JPS58206641A

JPS58206641A - 金属・熱硬化性樹脂複合材料

Info

Publication number: JPS58206641A
Application number: JP8807682A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Ishii; 石井　敬一郎; Kenichi Suzuki; 憲一鈴木
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1983-12-01

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】本発明は、耐熱性、７　［１性で、かつ強靭性を有する
新規な金属・熱硬化性樹脂の複合材料に関する１、その目的とするところは、熱硬化性樹脂の脆さを改質し
、取扱い作業が容易で、成形性、耐熱性、高剛性および
強靭性に優れ、かつ伝熱性を有する成形用複合材料を提
供する（−ある。

近年軽量化、製造工程の合理化、コストダウン等のため
、金属のプラスチック材料への代替が活発（−進められ
ている。これを背景として、特（二耐熱性が要求される
分野では、熱硬化性樹脂をベースにした複合材料が各種
提案されている。

従来熱硬化性樹脂成形材料に耐熱性で、かつ強靭性を付
与する方法として、一般にガラス繊維、アスベスト等の
無機質繊維を、また特殊な場合には、芳査族ポリアミド
のような非常（二高価な耐熱性の有機質繊維を配合する
ことが知られている。

ガラス繊維を使用する場合は、成形品中に長い繊維が残
存する工程を経れば、良好な強靭性は得られるが、製造
法、成形法（＝大きな制約を受け、しかも単純な形状の
成形品しかつくれない。しかも、繊維の方向（−よって
強度が不均一じなり、伝熱性が悪いので、発熱体の近辺
（−使用するとＪｊＩ熱によって成形品の熱劣化が促進
される。

一方成形品中Ｃ二長い繊維が残らない工程を経オ（ば作
業性、成形性は向上し、複雑な形状の）Ｊν杉品もつく
れる。しかし、剛性、靭性ともに不十分である。

他の補強材（二ついても、ガラス繊維の場合と同様ない
くつかの欠点を有し、耐熱性・高剛性で、かつ強靭性を
有する経済性のある成形用複合材料１は、まだ得られて
いない。

導電性を付与するため、銅粉、銅粉等の金属粉末をプラ
スチックに混入させることは、導電φ料等の分野で実用
されている。しかしこれらの単なる金属粉入りプラスナ
ックは、そのま′＞成形品にしても靭性、その他の機械
強度が弱く、耐熱性、高剛性でかつ強靭性を有する成形
用複合材料として不適である。

本発口＃１名らは、熱硬化性樹脂の脆さを改質し、取扱
い作業が容易で、成形性、耐熱性、高剛性および強靭性
（＝優れ、かつ伝熱性を有する成形用複合材料を得るた
めＣ二鋭意検討した結果、金属・熱硬化性樹脂の新規な
複合材料な掘出した。

本発明は、熱硬化性樹脂、金属繊維および融点が３００
℃以上の金属粉末と低融点金属粉末又は、金側超微粉末
とを含有する成形用混合物を、加熱加１Ｆ成形又は加熱
加圧成形後、更；二加熱処理してなることを特徴とする
ものである。

熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れているものが望ましく、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、ポリイミ
ド樹脂ヌは、これらの変性樹脂等が使用できる。

史１：、好ましくは、熱処理（二よる寸法変化率、およ
び重量変化率の小さいもの、例えばノボラック型フェノ
ール樹脂（これは、キシレン樹脂、キシリレングリコー
ルジメチルエーテル等）二よる芳香族炭化水素類、メラ
ミン、ベンゾグアナミン等のトリアジン類、若しくはア
ルキルフェノール類による変性ノボラック型フェノール
樹脂であってもかまわない）、耐熱性エポキシ樹脂（こ
れはフェノール類ノボラック型、テトラフェニルエタン
ポリグリシジルエーテル型、芳香族アミン型若しくは、
脂環式のエポキシ樹脂等である）、ジアリルフタレート
系樹脂又は、ビスマレイミド系ポリイミド樹脂を主構成
成分とするものが良い。

勿論これらには通常の硬化剤および必要（＝応じて硬化
促進剤が用いられる。これらの中でも、特（二芳香族多
カルボン酸無水物、例え）１無ホトリメリツト酸、無ホ
ビロメリット酸、ペンゾフヱノンテトラカルボン酸無水
物（ＢＴＤＡ　）、若しくはエチレングリコールビスト
リメリテー）　（ＴＭＥＧ　）等を硬化剤とするフェノ
ール類ノボラック型エポキシ樹脂又は、ビスマレイミド
系ポリイミド樹脂は、寸法変化率および重量変化率が非
常に小さく、金属との接着性にも優れているので最も好
ましいものの例である。。

