６５．６℃）より高い温度まで加熱されるべきではない。
【００２４】
Ｄ．中間体基板の加熱
積層体空隙を減少させるために熱を使用する別の方法には、樹脂含浸工程の間に樹脂含浸基板を加熱することが含まれる。樹脂含浸基板を加熱することにより、基板浸潤時間および透過性が増強する。樹脂含浸基板は、それが樹脂溶液から捨てられた後に加熱されるべきである。樹脂含浸基板は、複数の含浸工程が使用される場合、含浸の間に加熱でき、そして最終含浸工程に続いて加熱されなければならない。樹脂含浸基板が加熱される温度は、使用される樹脂および溶媒系によって変化する。樹脂含浸基板は、室温（約１００°Ｆ／３７．８℃）より上の温度から約４００°Ｆ（２０４．４℃）まで加熱され得る。しかし、樹脂含浸基板は、約１５０から約３７５°Ｆ（６５．６から１９０．６℃）までの温度に、そして最も好ましくは約２００から約３５０°Ｆ（９３．３から１７６．７℃）までの温度に加熱されることが好ましい。
【００２５】
樹脂を飽和した繊維性基板は、２つまたはそれ以上の樹脂含浸工程を受けることが好ましい。含浸工程の間で樹脂を含浸した基板を加熱することで、樹脂を含有する繊維性基板を飽和するために要求される樹脂の量が増加し、そしてそれにより、第２および続く含浸工程での樹脂含浸基板によって許容され得る樹脂の量を増加する。
【００２６】
Ｅ．滞留時間を最大限にすること
滞留時間は、樹脂含浸基板が第１の樹脂含浸容器に入るときに始まり、そして樹脂含浸基板が炉に入るときに終わる時間である。滞留時間を最大限にすることは、追加の樹脂および溶媒を受容する樹脂含浸繊維基板の能力を促進する。樹脂含浸基板の滞留時間が、約３０秒から約１０分またはそれ以上の範囲にあることが好ましい。滞留時間が、約１から約４分までの範囲にあることが最も好ましい。
【００２７】
ＩＩＩ．真空含浸
積層体空隙を完全に減少させ、そして排除する上で有用な加工方法は、真空含浸である。本発明の真空含浸過程の重要な特徴は、基板が、真空下で少なくとも１つの含浸溶液に入ること、およびそれが含浸溶液入口圧力より高い圧力で含浸溶液を出ることを保証することである。したがって、含浸溶液の出口圧力は、周囲圧力であり得る含浸溶液の入口圧力より高い（気圧に近い）真空圧であり得るか、または含浸ゾーンの出口圧力は、周囲圧力を越えている可能性がある。含浸ゾーンを超える正の差圧を維持することは、基板滞留および溶媒および／または樹脂での基板の含浸を促進する。最終結果は、生じた積層体で空隙が少なく、そして好ましくは基本的に空隙のない積層体である。
【００２８】
真空含浸ゾーンにわたる差圧は、少なくとも５ｉｎ／Ｈｇ（１２．７ｃｍ／Ｈｇ）であるべきである。真空含浸ゾーンにわたる差圧が、少なくとも１５ｉｎ／Ｈｇ（３８．１ｃｍ／Ｈｇ）であることがより好ましく、そして真空含浸ゾーンにわたる差圧は、少なくとも２０ｉｎ／Ｈｇ（５０．８ｃｍ／Ｈｇ）であることが最も好ましい。
【００２９】
図３および４は、含浸ゾーンにわたる差圧で操作される単独および複数の含浸ゾーンを含む本発明の過程を示している。過程間の第一の差異は、図３が単独の樹脂含浸ゾーンを含む過程を示している一方で、図４は、少なくとも２つの別々の含浸ゾーンを含む過程を示している点である。
【００３０】
図３によると、基板のロール１０は、真空チャンバー１６に配置される。真空は、真空ポンプ１８を用いた真空チャンバーで引き起こされる。基板のロールを巻き戻し、そして繊維基板ウェブは、真空圧下で含浸ゾーン２０に入る。含浸ゾーン２０は、一般に、１０から９０重量％までの溶媒含有量を示し、そして好ましくは減少した固形分含有量を有する樹脂／溶媒溶液を含む。一旦繊維性基板１０に樹脂溶液を含浸させたら、含浸ゾーン２０の外にローラ２２によって向けられる。含浸ゾーン２０中の部分的真空の使用は、繊維基板の繊維から空気を除去して、改善された溶媒および樹脂浸透を促進する。
【００３１】
