JPH04128013A - プリプレグ及びプリプレグの製造方法 - 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、熱硬化性樹脂プリプレグ及びプリプレグの製
造方法に関し、特に軽量で、断熱性、吸音性に優れた硬
化体の製造に適した熱硬化性樹脂プリプレグ及びその製
造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 特開昭５７−１５９５７号公報には、熱硬化例フェノー
ル樹脂の水溶液と、膨張性樹脂粒子公費液とが、ガラス
繊維に含浸せしめられた熱硬化セフェノール樹脂プリプ
レグが記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記公報に記載されたブリプしグの硬化
体は、吸音性が劣るという欠点を有しズいた。

く課題を解決するための手段） そこで本発明者らは、上記実情に鑑みて鋭意杉討したと
ころ、硬化性樹脂と硬化剤及び／又は翔破化性樹脂（Ａ
）、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とが縞維基材（Ｃ）に含浸さ
れている熱硬化性樹脂プリプレグにおいて、（Ａ）成分
が全て粉末であり、（Ａ）成分の全重量を１００重量部
としたとき（Ｂ）成分を３〜３０重量部用いることを特
徴とする熱硬化性樹脂プリプレグの硬化体が、吸音性に
優れることを見い出し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、硬化性樹脂と硬化剤及び／又＆ｊ熱硬化
性樹脂（Ａ）、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とが繊維基材（Ｃ
）に含浸されている熱硬化性樹脂プリプレグにおいて、
（Ａ）成分が全て粉末であり、（Ａ）成分の全重量を１
００重量部としたとき（Ｂ）成分を３〜３０重量部用い
ることを特徴とする熱硬化性樹脂プリプレグ、及び硬化
性樹脂粉末と硬化剤粉末及び／又は熱硬化性樹脂粉末（
Ａ）と、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とを該（Ａ）成分の全重
量を１００重量部としたとき該（Ｂ）成分を３〜３０重
量部となるように、それぞれ各別に或いは該（Ａ）成分
と該（Ｂ）成分とを混合した混合物をシート状に散布す
る第１工程、この上に繊維基材（Ｃ）上に散布する第２
工程、次いでこの上に該（Ａ）成分と、該（Ｂ）成分と
を該（Ａ）成分の全重量を１００重量部としたとき該（
Ｂ）成分を３〜３０重量部となるように、それぞれ各別
に或いは該（Ａ）成分と該（Ｂ）成分とを混合した混合
物を散布する第３工程、更にこのシートを加熱し、該（
Ａ）成分と、該（Ｂ）成分とを繊維基材（Ｃ）に含浸さ
せる第４工程からなる熱硬化性樹脂プリプレグの製造方
法に関するものであも硬化性樹脂と硬化剤、及び／又は
熱硬化性樹脂（Ａ）〔以下、これらを併せて単に樹脂（
Ａ）という。〕としては公知慣用の粉末状ものがいずれ
も使用できるが、例えば尿素樹脂、メラミン樹脂フェノ
ール樹脂、レゾルシノール樹脂等が挙げられる。これら
樹脂（Ａ）は単独使用でも二種以上の併用でも良い。

樹脂（Ａ）としては、耐熱性に優れた硬化体を得る場合
には、熱硬化性レゾール型フェノール樹脂粉末が好まし
く、プリプレグの硬化が低温短時間で行える点では、メ
ラミン樹脂粉末が好ましい。

以下、樹脂（Ａ）として、メラミン樹脂粉末を用いた場
合について、特に詳しく説明する。

本発明で使用できるメラミン樹脂粉末は、メラミン類と
アルデヒド類との縮合物であり、公知慣用のものがいず
れも使用できる。勿論メラミン類を主成分として尿素類
、フェノール類、レゾルシノール類からなる群から選ば
れる少なくとも一種と、アルデヒド類を縮合した共線化
合物も使、用でキル。又、例えばメチルアルコール、エ
チルアルコール、ブチルアルコール等のアルコールでエ
ーテル化されたアルキルエーテル化メラミン樹脂も使用
できる。

