JP4752426B2 - 多層発泡体 - Google Patents
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また、耐熱性発泡体として、ポリイミド系発泡体が種々検討されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
特に、ガラス転移温度が300℃以上のポリイミドからなるポリイミド樹脂発泡体層が提案された(例えば、特許文献3参照。)。
また、前記のポリイミド樹脂発泡体層の発泡倍率を制御したポリイミド樹脂発泡体層およびその製法が提案された(例えば、特許文献4参照。)。
一方、従来の発泡体の成形加工性を改良した吸音・緩衝材が提案された(例えば、特許文献5参照。)。
さらに、高耐熱性のポリイミド樹脂発泡体は、単位体積当たりのコストが高く一部の用途にしか使用できない。
このため、前記のウレタン系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系の合成樹脂発泡体とポリイミド樹脂発泡体層の積層を試みたが、ポリイミド樹脂発泡体層の有する耐熱性が大幅に損なわれる。
従って、この発明の目的は、軽量化が可能で、しかもポリイミド樹脂発泡体層成形体自体の耐熱性が大幅に損なわれることがなく、特性が良好な多層発泡造体を提供することである。
1)ポリイミド樹脂発泡体層が、高い温度と接する面側に配置されてなる上記の多層発泡体。
2)粘着材あるいは接着剤が、接合する前には表面にタック性を有する上記の多層発泡体。
3)ポリイミド樹脂発泡体層が、シ−ト状あるいはパイプ状である上記の多層発泡体。
4)粘着材あるいは接着剤が、接合後に100℃以上の耐熱温度を有する上記の多層発泡体。
5)粘着材あるいは接着剤が、接合する前の形状においてフィルム状である上記の多層発泡体。
7)ポリイミド樹脂発泡体層が、テトラカルボン酸成分の出発物としてとして2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いて得られたポリイミドからなるものである上記の多層発泡体。
8)ポリイミド樹脂発泡体層が、発泡倍率1.5〜300倍である上記の多層発泡体。
9)多層発泡体の形状が、シ−ト状またはパイプ状である上記の多層発泡体。
10)多層発泡体の構成が、ポリイミド樹脂発泡体層とメラミン樹脂発泡体層との合計の厚みの1/2以上がメラミン樹脂発泡体層である上記の多層発泡体。
前記のジアミノシロキサンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンを挙げることができる。
また、他の公知の添加剤、例えば、無機フィラ−、無機あるいは有機顔料などを加えてもよい。
特に、ポリイミド前駆体として、発泡界面活性剤を含有しないテトラカルボン酸のハ−フエステル、ジアミンおよびメチルアルコ−ルから得られる混合溶液からなるポリイミド前駆体溶液を液体の粒子として噴霧し、40℃以下の乾燥温度で噴霧乾燥することによって得られる発泡成形用ポリイミド前駆体粉末を使用することがポリイミド樹脂発泡体層の均一性の観点から好ましい。
上記の各工程によって加熱発泡することによって、形状は不定形とはなるが、均一な発泡状態の弾力性がありかつ復元力に優れたポリイミド樹脂発泡体が得られる。このポリイミド樹脂発泡体は連続孔を形成している。適当な形状に切断する事により前記の形状を有するポリイミド樹脂発泡体層を得ることができる
また、前記のポリイミド樹脂発泡体層を得る工程において、発泡のための加熱を、加熱均一性向上のためにマイクロ波加熱によって行うことが好ましい。この発泡の際に、ガスが通過する遮蔽版を置いて圧縮力を加えることにより、機械的緻密化を併せて行い発泡倍率を制御してもよい。
そして、熱固定(高分子量化)のための加熱を、ポリイミド樹脂発泡体層のガラス転移温度(Tg)以上の温度で行うことが好ましく、これによってポリイミド樹脂発泡体のアウトガス量を低減させることができる。