図４は、図４の過程で少なくとも２つの含浸ゾーンがある以外は、図３に示されるものに類似する真空含浸過程を示している。図４によると、繊維性基板１０は、第１の含浸ゾーン３０に入り、そしてローラ３２によってローラ３４に向けられる。ローラ３２は、第１の含浸ゾーンに配置される一方で、ローラ３４は、真空チャンバー１６に配置される。図３と同様に、空気は、真空チャンバー１６中の繊維基板１０から除去されて、基板１０への改善された樹脂浸透を可能にできる。しかし、真空チャンバー１６での減圧は、繊維基板中の溶媒に、基板が圧力の増加に直面するときに、少なくとも部分的に蒸発を引き起こさせる。蒸発溶媒は、少なくとも部分的に液化し、それにより、繊維基板の繊維に樹脂を引き込む。ローラ３４は、第２の含浸ゾーン３８に配置されるローラ３５に基板を向けさせる。ローラ３５も、第２の含浸ゾーン３８の出口４０の外に基板を向けさせる。
【００３２】
２つまたはそれ以上の含浸ゾーンが使用される場合、第１の含浸ゾーンは、全体的に溶媒からなる溶液を含み得るか、または溶媒／樹脂の組合せ溶液を含み得る。第２の含浸ゾーン中の溶液は、一般に、溶媒／樹脂の組合せ溶液を含む。第１および第２の含浸ゾーンの両方が、第１の含浸ゾーン中の溶液の固形分含有量が、第２の含浸ゾーン中の溶液の固形分含有量より低い溶媒／樹脂の組合せ溶液を含む場合が好ましい。上述されるように、２つの含浸ゾーンが使用される場合、基板中の溶媒は、含浸ゾーンの間で少なくとも部分的に蒸発する。基板上の圧力が、第２の含浸ゾーンで増加する場合、溶媒は、少なくとも部分的に液化して、基板繊維に樹脂が引き込まれる。
【００３３】
積層体空隙を減少させる上記のさらなる加工工程も、付随の明細書中で図１および２に規定される真空含浸工程に組込まれ得る。例えば、第１および第２の含浸ゾーン中の溶液を加熱でき、繊維基板は含浸工程の間に加熱でき、繊維基板は任意の含浸ゾーンに入るか、または最終含浸ゾーンを出る等の前に機械的に操作され得る。
【００３４】
実施例１
本実施例は、繊維基板に真空の樹脂溶液を含浸させることから生じる積層体空隙の減少を評価した。７６２８ＣＳ３４７と称される、ＣｌａｒｋＳｃｈｗｅｉｂｅｉによって製造されたガラス織布サンプルを、真空チャンバーに入れ、そして所望のレベルの真空に至らせた。真空下で、ガラスサンプルを、約５秒間、アセトンに浸漬し、取出し、そして約３０秒から１分まで、７０°Ｆ（２１．１℃）で乾燥させた。乾燥に続いて、乾燥したガラスサンプルを、真空条件下で樹脂溶液に入れた。全ての実験に使用された樹脂溶液は、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌＬａｍｉｎａｔｅＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．によって製造されるグレード４０６（Ｇｒａｄｅ４０６）であった。真空が、その系から解放され、そして圧力が、周囲まで戻った後に、ガラスサンプルを、約１５から約３０秒間、樹脂溶液中に放置した。周囲圧力に到った後に、樹脂含浸ガラスサンプルを、樹脂から取出し、そして３５０°Ｆ（１７６．７℃）に設定された炉で、約２〜３分の範囲内の時間、硬化させた。
【００３５】
ガラスサンプルを、０、−５、−１０、−１５、−２０および−２５ｉｎ／Ｈｇ（０、−１２．７、−２５．４、−３８．１、−５０．８および―６３．５ｃｍ／Ｈｇ）の圧力で試験した。生じた硬化樹脂含浸ガラスサンプルを写真撮影した。写真は、図５Ａ−５Ｆとしてここに確認される。図５Ａは、―６３．５ｃｍ／Ｈｇで含浸されたサンプルを表し、図５Ｂは−５０．８ｃｍ／Ｈｇでの、図５Ｃは−３８．１ｃｍ／Ｈｇでの、図５Ｄは−２５．４ｃｍ／Ｈｇでの、図５Ｅは−１２．７ｃｍ／Ｈｇでの、そして図５Ｆは周囲圧力でのサンプルを表す。図は、樹脂含浸中にガラスサンプルが受ける圧力差を増加させることにより、積層体の空隙が顕著に減少したことを示すものである。ここで、図５Ｂは製品が基本的に空隙を含まず、また図５Ａは製品が空隙を含まないといえる程度にまで顕著な改善がみられたことを示している。
【００３６】
実施例２
本実施例は、積層体の空隙を減少する本発明の種々の加工工程の能力を評価した。各試験で使用されたガラス織布は、７６２８ＣＳ３４７の名の下、ＣｌａｒｋＳｃｈｗｅｂｅｌによって製造される。対照の積層体（表２中のサンプルＡ）を、浸潤の程度を評価するための基準として使用した。浸潤は、繊維基板中の蒸気を液体に置き換える溶液の能力の指標である。表２において湿潤数がサンプルＡの浸潤数よりも大きいほど、基板繊維中の蒸気がより多く液体に置き換えられていることを意味する。高い浸潤数は、硬化基板中に空隙が少ないことに対応する。
