JPH026538A - 繊維強化樹脂複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は芳香族ポリエステルａｍとポリイミド、エポキ
シ樹脂等の耐熱性樹脂とを複合した耐熱性繊維強化樹脂
複合材料に関するものである。

（従来の技術） 繊維を樹脂に充てんした強化複合材料には繊維の含浸マ
ット、織物と樹脂とから成るプリプレグ積層材、フィラ
メントワインディング法によるもの、短繊維を分散させ
た成形物専属々ある。。これらはいずれも引張強さ、ヤ
ング率、衝撃強さ等の強力、剛性の改善、寸法安定性向
上、耐熱性向上等の効果を期待してのものであり実際に
効果が発現されてはいるが、それは樹脂、充てん材の構
造形状、組織等に影普され、なかでも繊維（充てん剤）
、樹脂（マトリックス）の界面の性質による所が大きい
。このため表面にカップリング剤処理をした繊維強化複
合材料に用いられるものは表面処理を施して供されてい
る。

芳香族ポリエステル繊維はガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミド繊維に比して軽量であり、比強度、比剛性という点
で複合材料として特徴を発揮できると、航空機等の構造
材料として注目されている。

また電子産業では印刷配線基板用として紙／フェノール
、ガラス／エポキシ、アラミド／ポリイミド材料に比し
、電気特性に優れる強化ａｍとしで期待されている。

しかし、芳香族ポリエステルは高結晶のためか、樹脂と
の接着性に難があり従来より表面処理を行なってはいる
が十分満足できるものは得られないのが現状である。そ
のため印刷基板等として用いた場合、接着力の不足のた
め、孔空は加工（ドリリング）で十分な高密度の加工が
できないとの欠点となって現われている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的はこれらの欠陥を改善し、芳香族ポリエス
テルとポリイミド或いはエポキシ等の耐熱性樹脂の特性
を十分に活かした優れた耐熱性、界面接着性を有する複
合材料を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は、芳香族ポリエステル繊維を耐熱性樹脂に
含有せしめてなる繊維強化樹脂複合材料において、前記
芳香族ポリエステル繊維の表面がプラズマエツチングさ
れ且つアミノポリアミド処理されていることを特徴とす
る繊維強化樹脂複合材料により達成される。

本発明に用いる芳香族ポリエステルは、公知の芳香族ジ
カルボン酸（或いはそのエステル形成性誘導体）とジオ
ール（或いはそのエステル形成性誘導体）を主成分とし
、重縮合反応により得られる重合体ないしは共重合体で
あって、２皿以上の混合物であっても良い。芳香族ジカ
ルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸
、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２
，７−ジカルボン酸、ジフェニル−４，４’−ジカルボ
ン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエ
ーテルジカルボン酸等がある。また芳香族ジカルボン酸
は、２０モルチ以下の脂肪族ジカルボン酸（例えばアジ
ピン酸、セバシン酸）、及び脂環族ジカルボン酸（例え
ば１，８−及び１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、
１，８−及び１，４−ジカルボキシメチルシクロヘキサ
ン、４．４’−ジシクロへキシルジカルボン酸）で置換
しても良い。一方ジオール成分としては、例えばエチレ
ングリコール、１．４−ブタンジオール、トリメチレン
グリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレ
ングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレング
リコール、１，１−シクロヘキサンジメタツール、１，
４−シクロヘキサンジメタツール、キシリレングリコー
ル、２．２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン
、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（ヒ
ドロキシエトキシ）ベンゼン、２．２−ビス（４−ヒド
ロキシフェニル）プロパンのエチレンオキシド付加物、
２．２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンのプ
ロピレンオキシド付加物などがある。好ましい芳香族ポ
リエステルとしては、ポリアルキレンテレフタレート、
ポリアルキレンイソフタレート及びポリアルキレンナフ
タレートがあり、特に好ましくは、テレフタル酸、イソ
フタル酸、或いはそのエステル形成性誘導体と、エチレ
ングリコール、１．４−ブタンジオール、或いはそのエ
ステル形成性誘導体より得られる重合体及び共重合体が
挙げられる。