メラミン樹脂粉末の製造方法は、特に制限されないが、
例えばメラミン類とアルデヒド類を、アルデヒド順／メ
ラミン類のモル比０．７〜３．０となるようにして、必
要に応じて縮合用触媒の存在下、８０〜１８０℃で１５
〜５時間反応を行い、系内の水をほとんど全て除去し、
乾燥、粉砕させることにより得ることができる。乾燥粉
砕には、公知慣用の方法がいずれも採用できるが、例え
ばスプレードライヤー等を用いる方法は、乾燥と粉砕が
同時に行えるので好ましい。

メラミン樹脂粉末としては、本発明の特徴の−っである
プリプレグの低温硬化性の点からは、メチルエーテル化
メラミン樹脂、若しくはアルキルエーテル化されていな
いメラミン樹脂の粉末が好ましく、アルデヒド順／メラ
ミン類のモル比１．５〜２．５で縮合せしめた初期縮合
物の粉末が特に好ましい。

樹脂（Ａ）として、メラミン樹脂粉末を用いる場合は、
公知慣用のメラミン樹脂硬化剤粉末を併用することが好
ましい。

この際に使用できるメラミン樹脂硬化剤粉末としては、
例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等が挙げら
れる。

膨張性樹脂粒子（Ｂ）とは、膨張性を有する樹脂粒子を
言い、公知慣用のものがいずれも使用できるが、プリプ
レグの硬化温度で気化しうる液体が内部に充填された膨
張性熱可塑性樹脂粒子が好ましい。

膨張性熱可塑性樹脂粒子は、加熱によりその粒子の股部
が軟化し、内部に充填された気体が膨張する。従って、
股部に用いる熱可塑性樹脂と、その内部に充填する気体
を選択することにより、目的に応じた温度で膨張させる
ことができる樹脂粒子をえることができる。

膨張性熱可塑性樹脂粒子の殻部構成する熱可塑性樹脂と
しては、例えば塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、
塩化ビニソデンーアクリロニトリル共重合体、塩化ビニ
ル−アクリロニトリル共を合体等の塩素化ビニルの共重
合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、　（メタ）アク
リル酸メチル−（メタ）アクリル酸エチル共重合体等の
アクリル系共重合体が挙げられる。

粒子内部に充填される気体としては、公知慣用のものが
使用できる。この様な気体としては、例えばｎ−ペンタ
ン、イソペンタン、ネオペンタン、ｎ−ブタン、イソブ
タン等のフッ素化されていない炭化水素等が挙げられる
。勿論、フロン等の常温では液体のものも上記気体に代
えて使用できる。

膨張性樹脂粒子（Ｂ）の粒子径は特に制限されないが、
通常１μｍ〜１ｍｍ、中でも５〜５０μｍであることが
好ましい。

樹脂（Ａ）として、メラミン樹脂粉末を用いる場合には
膨張性樹脂粒子（Ｂ）としては、内部にイソブタンを内
包した塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体が好
ましい。

膨張性樹脂粒子（Ｂ）は、通常膨張時には膨張前の直径
の２〜５倍になりうる。

必要に応じて、樹脂（Ａ）そのものを発泡させる発泡剤
を用いても良い。この様な発泡剤としては、前記膨張性
樹脂粒子の内部に充填できる発泡剤の他、例えばジニト
ロペンタメチレンテトラミン等が挙げられる。

又、発泡剤としてはメラミン樹脂の硬化時に、それを硬
化しうる酸と気体を発生する化合物に分解する化合物も
使用できる。この様な化合物としては、バラトルエンス
ルホニルヒドラジッド、４゜４′　−オキシビスベンゼ
ンスルホニルヒドラジッド等が挙げられる。この様な化
合物は、メラミン樹脂硬化剤としても、膨張性樹脂粒子
（Ｂ）の併用成分としても使用できるので好ましい。

膨張性樹脂粒子（Ｂ）の分散を高めたり、得られる硬化
体の独立気泡率を調節する際には、各種の整泡剤を用い
ても良い。この様な整泡剤としては、炭化水素系、シリ
コーン系、フッ素系いずれのものも使用でき、その極性
もノニオン、カチオン、アニオンのいずれでも良い。

又、可塑剤、充填剤、難燃剤、消臭剤等をこれら（Ａ）
、（Ｂ）成分に添加して用いても良い。

繊維基材（Ｃ）は、公知慣用のものがいずれも使用でき
るが、例えば木質繊維、合成繊維等の有機質繊維基材、
ガラス繊維、炭素繊維等の無機質繊維基材等が挙げられ
る。繊維基材（Ｃ）の形態も特に制限されないが、例え
ばチョツプドストランド、ロービング、マット、不織布
等あらゆる形態のものが使用できる。

