JPH0331835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 この発明は、複合系プラスチツクへ補強性、熱
伝導性、耐熱性並びに（電気絶縁性又は電気伝導
性）などの機能を付与する基材として有効な複合
ペーパーに関する。 〔従来技術〕 一般にプラスチツクに、強度の向上や機能性を
付与する目的で金属化合物、無機化合物、有機化
合物等の副資材が混合されている。副資材の形態
は様々であるが大別すると、金属粒子がカーボン
ブラツクなどのような粉末状あるいはガラスやカ
ーボンなどの連続繊維又は短繊維などの繊維状、
さらに連続繊維の織布や短繊維を接着させた不織
布又は紙などのシート状の三つに分類することが
できる。これらの副資材はプラスチツクの要求特
性や加工性に応じて種々選択され使用されてい
る。 複合系プラスチツクの製品成形において、シー
ト状の副資材は特に有用であり、その特徴は厚肉
成形品や大形成形品、さらに薄肉成形品や複雑な
形状の成形品でも容易に成形できる利点を持つて
いる。さらにシート状の副資材を利用した複合系
プラスチツクの成形材料は、積層条件や副資材の
種類を変化させることにより、機能化の設計がで
きるため、複合系プラスチツクのより有効な副資
材となつている。 従来、シート状の副資材としては、プラスチツ
クの強度を向上させる目的でガラス繊維やカーボ
ン繊維の織布又は繊維を数ミリから数センチメー
トルに切断した短繊維を均一に散布し、接着剤に
より繊維を接着させた不織布などが一般に用いら
れている。 これらの副資材は通常液状樹脂や溶剤を含む樹
脂液を含浸させるためシート状副資材は、含浸作
業に耐える強度が必要とされ、また、液状樹脂や
樹脂液によつてほぐれないような結合力も要求さ
れる。 したがつて、結合剤の耐溶剤性、耐水性、耐薬
品性も重要な特性となる。 しかし、これらの副資材は連続繊維あるいは数
ミリメートル以上の長さを持つ繊維を原材料とし
なければならない。また、不織布のような場合、
繊維の分布密度が不均一になるため、特性の均質
化が困難であるなどの欠点を持つている。 さらに、繊維長が非常に短かいウイスカーや繊
維状粒子を上述のような織布や不織布の形態に製
造することは困難である。 ウイスカーや繊維状粒子のようなミクロフアイ
バーを織布、不織布、紙などのような連続シート
に製造しようとする場合、繊維間のからみあいに
よるシートの補強が期待できないため、多量の結
合剤が必要となる。また、多量の結合剤を添加し
たシート状に製造しても、もろく強度の低いもの
となるという欠点があつた。 〔発明の概要〕 この発明は上記従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、結合剤として単繊維が１ミ
クロン以下であるミクロフイブリル化したセルロ
ース繊維、並びに主成分として繊維径が上記ミク
ロフイブリル化したセルロース繊維径より太く、
100ミクロン以下で、繊維長が繊維径の10倍以上
30ミリメートル以下の範囲の長さである金属短繊
維Ａ、無機短繊維Ｂおよび有機短繊維Ｃの内の少
なくとも（Ａ＋Ｂ）か、（Ｂ＋Ｃ）か、（Ｃ＋Ａ）
を含むものを抄紙して得られるものを用いること
により、複合系プラスチツクへ補強性、熱伝導
性、耐熱並びにし電気絶縁性又は電気伝導性など
の機能をコントロールして付与する基材として有
効な複合ペーパーを得ることを目的とする。 〔発明の実施例〕 以下、短繊維とはウイスカーや繊維状粒子のよ
うなミクロフアイバーから数10ミリメートル、
ほゞ30ミリメートルの繊維の総称とする。 この発明の金属短繊維としては、例えば引抜き
法で製造されたスチール、ステンレス、アルミニ
ウム、銅、タングステンおよびモリブデンなどの
長繊維を切断したもの、溶融防糸法で製造された
上記金属、切削法で製造された上記金属、並びに
気相及び液相金属から合成される金属ウイスカ
ー、例えばスズ、鉛、亜鉛、銅、鉄、ニツケル、
シリコンおよびマンガンなどのウイスカーを挙げ
ることができる。また、アルミニウム、銅、ニツ
ケル、スズ、亜鉛などの金属を粉砕したものも用
いることができる。 また、無機短繊維としては、マグネシア、アル
ミナ、酸化ベリリウム、炭化ホウ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、チタン酸カリウムおよびグラフ