金属繊維は、加熱処理、ＭＩＪち焼結時（＝低融点金属
液相又は、金−超微粉末粒子粒子の活性原子が、該金−
１に釉の間隙Ｃ二浸透し易いものが好ましく、銅、鉄、
アルミニウム又はその合金等が使用できる。

金属繊維の大きさは、長さ２．０〜１５１１３ｍ、太さ
２０〜２００μｍ程度のものが作業し易い、。

融点３００℃以Ｆの金属粉末（以下金属粉末という）も
、焼結時（二低融点金属液相又は金属超微粉末粒子の活
性原子が該金属粉末の間隙に撹透し易いものが好ましく
、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、曲鉛又はその合金
等が使用できる。

粉末の粒子径は、９０％以上が３００μｍ以下、好まし
くは２００μｍ以下のものがよい。細かい方が熱硬化性
樹脂との一体化、均質化に好都合であるが、高価なため
経済的な制約を受ける。

金属繊維および金属粉末の配合槽は、硬化剤を含む熱硬
化性樹脂ｉｏｏ部に対して各々１部以上で、両者の和が
４００部以下、好ましくは各々５部以上で、両者の和が
３００部以下がよい。

少な過ぎると剛性、強靭性、伝熱性が向上せず、また多
過ぎても成形時の流動性が悪く、成形不良や強度の不均
一が多くなり、しかも高比東になる。

低融点金属粉末は、熱硬化性樹脂の耐熱性の点から融点
１８０〜２５０℃の金−を使うのが良い。スズ、スズ−
鉛合金（へンダ）等が使用できる。

この粉末の粒子径は、９０％以上が３００μｍ以丁で、
なるべく細かいものの方が分散性の点から好ましい。

金属超微粉末は、その粒子径が９０％以上、Ｑ、５部ｍ
以下のもので、細かい程金属繊維（：凝着、拡散し易く
、低温焼結が可能（＝なるので好ましい。例えば銅、鉄
、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、鍜又はその合金など
が使用できる。

低融点金属粉末又は金属超微粉末の配合量は、。工およ
、、。え１゜０う′１３ユよ、ア。１〜１８部、好まし
くは０５〜５部が良い。少な過ぎると焼結が不完全で、
成形品は脆く、剛性が向上せず、機械強度、耐熱性が逆
に低下する。また多過ぎても低融点金属粉末の場合は、
成形品中（二空隙を生じ、脆く、機械強度、耐熱性も低
下する。金属超微粉末の場合は非常（二高価（＝なる。

低融点金属粉末又は金属超微粉末は、前もって金属繊維
および金属粉末とよく混合しておくことが好ましい〜を記の熱硬化性樹脂−金属の１１合（＝は、更（＝充て
ん材、例えばガラス繊維、石こう＃＆維、炭素繊維、炭
化けい素繊維、アルミｒ繊維等の無機質繊維、芳外族ポ
リアミド等の耐熱性有機質繊維、シリカ、アルミナ、マ
イカ、炭２Ｉル、クレー等の無機質粉末、シラスバルー
ン、パーライト等の無機質中空粉末など、その細路型剤
、表曲処珪剤、着色剤等を添加してもよい１、本発明の配合物は、通常の熱硬化性樹脂成形材料と同様
の方法で、混合又は混練し、成形用混合物となし、通常
の加熱加圧成形（−よって所望の成形品に成形される。

成形後、史（１加熱処理、即ち焼結すると、剛性、強靭
性およびその他の機械強度が大１］に向ヒする。伝熱性
、導電性も向上する。

この加熱処理は、１８０〜２５０℃の温度で１０分〜冴
時間、好ましくは３０分〜８時間実施すると良い。

なお、成形後の加熱処理を省く場合は、加熱加圧の成形
時間を通常より長く、少なくとも１０分以−りかけるこ
とが望ましい。

本発明の複合材料は、取扱い作業が容易で、成形性、耐
熱性、高剛性および強靭性に優れ、かつ伝熱性、導電性
を有する。

これらの優れた緒特性を同時（二兼備できたのは、熱硬
化性樹脂の三次元網目構造に分散していた金属粉末粒子
が各々結合し、新規な金属・熱硬化性樹脂の相互貫通網
目（ＩＰＮ）の生成（二よるものである。