後述するが、真空成形を行う用途では、繊維基材として
は、多孔質で通気性のあるものを用いることが好ましい
。本発明においては、チョツプドストランドを主体とし
て用いることが好ましい。

この場合の繊維の長さは特に制限されないが、通常　０
．　５〜２０Ｃｍ、強度や作業性の点で１〜１０ｃｍの
ものが好ましい。

繊維基材（Ｃ）の厚さは、後述する硬化成形の条件とも
関連するが、通常１〜６ｍｍとすることが好ましい。

本発明に係るプリプレグを製造する方法は特に制限され
るものではないが、例えばつぎの工程により製造できる
。

■樹脂粉末（Ａ）と、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とを樹脂（
Ａ）１００重量部当たり膨張性・樹脂粒子（Ｂ）３〜３
０重量部、好ましくは１０〜２０重量部を混合した混合
物か、このような割合となるように（Ａ）、（Ｂ）両成
分を各別にシート状に散布する。（Ａ）、（Ｂ）両成分
の割合が上記好ましい範囲内であると、得られる硬化体
の独立気泡率を１０〜６０％とすることができ、特に吸
音性に優れた硬化体が得られる。

■繊維基材（Ｃ）を上記■のシート上に散布する。

一般的に散布される繊維基材（Ｃ）は、ロービングを適
当な長さに切断し、チョツプドストランドの形で散布さ
れる。

■散布されたチョツプドストランド上に上記■と同様に
該（Ａ）成分と該（Ｂ）・成分の混合物或いは該（Ａ）
成分と該（Ｂ）成分を各別に上記同様に散布する。

■必要に応じて合成樹脂シートを表面にかふせて、樹脂
（Ａ）が硬化しない温度で上記■で得られたシート状物
をプリプレグ化する。

例えば、樹脂（Ａ）としてメラミン樹脂を用いた場合に
おけるこの時のプリプレグ化温度は、通常９０〜１２０
℃で１〜５秒である。この際のプリプレグ化は、通常熱
ロールを通過させて行われる。

膨張性樹脂粒子（Ｂ）はこの工程では膨張していないこ
とが好ましい。

この様に■〜■の工程を経て得られた熱硬化性樹脂のプ
リプレグは必要に応じてその表面を合成樹脂シートで覆
い外気と遮断して保存しても良い。

この様にして得られたプリプレグそのものは、通常通気
性を有している。

又、樹脂（Ａ）として、メラミン樹脂を用い゛たものは
、４０℃で保存しても１ケ月は硬化することなく安定に
保存することができる。

この様にして得られた熱硬化性樹脂プリプレグは、必要
に応じて外気遮断のためのシートを取り除いた後、目的
とする形状に保ち、熱硬化性樹脂の硬化温度で加熱して
、膨張性樹脂粒子（Ｂ）を膨張させ、かつ硬化を行なえ
ば、その硬化体を得ることができ・る。この時の硬化温
度は、用いる樹脂（Ａ）により異なるが、例えばレゾー
ル型フェノール樹脂粉末を用いる。場合は１８０〜・２
・１０℃で３０〜１２０秒、メラミン樹脂粉末を用いる
一場合は１４０〜１６０℃で３０〜９０秒である。この
硬化温度からもわかるように、硬化体の生産性、消費エ
ネルギーを節約したい場合や、後述するとおり、高温に
弱い基材と積層を行う際には、メラミン樹脂を用いるこ
とが好ましい。

この際の硬化は、通常加熱された金型内にこのプリプレ
グをいれ、必要に応じてガス抜きを行いつつプレス成形
により行われる（以下これを熱圧成形と言う。）。必要
に応じてこの硬化体に空気や水等を吹きかけて、冷却す
る。

このようにして得られる□硬化体としては、独立気泡率
が、１０〜６０％中でも２０〜５０％のものが吸音性に
優れているので好ましい。

この様にして得られた硬化体は、その少なくとも一面に
支持体を積層してもよい。

この際に用いられる支持体としては、例えば紙、金属箔
、合成樹脂フィルム、不織布、合成樹脂フィルムと軟質
ポリウレタンフォームとの積層物の軟質ポリウレタンフ
ォーム層、不織布と軟質ポリウレタンフォームとの積層
物の軟質ポリウレタンフォーム層が挙げられる。