アイト等のウイスカー、並びに連続繊維を数ミリ
メートル以下に細かく切断した粉体を用いること
ができる。さらにガラスや石綿、ジルコニア繊維
を細かく切断して粉体も使用することができる。 さらに有機短繊維としては、ポリエステル繊
維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリアミド繊維
など多数の合成繊維があるが、全芳香族ポリアミ
ド繊維、ポリフルオロエチレン繊維、フエノール
繊維等の耐熱高強度繊維の使用が最も好ましい。 上記各短繊維の繊維径は下記ミクロフイブリル
化したセルロース繊維径より太く、100ミクロン
以下で繊維長は繊維径の10倍以上30ミリメートル
以下の範囲の長さである。繊維径が100ミクロン
以上では抄紙した複合ペーパーの柔軟性が欠け、
繊維長が繊維径の10倍以下では抄紙できなくな
り、又数10ミリメートル、ほゞ30ミリメートル以
上では、抄紙原液を調整する際に繊維が均一に分
散しないため紙厚が不均質となる。 この発明の複合ペーパーは、上記繊維を単独で
用いるのではなく、金属短繊維Ａ、無機短繊維Ｂ
および有機有機短繊維の内の少なくとも（Ａ＋
Ｂ）か、（Ｂ＋Ｃ）か、（Ｃ＋Ａ）を用いるため、
各短繊維個有の特性を相補的にコントロールし
て、目的とする性質の複合ペーパーを得ることが
できる。異種繊維材料の混合割合は、２種類の繊
維材料のうちいずれか一方を１〜99重量パーセン
トの割合で変化させ用いることができる。ただ
し、有機短繊維を用いる場合、有機短繊維の混合
割合は１〜50重量パーセントまでが最も好まし
い。有機短繊維が１％以下の場合、この発明の目
的である複合ペーパーの強度が低下する。また、
50％以上の場合、複合ペーパーの機能、例えば複
合系プラスチツクの補強性、耐熱性、熱伝導性、
電気伝導性などの特性を低下させる。 この発明の結合剤としてのセルロースは通常の
セルロース繊維を例えば強力なせん断力によつ
て、単繊維径が１ミクロン以下までフイブリル化
されたセルロース繊維が用いられる。同種のセル
ロース繊維でも単繊維径が１ミクロン以上になる
と、結合剤としての配合量を増加させる必要があ
り、複合ペーパーの特性が低下する。 又、結合剤は前記の金属短繊維、無機短繊維、
有機短繊維に比べ極端に繊維径の細いセルロース
繊維が用いられる。 この発明の複合ペーパーは上記のようなもので
構成され、例えば以下に示す製造方法により得ら
れる。即ち、少なくとも２種類の上記短繊維およ
び上記結合剤の所定量を多量の分散媒、例えば水
又は有機溶剤の中へ分散させる。分散方法は２種
類の繊維材料を均一に分散させる目的と、結合剤
を繊維材料の表面に付着させるため、強力な撹拌
を必要とする。撹拌方法は、撹拌時にせん断力が
加わる高速撹拌機やホモジナイザーを使用するの
が最も好ましい。このようにして調製された複合
ペーパーの原液を、金属メツシユを用いた通常の
抄紙機で抄紙した後、分散媒を乾燥によつて取り
除きさらに加熱ロールを通して熱処理を行ないこ
の発明の一実施例の複合ペーパーを得る。加熱ロ
ールの温度は用いた短繊維材料によつて異なる
が、150℃〜250℃の加熱ロールを通すことにより
複合ペーパーの結合力は著しく増加する。 以下、この発明をより詳細に説明するため、実
施例にもとづき説明を行なう。尚、この発明の実
施例は説明のためのものであり、実施例のみに限
定されるものではない。 実施例 １ 30の容器に所定量の金属短繊維と無機短繊維
を計量し、水10を加える。ついで高速撹拌機
（コーレス形、島崎製作所製）を用いて、両者の
繊維が均一に分散するまで十分撹拌を行なう。約
10分間の撹拌で両者の繊維は均一にからみ合い分
散する。この混合繊維に結合剤として、ミクロフ
イブリル化されたセルロース繊維（MFC、含
水量98wt％、ダイセル化学社製）を所定量加え、
同じく高速撹拌機によつて５分間混合を行なう。
この混合液を複合ペーパーの抄紙原液とし、該抄
紙原液300mlを正確に計量し、角形シートマシン
（熊谷理機工業社製）を用いて250×250mmの複合
ペーパーを抄紙した。抄紙後、圧縮プレスによつ
て脱水した後、160℃の加熱ロールを通して乾燥
させることにより、紙強度の高い複合ペーパーを
得た。各複合ペーパーの組成と性質を表１に示し
た。