以下の表１は、３０重量％の固形分を含む第１の樹脂溶液のための、そして７８重量％の固形分を含む第２の樹脂溶液のための処方箋を記載する。基板は、第１の、そして使用できる場合には、第２の樹脂溶液に３〜５秒間残した。含浸基板を、３３０°Ｆ（１６５．６℃）で、３分間硬化させた。全ての試験についての湿気の滞留時間は、２分であった。
【００３７】
【表１】

各サンプルを製造するために使用される樹脂は、いくつかの場合を除いて、樹脂を希釈するために使用される特定の溶媒と同一であった。第１および第２の浸漬樹脂溶液の固形分含有量は、特に明記されない限り一定に保持された。対照について、およびサンプルについての含浸ガラス布の硬化条件は同一であった。加工は可変で、各サンプルについての浸潤率は以下の表２に列記される。対照サンプルを、第２の浸漬溶液中に一旦浸漬し、そして他のサンプルと同様に硬化させた。サンプルＥで、メイアーロッドを、基板にＳ−型通路で各ロッドを順次通過させるように配置した。サンプルＨ中の基板に、乳鉢と乳棒で手動で動かした。
【００３８】
【表２】

対照（サンプルＡ）に比べて、積層体空隙を減少させるための各々の方法は、基板浸潤を改善した。最良の浸潤は、二重浸漬した基板を、浸漬の間で２分間２００°Ｆ（９３．３℃）まで加熱したサンプルＦで１００％であった。基板浸潤での他の明らかな改善は、第１の浸漬樹脂を、１１０°Ｆ（４３．３℃）に加熱し、浸漬の間で一連で２つのマイヤーロッドを越えて基板を通過させること、そして特定の溶媒組合せを、そして好ましくは１：１容積比のアセトン対ＮＭＰを使用することによって得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａおよび１Ｂ】本発明の１つの実施形態に使用するための基板に関連したメイアーロッドの、それぞれ正面および側面の断面図である。
【図２】基板を機械的に操作するための、本発明の別の実施形態で使用するための方法を示す側面図である。
【図３】単独の含浸ゾーンを含む本発明のさらに別の実施形態に関連した樹脂含浸基板を製造する方法の略図である。
【図４】第１の含浸ゾーンおよび第２の含浸ゾーンを含む本発明のさらに別の実施形態に関連した樹脂含浸基板を製造する方法の略図である。
【図５Ａ−５Ｆ】図５Ａは―６３．５ｃｍ／Ｈｇ、図５Ｂは−５０．８ｃｍ／Ｈｇ、図５Ｃは−３８．１ｃｍ／Ｈｇ、図５Ｄは−２５．４ｃｍ／Ｈｇ、図５Ｅは−１２．７ｃｍ／Ｈｇおよび図５Ｆは周囲圧力で含浸製造された実施例１の積層体の横断面の写真である。

Claims

固形分含有量が８０重量％未満の硬化性樹脂を含有する第１の溶媒を含む第１の含浸ゾーンに基板を入れて樹脂含浸基板を作製する工程と、
前記樹脂含浸基板を前記第１の溶媒よりも固形分含有量が多い硬化性樹脂を含有する第２の溶媒を含む第２の含浸ゾーンに浸漬する工程と、
前記基板及び前記樹脂含浸基板の少なくともいずれか一方に対して、エアナイフ上に通過させること、不均質な表面が形成されたメイアーロッド上に通過させること、第１の表面を有する第１のローラ、前記第１のローラ表面より柔らかい第２の表面を有する第２のローラを含む２つのローラ間を通過させることから選択される方法により機械的に操作する工程と、
前記第１溶媒及び前記第２溶媒の少なくともいずれか一方を加熱する工程と、
前記樹脂含浸基板を、前記第２の含浸ゾーンに浸漬する前に、前記樹脂含浸基板を加熱する工程と、および
前記樹脂含浸基板を少なくとも部分的に硬化させて硬化樹脂含浸基板を作製する工程と、
を有する硬化樹脂含浸基板中の空隙の数を減少させる硬化樹脂含浸基板の製造方法。
前記基板及び前記樹脂含浸基板の少なくともいずれか一方を前記不均質な表面が形成されたメイアーロッド上に通過させることにより機械的に操作する請求項１に記載の方法。
前記基板及び前記樹脂含浸基板の少なくともいずれか一方を前記不均質な表面が形成されたメイアーロッド上に通過させるときに方向を変える請求項２に記載の方法。