本発明の複合材料は、耐熱性、高強度、高剛性を要する
金属代替用の成形材料分野の他に、導電性を要する電子
機器、接着剤等にも非常に有用である。

次に実施例をあげて、具体的に説明する。

実施例１゜ノボラック型エポキシ樹脂７８部、無水トリメリットに
２２Ｌ　　）リスジメチルアミノフェノール０．４部お
よびステアリン酸亜鉛２部；二、前もって予備混合した
黄銅繊維（長さ５ｎ、太さ６０μｆｎ）／黄銅粉（平均
粒子径：１００μｍ）／ハンダ粉（平均粒子径：　５０
１１ｔｈ　）　＝　９０　／　１０　／　ｌのものを２
００部添加してよく混合し、ロール混練し、て成形材料
を得た、比較例ノボラック型エポキシ樹脂７８部、無水トリメリ・ソ）
酸２２部、トリスジメチルアミノフェノール０．４部お
よびステアリン酸亜鉛２部に、アミノシラン処理したガ
ラス繊維２００部を添加してよく混合し、ロール混線し
て成形材料を得た。

実施例２゜ノボラック型エポキシ樹脂６９部、エチレングリコ　−
　ル　ヒ゛　ス　　ト　　リ　　メ　　リ　　ラ一　−
ト　　（ＴＭＥＧ　　　）　　３１　　部、　　　ト　
　リメジメナルアミノフェノール０．４部、ガラス繊維
５０部、シラスバルーン５０部、γ−メタアクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン１部およびステアリン酸亜
鉛３部に、前もって予備混合した鉄線ｗ、（長さ３ｍＭ
、太さ６０声）／鉄粉（平均粒子径：３０μｆｆｌ’）
／スズ粉（平均粒子径：３０戸）　−８０／２０／２　
のものを５０部添加してよく混合し、ロール混練して成
形材料を得た。

実施例３゜ノボラック型フェノール樹脂９０部、ヘキサメテレンデ
トラミン１０部、アミノシラン処理したガラス繊維５０
部およびステアリン＠３部に、前もって予備混合した銅
繊維（長さ３勧、太さ８０μｆｆ！　）　、／′銅粉末
（平均粒子径：５０μｍ）／スズ粉（平均Ｎ子径：　３
０　ｔｔｍ　）　＝　５０　／　５０　／　２のものを
１００部添加してよく混合し、ロール混練して成形材料
を得た。

実施例４゜ビスマレイミド系ポリイミド樹脂（ロータ・ブーラン社
製、ケルイミド）１００ｊ部、２−メチルイミダゾール
２部およびステアリ、ン酸２部に、前もって予備混合し
たアルミニウム繊維（長さ３部ｍ。

太さ６０μｍ）／アルミニウム粉末（平均粒子径：５０
μｍ’）／アルミニウム超微粉（平均粒子径：ｏ１μｆ
ｆ１）−２０／８０／１のものを２００部添加してよく
混合（、ロール混練して成形材料を得た。

なお、実施例１〜４および比較例の材料を加熱加圧成形
し、その性能を第１表イニ示した。

第１表（※１）　曲げ試験での応カー歪み曲線から、破壊（＝
要するエネルギーを算出した、（※２）　　２３０℃で、１時間熱処理した、実施例１
と比較例を比較すると、前者は熱処理（二よって曲げ強
度、剛性（弾性率）、破壊エネルギーおよび衝撃値の大
巾な向上が認められる。

他の実施例２〜４（二おいても、同様に強度、呻１性、
強靭性の向上効果が顕著である。

なお、実施例１〜４の材料は導電性、伝熱性にも優れて
いる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　熱硬化性樹脂、金属繊維、および融点が３０
０℃以−ヒの金属粉末と低融点金属粉末又は金属超微粉
末を含有する成形用混合物を、加熱加圧成形又は加熱加
圧成形後、更に加Ｐす↓押してなることを特徴とする金
属・熱硬化性樹脂複合材料。
（２）　　熱硬化性樹脂の主構成成分が、ノホラノク型
フェノール樹脂、耐熱性エポキシ樹脂、ジアリルフタレ
ート系樹脂若しくは、ビスマレイミド系ポリイミド樹脂
であり、低融点金属粉末が、スズ、若しくはスズ−鉛合
金であるか、又は金属超微粉末が、銅、鉄、ニッケル、
曲鉛、アルミニウム、銀、又はその合金である特許請求
の範囲、第（１１項記載の金属・熱硬化性樹脂複合材料
。
（３）　　加熱処理が１８０〜２５０℃の温度で、１０
分〜詞時間である特許請求の範囲、第（１）項又は第（
２）項記載の金属・熱硬化性樹脂複合材料。