【表】

【表】 実施例１〜７で得られた金属短繊維と無機短繊
維で構成された複合ペーパーは、紙強度が高く、
しかも屈曲性が優れているため、樹脂などを含浸
又はコーテイングしたりする時の作業性に優れた
実用紙であつた。したがつて、各種合成樹脂等の
良好なシート状補強基材として有用である。 実施例 ８〜13 実施例１と同様の方法によつて表２に示した金
属短繊維と有機短繊維を用いて複合ペーパーを得
た。抄紙原液の調製法及び抄紙方法は全く実施例
１と同様であるが、抄紙後の乾操条件は、240℃
の熱ロールを通した。

【表】

【表】 表２に示された複合ペーパーは、いずれも紙強
度が高く、各種合成樹脂の含浸性が優れた実用紙
であつた。また、有機繊維として、ケブラー４９
を用いた複合ペーパーは、250℃で１時間熱処理
をしても、強度や寸法が全く変化しない耐熱ペー
パーであつた。 実施例 14〜18 実施例１と同様の方法によつて、表３に示した
無機短繊維と有機短繊維を用いて複合ペーパーを
抄紙した。抄紙原液の調製方法及び抄紙方法は実
施と全く同様の方法で行なつた。表３に複合ペー
パーの組成と性質を示した。

【表】 実施例14〜18で得られた複合ペーパーは紙強度
が高く、高度の電気絶縁性を有するペーパーであ
つた。 なお、３種の短繊維を用いた複合ペーパーも同
様に抄紙することができ、同程度の機能が期待さ
れるので、必要に応じて使用できる。 実施例 19〜20 実施例１，13，14で得た複合ペーパーのそれぞ
れに以下の組成のエポキシ樹脂を含浸させて、複
合ペーパー、エポキシ樹脂より成るプリプレグシ
ートを得た。 含浸用エポキシ樹脂の組成（油化シエル社製） エピコート1001 50 重量部 エピコート154 50 重量部 ジアミノジフエニルスルホン 15 重量部 BF₃―400 0.75 重量部 メチルエチルケトン 200 重量部 プリプレグシートの作製条件は、複合ペーパー
を樹脂液に含浸した後、160℃で４分間乾燥させ
ることにより粘着性のないプリプレグシートを得
た。該、プリプレグシート（200×200×0.2t
（mm））25枚を重ね合せ、160℃のホツトプレスで
積層成形を行ない、厚さ約1.2〜1.5mmの積層板を
得た。積層板の諸性質を表４に示した。 それによると、抄紙原料である金属短繊維、無
機短繊維、有機短繊維の組合せおよび組成比によ
つて、強度、熱伝導性および電気絶縁性などの機
能を適宜付与した複合系プラスチツクを得ること
ができる。特に実施例13の複合ペーパーは電気伝
導性に富むものである。

〔発明の効果〕

以上説明したとうり、この発明は結合剤として
単繊維が１ミクロン以下であるミクロフイブリル
化したセルロース繊維、並びに主成分として繊維
径が上記ミクロフイブリル化したセルロース繊維
径より太く、100ミクロン以下で、繊維長が繊維
径の10倍以上30ミリメートル以下の範囲の長さで
ある金属短繊維Ａ、無機短繊維Ｂおよび有機短繊
維Ｃの内の少なくとも（Ａ＋Ｂ）か、（Ｂ＋Ｃ）
か、（Ｃ＋Ａ）を含むものを抄紙して得られるも
のを用いることにより、複合系プラスチツクへ補
強性、熱伝導性、耐熱性並びに電気絶縁性又は電
気伝導性などの機能を付与する基材として有効な
複合ペーパーを得ることができ、例えば上記短繊
維の組合せおよび組成量によつて、上記機能を多
様にコントロールでき、さらに、複合ペーパー自
身に実用上さしつかえない紙強度を有しているた
め各種の合成樹脂を含浸させたりコーテイング処
理を施すことが可能となり、各種複合系プラスチ
ツクの補強基材として有効である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結合剤として単繊維径が１ミクロン以下であ
   るミクロフイブリル化したセルロース繊維、並び
   に主成分として繊維径が上記ミクロフイブリル化
   したセルロース繊維径より太く、100ミクロン以
   下で、繊維長が繊維径の10倍以上30ミリメートル
   以下の範囲の長さである金属短繊維Ａ、無機短繊
   維Ｂおよび有機短繊維Ｃの内の少なくとも（Ａ＋
   Ｂ）か、（Ｂ＋Ｃ）か、（Ｃ＋Ａ）を含むものを抄
   紙して得られる複合ペーパー。