繊維の形態は織物、編物、糸等いずれでも可であるが、
複合材料の特徴から織物、引揃え糸が有利である。

本発明で云うプラズマエツチングとは、芳香族ポリエス
テル繊維を低温プラズマで処理することにより得られる
ものであるが、低温プラズマ処理とは、０．１〜２．０
　Ｔｏｒｒ　　の真空中（こて無機ガス或いは有機ガス
に高周波（例えば１８．５６　ＭＨｚ　）　Ｍｌ　力を
印加し、発生するプラズマを繊維に作用させ繊維表面に
凹凸の生成をせしめるものである、プラズマ装置は低温
プラズマを発生させ得るものであれば良く、内部！極型
、外部Ｗｔ電極いずれも、また連続式、半連続式、バッ
チ式のいずれも使用できる。電極の型、印加電力につい
ても特に限定はなく、ガスについても無機、有機ガスの
単独或いは混合で用いることができ、通常は酸素と窒素
の混合が容易である。特別のプラズマによる反応性ガス
の使用も、目的によっては有効である。

本発明で云うアミノポリアミド処理とは、芳香族ポリエ
ステル繊維をアミノポリアミド溶液に浸漬し、乾燥せし
めることにより得られるものである。

アミノポリアミドは、例えば一般構造式％式％ Ｒ：不飽和脂肪酸二量体の炭化水素基 Ｊ、ｍ：１〜８の整数 ｎ：１〜６の整数 で示されるものである。凡の一例としてリノール酸ダイ
マーを示せば となるものであり、植物油脂肪酸が多く用いられでいる
。

これらのアミノポリアミドはエポキシ樹脂硬化処理剤と
して用いたものである。アミノポリアミドは固状、液状
等、酸、アミンの組み合せ、重合度により種々のものが
あるが、本発明では水、或いはメタノールその他の溶剤
に溶解して使用されるので溶解性、溶液の安定性及び芳
香族ポリアミド繊維を処理した際の処理表面層の均−性
等が必要となる。アミノポリアミドに用いられる不飽和
脂肪酸は、リノール酸を中心とする不飽和基を２ケ含有
する脂肪酸がとくに有効であるが、炭素数４〜２２の範
囲のものが一般に使用される。ポリアミン類はジアミン
、トリアミン、ペンタミン等が使用され、また実際工業
的に生産される場合にみられる如く単一組成分のみでな
く混合していても、ｌ、ｍの上記範囲内のものが本発明
の処理に通常使用される。但し、高分子量のものやアミ
ン価の低い（１５０以下：アミン価は樹脂１ｇ当りの水
酸化カリウム（ｍｇ）で示す）アミノポリアミドは水に
不溶となり、メタノールでも溶解しにくい等溶解性が低
下し、処理方法での限定が出て来る。

芳香族ポリエステル繊維を通常０５〜２ｏｚ′ｇｋチの
アミノポリアミド溶液に浸漬、或いは塗布してａｍ！量
に対し０．０５〜５重′！！に係付与した後乾燥する。

尚アミノポリアミドは、理想的には略分子層程度の薄層
を形成するような薄い方が望ましく、余り厚いと却って
接着力も低下し、複合材料の性質にも悪影響を及ぼすこ
とがある。またアミノポリアミドの溶剤は水、アルコー
ル、芳香族系溶剤が使用できるが、芳香族ポリアミドへ
の浸透性の点から、有機系溶剤が有利である（しかしな
がら、装置上の工夫が必要となる）。

耐熱性樹脂は、芳香族ポリエステル繊維の特性を活かせ
る複合材料を形成し得るものであれば特に限定しないが
、ビスマレイミド系等のポリイミド、エポキシ樹脂が好
適であり、またポリエーテルエーテルケドンなどの耐熱
性熱可塑樹脂も有効である。

複合材料全体中の樹脂の重量は通常８０〜７０重＃、％
である。樹脂量が少ないと電気、機械特性が劣ったり、
変形の原因となり、一方多くても均一な成形がなされに
くくなる。プリプレグ゛の乾燥についても耐熱性樹脂の
種類、樹脂溶液濃度等に応じて適切な状態を保つ必要が
ある。