上記樹脂（Ａ）として、メラミン樹脂を用いたプリプレ
グは、起毛されているがその起毛部分が羽倒れしやすい
材料との積層物や、ポリ塩化ビニルやポリウレタン等の
耐熱性の低い材料との積層物を得るのに特に好適である
。

支持体として通気性のない材料（例えば上記したもので
は、合成樹脂フィルム、合成樹脂フィルムと軟質ポリウ
レタンフォームとの積層物の軟質ポリウレタンフォーム
層）を用いる場合は、同時真空成形も可能である。と硬
化体の形状が複雑で、例えば探絞りされているようなも
のには支持体をあとで接着することは難しいので、通常
は支持体とともに同時成形を行うのが一般的である。

その際必要に応じて、支持体とプリプレグとの接着にホ
ットメルト接着剤を用いてもよい。ホットメルト接着剤
としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフ
ィン系、ポリ塩化ビニルポリ酢酸ビニル系、ポリウレタ
ン系、アクリル系の各種のものが使用できる。

通気性のない支持体とプリプレグを、必要に応じてホッ
トメルト接着剤を介して、同時真空成形する場合には、
完全に熱圧成形が終了する前に通気性のあるプリプレグ
のプリプレグ方向から金型内の空気を吸引してやれば良
い。ホットメルト接着剤の融点以下になるまで吸引を続
ければ、支持体との密着性もより強固なものとなるので
好ましい。

中でも完全に熱圧成形が終了する前に金型を解放して、
次いで通気性のあるプリプレグのプリプレグ方向から金
型内の空気を吸引しつつ、支持体方向から空気や水等を
スプレーし、ホットメルト接着剤の融点以下に冷却され
た段階で吸引を中止するという方法は、特に好ましい。

本発明のプリプレグの硬化体はそのままで或いはそれと
他の基材との積層体として、例えば遮音建築用板材、ク
ツション材、梱包材、吸音材、断熱材、収納容器、壁紙
、ヘルメットインナー　プロテクター、車両、船舶、航
空機用の壁装材として使用できる。

〈実施例〉 以下、本発明のプリプレグを最終製品の一例である自動
車内装用芯材を得るまでを例にとって説明する。以下、
特に断りのない場合、「部」は「重量部」を、１％」は
「重量％」を表わすものとする。但し、独立気泡率の％
は無次元である。

実施例１ ■　３１％ホルムアルデヒド水溶液１６２０ｇ。

メラミン１２６０ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液８
３ｇをこの順で還流冷却器付きのフラスコに仕込、１時
間を要し９０℃まで昇温した。この温度で４時間脱水縮
合反応を行い、次いで常温まで冷却した。これに４８％
水酸化ナトリウム水溶液を加えｐＨをｌＯに調整した。

得られたメラミン樹脂初期縮合物水溶液は、固形分５５
，４％、ｐＨ１０、粘度２３ｃｐｓであった。

このメラミン樹脂初期縮合物水溶液をスプレドライヤー
に導入し、乾燥と粉砕を同時に行ないメラミン樹脂粉末
を得た。

■　上記メラミン樹脂粉末１００部と、バラトルエンス
ルホニルヒドラジッド（硬化剤兼発泡剤）２部、塩化ビ
ニリデン−アクリロニトリル共重合体を殻としその内部
にイソブタンを含有する粒子径１０μｍの膨張性熱可塑
性樹脂粒子１５重量部ト、４．　４’　−オキシビスベ
ンゼンスルホニルヒドラジッド５部（発泡剤）を充分に
混合した。以下、これを単に混合物という。