前記の圧縮加工は、好適にはポリイミド樹脂発泡体層を一軸プレスによって行うことができる。
前記の圧縮加工は、300℃以上450℃以下の温度で行うことが好ましい。
成形型への発泡原料の注入量は、オ−プン発泡によって得られる発泡体の密度をもとに調整される。オ−プン発泡とは、型を、閉じた空間とすることなく、開放面を設け大気圧下で自由に発泡させた発泡体及び発泡方法をいい、この密度は、上部が開放された筐体に所定量の発泡原料を投入し、電子線を照射して発泡体とし、この発泡体の重量と体積との比、即ち、嵩密度として算出される。そして、この嵩密度に基づいて発泡原料の注入量が調整され、所望の密度を有する発泡体が得られる。
前記の方法によって、密度が0.002〜0.015g/cm3程度となり、セル径が同じくらいの従来のメラミン樹脂発泡体と比べて低密度となるメラミン樹脂発泡体を得ることができる。
前記の粘着材あるいは接着剤としては、耐熱性、特に接合後に100℃以上の耐熱性を有するものであれば特に制限はなく一般に耐熱性の粘着剤あるいは接着剤として使用されているものが挙げられる。例えば、耐熱性を有する粘着剤あるいは接着剤として、一液性シリコンゴム粘着剤(商品名:RTVゴム KE3417/信越シリコ−ン社製)、二液性シリコンゴム粘着剤(商品名:RTVゴム KE1204/信越シリコ−ン社製)、二液性エポキシ接着剤(商品名:セメダイン ハイス−パ−5/セメダイン社製)、二液性エポキシ接着剤(商品名:セメダイン EP001/セメダイン社製)などを好適に使用することができる。
前記の粘着材あるいは接着剤は接合部の厚みが0.0001〜2mm程度であることが好ましい。
前記の粘着材あるいは接着剤は接合前にフィルム状であると各層の接合時の取り扱い上有利な場合がある。
また、点接着の場合は、接合間隔が2〜100mm程度、特に10〜50mm程度であることが好ましい。
この発明の多層発泡体は、高いレベルの耐熱性(高温および長時間の使用に耐え得ることを意味する。)および小さい熱伝導性を同時に満足させることができる。
すなわち、極めて高い温度と接する面側にポリイミド樹脂発泡体層を配置し、反対面側にメラミン樹脂発泡体層を配置し両層を粘着剤あるいは接着剤を介して接合することによって、高いレベルの耐熱性および小さい熱伝導性を同時に満足させることができるのである。
ガラス転移温度:DSC(セイコ−電子工業社製、DSC220C)を用い、N2雰囲気下、20℃/分の昇温速度にて測定。
発泡倍率:真密度/見かけ密度より算出。
真密度は、同一組成のポリイミドフィルムを常法により作製し、密度勾配管を用いて測定した値を用いた。
アウトガス量は、TDS分析によって求めた。
引張強度:テンシロン(東洋測器製UTM−5T)を用い、ASTM D3574(TestE)により測定。
a−BPDA:2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BTDA:3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
PPD:p−フェニレンジアミン
ODA:4,4’−ジアミノジフェニルエ−テル
DADSi:1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
DMZ:1,2−ジメチルイミダゾ−ル
ポリイミド樹脂発泡体層の形成
a−BPDA55.31kg(188モル)、BTDA15.14kg(47モル)とメタノ−ル100kgを500L反応釜に仕込み、攪拌しながら加熱昇温し、約65℃で2時間還流下で攪拌を行った。終了後、溶液を冷却し、20℃以下の温調下でPPD25.16kg(232.65モル)を添加し完溶させた。ついで、DADSi0.63kg(2.35モル)を添加した。更に、DMZ2.90kg(モル)を添加し、メタノ−ル40kgを加え45質量%のポリイミド前駆体溶液を得た。