アミノポリアミドで処理した芳香族ポリエステルＭ、Ｎ
６は次にポリイミド、或いはエポキシ樹脂の溶液に含浸
した後乾燥して複合材料とし、更に必要により所定枚数
積層して加熱加圧することにより積層複合材料とする。

積層プレスは、通常温度１５０〜２００″Ｃ１圧力１０
〜１５０　Ｋｃｒ／ｃｍ２の範囲で１〜６時間加圧して
８Ｉ層板となる。更に必要に応じ、後硬化を実施する。

（作　用） 本発明は、プラズマ処理により芳香族ポリエステル繊維
の表面にプラズマエツチングを形成せしめるものである
刀）ら、次に行うアミノポリアミド処理において該アミ
ノポリアミドが芳香族ポリエステル！紬に付着しやすく
なり、芳香族ポリエステルとマトリックス樹脂との接着
性の向上に寄与するように働くのである。

（実施例） 実施例１ 芳香族ポリエステルａｍ＜クラレ社ペクトランＶ−１０
０，２００ｄ１５０ｆ　”）の平織物（６２ｇ／ｍ２　
　目付、０．１１ｍｍ厚さ、８４本／２．５ｃｍ密度（
タテ。

ヨコ同一））を１５０°Ｃの熱風乾燥機及び、赤外線乾
燥機にて略絶乾状態まで乾燥した。平織物を低温プラズ
マ装置（高周波：　１８．５６ＭＨｚ　、出力＝１５０
Ｗ、平行平板型の内部電極、電極量比ａ：８０　ｍｍ　
）に入れ減圧した後、酸素を流し、０．１Ｔｏｒｒ　　
に減圧度を調整し、プラズマ処理した。

次いで、プラズマ処理布をアミノポリアミド（アミン価
＝７８０）のエタノール溶液（２！、ｔ％）に浸漬後マ
ングルにて絞り、１１０°０，５分間乾燥した。

次いでアミノポリアミド処理布をケルイ・ミド６０１（
日本ポリイミド■製ビスマレイミド樹脂）のＮ−メチル
ピロリドン溶液Ｃ３０Ｍ１ｋ％）に含浸し、１６０°Ｃ
７分乾燥してプリプレグとした。

該プリプレグを１２枚積層した後面最外側表面に厚さ１
８μの銅箔を＠き、プレス機にて１８０℃の温度、５０
Ｋｇ／ｃｍ２　　の圧力で１時間プレスし、更に２００
’Ｃにて４８時間後硬化を行って本発明実施例による積
層体を得た。

比較としてプラズマ処理を行わずに、且つアミノポリア
ミド処理を行わない布から比較例１のプリプレグ８ｉ層
体を同様に作製した。

また比較としてプラズマ処理を行わずに、アミノポリア
ミド処理のみを施した布から比較例２のプリプレ７８層
体を同様に作製した。

これらの評価はビール強度（ＪＩＳ　０−６４８１法に
準ず）とハンダ耐熱性（２６０°Ｃと８００℃のハンダ
面に積層体を１分間浮かベフクレの発生の右図、若干有
のρ、無（０）を調べる）で行い、結果を第１表に示す
。

第　　１　　表 第１表から明らかなように本発明の繊維強化樹脂複合材
料のビール強度は従来品の比較例と比較して大幅に改善
されているのである。

（発明の効果） 本発明の繊維強化樹脂複合材料は耐熱性を有し、界面接
着性に優れるため穿孔加工（ドリリング）にも十分に耐
え得、印刷配線基板材料をはじめ、軽量先進複合材料と
して、航空機、自動車等の構造材としても有効に使用し
得る。、 出願人　鐘紡株式会社′１謂（。

Ｘ、−！・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芳香族ポリエステル繊維を耐熱性樹脂に含有せし
   めてなる繊維強化樹脂複合材料において、前記芳香族ポ
   リエステル繊維の表面がプラズマエッチングされ且つア
   ミノポリアミド処理されていることを特徴とする繊維強
   化樹脂複合材料。