■　次にポリエチレンフィルム（担体）上に上記混合物
を１５０ｇ／ｍ”となるように散布した。

■　この上にガラス繊維ロービングを６ｃｍの長さとな
るように切断しながら３００ｇ／ｍ”となるように散布
した。

■　更に上記混合物を１５０ｇ／ｍ’となるように散布
し、その上にポリエチレンフィルムをかぶせた。

■　上記■で得られたシート状物を１２０°Ｃに加熱し
た熱ロール間を２秒かけて通し、熱溶融させシート状プ
リプレグを得た。

■　得られたプリプレグのポリエチレンフィルムを剥し
、１６０℃に加熱した成型金型にて５ｋｇ／ｃｍ２の圧
力で１分成型した。

得られた成型体（硬化体）は、厚さ４ｍｍ、密度０．１
５ｇ／ｃｍ”、独立気泡率３０％であり、曲げ強度は５
０ｋｇ／ｃｍ”、弾性率は３０００ｋｇ／ｃｍ”であっ
た。

上記成形前のプリプレグを４０°Ｃの恒温室内で３０日
間保管後、同じ方法で成型したが、厚さ３、　９ｍｍ、
密度０．１５ｇ／ｃｍ”、独立気泡率２９％であり、曲
げ強度４８ｋｇ／ｃｍ”、弾性率２８００　ｋ　ｇ　／
　ｃ　ｍ　２であり、プリプレグ貯蔵における成形体の
物性低下は殆ど見られなかった。

実施例２ 塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体を殻としそ
の内部にイソブタンを含有する膨張性熱可塑性樹脂粒子
の使用量を１５部から２５部に代えた以外は実施例１と
全（同様にしてプリプレグを得、同様の条件で成形した
。この成形体は、独立気泡率が６０％であり、吸音性も
実施例１の成形体に比べてやや悪かった。

実施例３ 塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体を殻としそ
の内部にイソブタンを含有する膨張性熱可塑性樹脂粒子
の使用量を１５部から５部に代えた以外は実施例１と全
く同様にしてプリプレグを得、同様の条件で成形した。

この成形体は、独立気泡率が１５％であり、吸音性も実
施例２の成形体に比べてやや悪かった。

比較例１ 塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体を殻としそ
の内部にイソブタンを含有する膨張性熱可塑性樹脂粒子
の使用量を１５部から４０部に代えた以外は実施例１と
全く同様にしてプリプレグを得、同様の条件で成形した
。この成形体は、独立気泡率が約７０％であり、吸音性
が比較的低い実施例３の成形体と比べても著しく吸音性
が悪かった。

〈発明の効果〉 本発明のプリプレグは、硬化性樹脂と硬化剤及び／又は
熱硬化性樹脂（Ａ）、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とが繊維基
材（Ｃ）に含浸されている熱硬化性樹脂プリプレグにお
いて、（Ａ）成分が全て粉末であり、（Ａ）成分の全重
量を１００重量部としたとき（Ｂ）成分を３〜３０重量
部用いるので、それを硬化させて得られる成形体は、吸
音性に優れたものとなるという格別顕著な効果を奏する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬化性樹脂と硬化剤及び／又は熱硬化性樹脂（Ａ）
   、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とが繊維基材（Ｃ）に含浸され
   ている熱硬化性樹脂プリプレグにおいて、（Ａ）成分が
   全て粉末であり、（Ａ）成分の全重量を１００重量部と
   したとき（Ｂ）成分を３〜３０重量部用いることを特徴
   とする熱硬化性樹脂プリプレグ。 ２、該（Ａ）成分が、メラミン樹脂粉末とメラミン樹脂
   硬化剤粉末とからなる請求項１記載のプリプレグ。 ３、硬化性樹脂粉末と硬化剤粉末及び／又は熱硬化性樹
   脂粉末（Ａ）と、膨張性樹脂粒子（Ｂ）とを該（Ａ）成
   分の全重量を１００重量部としたとき該（Ｂ）成分を３
   〜３０重量部となるように、それぞれ各別に或いは該（
   Ａ）成分と該（Ｂ）成分とを混合した混合物をシート状
   に散布する第１工程、この上に繊維基材（Ｃ）上に散布
   する第２工程、次いでこの上に該（Ａ）成分と、該（Ｂ
   ）成分とを該（Ａ）成分の全重量を１００重量部とした
   とき該（Ｂ）成分を３〜３０重量部となるように、それ
   ぞれ各別に或いは該（Ａ）成分と該（Ｂ）成分とを混合
   した混合物を散布する第３工程、更にこのシートを加熱
   し、該（Ａ）成分と、該（Ｂ）成分とを繊維基材（Ｃ）
   に含浸させる第４工程からなる熱硬化性樹脂プリプレグ
   の製造方法。 ４、該（Ａ）成分が、メラミン樹脂粉末とメラミン樹脂
   硬化剤粉末とからなる請求項３記載の製造方法。