この溶液をミストドライヤ−(MDP−050:藤崎電機株式会社製)(以下MDP−050)を用いて、送液量0.43L/分、送風量26m3/分、温度35℃で噴霧乾燥し、ポリイミド前駆体粉末を得た。
この処理条件で行ったところ、13kg/Hrの処理量であり、生産性も良好であった。
この粉末は、平均粒径6μmであり20μmを超えるものはなかった。
この発泡体断面を、マイクロスコ−プ(以下MS)(VH−5000C:株式会社キ−エンス社製)で観察したところ、気泡径のバラツキの少ない良好なポリイミド発泡体であった。
得られた発泡体は、発泡倍率155倍、ガラス転位温度(Tg)373℃で、アウトガスは0.1Pa・l/s/g(300℃)、引張強度が約0.1MPaであった。
この多層発泡体のポリイミド樹脂発泡体層を面状ヒ−タ−で300℃に加熱し、100時間保持した。100時間加熱後のポリイミド樹脂発泡体層およびメラミン樹脂発泡体層間の剥離強度とメラミン樹脂発泡間体層側の温度を測定した。
その結果、剥離強度の測定時にポリイミド樹脂発泡体層で破壊し、接着剤の劣化は認められなかった。また、メラミン樹脂発泡間体層側の温度は53℃であった。
この多層発泡体のポリイミド樹脂発泡体層を面状ヒ−タ−で300℃に加熱し、100時間保持した。100時間加熱後のポリイミド樹脂発泡体層およびメラミン樹脂発泡体層間の剥離強度とメラミン樹脂発泡間体層側の温度を測定した。
その結果、剥離強度の測定時にポリイミド樹脂発泡体層で破壊し、接着剤の劣化は認められなかった。また、メラミン樹脂発泡間体層側の温度は53℃であった。
メラミン樹脂発泡体に代えて市販のウレタン樹脂発泡体(イノアック社)を使用した他は実施例1と同様にして、3層構造(ポリイミド樹脂発泡体層/エポキシ系接着剤/ウレタン樹脂発泡体層の多層発泡体を得た。
この多層発泡体のポリイミド樹脂発泡体層を面状ヒ−タ−で300℃に加熱し、100時間保持した。
その結果、ウレタン樹脂発泡体層が接着面で劣化し黒色に変色していた。剥離強度についてはウレタン樹脂発泡体層側で自然剥離した。ウレタン樹脂発泡体層側の表面温度が115℃であり断熱性も損なわれていた。
Claims (11)
- ポリイミド樹脂発泡体層とメラミン樹脂発泡体層とを粘着剤あるいは接着剤を介して面接着あるいは点接着によって接合してなる多層発泡体。
- 粘着材あるいは接着剤が、接合する前には表面にタック性を有する請求項1に記載の多層発泡体。
- ポリイミド樹脂発泡体層が、シ−ト状あるいはパイプ状である請求項1に記載の多層発泡体。
- 粘着材あるいは接着剤が、接合後に100℃以上の耐熱温度を有する請求項1に記載の多層発泡体。
- 粘着材あるいは接着剤が、接合する前の形状においてフィルム状である請求項1に記載の多層発泡体。
- ポリイミド樹脂発泡体層が、300℃以上のガラス転移温度を有するポリイミドからなる請求項1に記載の多層発泡体。
- ポリイミド樹脂発泡体層が、テトラカルボン酸成分の出発物としてとして2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いて得られたポリイミドからなるものである請求項1に記載の多層発泡体。
- ポリイミド樹脂発泡体層が、発泡倍率1.5〜200倍である請求項1に記載の多層発泡体。
- 多層発泡体の形状が、シ−ト状またはパイプ状である請求項1に記載の多層発泡体。
- 多層発泡体の構成が、ポリイミド樹脂発泡体層とメラミン樹脂発泡体層との合計の厚みの1/2以上がメラミン樹脂発泡体層である請求項1に記載の多層発泡体。
- ポリイミド樹脂発泡体層を高い温度と接する面側に配置して使用することを特徴とする請求項1の多層発泡体を使用する方法。
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