JPH0465560A - ガラス繊維不織布 - 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〕 本発明は繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰ）の補強材
として使用されるガラス繊維不織布に関するものである
。

〔従来の技術〕

ガラス繊維不織布は、主として構造材料、プリント配ｗ
Ａ基板（以下ＰＣＢ）などの各種のＦＲＰ補強材として
使用されている。特に近年、打ち抜き加工性、ドリル加
工性に優れた安価なＰＣＢの補強用繊維基材としての利
用が進んでいる。

従来、ＦＲＰ補強用ガラス繊維不織布としては、カット
されたガラス繊維をランダムに堆積して単にバインダー
によって接着固定したものが知られている。またカント
されたガラス繊維を水中に攪拌分散し、抄紙機にて抄造
する湿式法で製造されるものが知られており、ＰＣＢ補
強用ガラス繊維不織布としてはモノフィラメント状ガラ
ス繊維により構成された王に後者の不織布が用いられて
いる。ここで使用されるガラス繊維は通常、繊維径６μ
Ｉ〜９μｍ、繊維長６〜１３■と比較的短いチョンブド
ストランドであり、その特質として、重密度が０．１７
ｇ／ｄ、マシン方向と幅方向の引っ張り強度の比率が１
．２以上でマシン方向が高いことなどがあげられている
（祇パルプ技術タイムス：昭和６１年６月）。

［発明が解決しようとする課題］ 高度な寸法安定性が要求されるＦＲＰ分野、特にＰＣＢ
分野ではガラス繊維不織布基材の異方性、短い繊維長の
ための低い補強効果により、その使用が制限されている
。ここでＰＣＢに要求される寸法安定性とは、ＸＹ力方
向平面方向）とＺ方向（厚み方向）に大きく分けられ、
それぞれ部品実装上、スルーホールの安定性上、重要な
性能である。これに対して、後者については樹脂組成物
に充填剤等を配合させることにより改良が試みられてい
るが（特公平２−２１６６７号公報）、ガラス繊維基材
中への充填剤の均−分散等の問題があり、十分な解決法
とはなっていない。また、前者ニついては基材中の繊維
の長さを長くし、さらに不織布中の繊維の異方性をなく
すことにより解決可能と考えられるが、抄造法によるガ
ラス繊維不織布の場合、水分散のために繊維長が短く限
定され、かつ、マシン方向と幅方向の異方性は大きい。

また従来の乾式法によるガラス繊維不織布の場合、繊維
長は長くすることは可能であるが、ガラス繊維のモノフ
ィラメント化が不十分なために、また製造される不織布
が抄造法に比して更にカサ高いことによるＦＲＰ中のガ
ラス繊維充填密度の低下のために、このガラス繊維不織
布を使用したＦＲＰの寸法安定性は低下する。一方、従
来の抄造法によるガラス繊維不織布は不織布製造法の中
では比較的密度の高い不織布を製造できるが、その密度
は積層板製造上満足なものではない。

本発明の目的は、ＦＲＰの加工性を従来のガラス繊維不
織布と同等にし、平面方向、厚み方向の寸法安定性に優
れたＦＲＰの補強材として使用されるガラス繊維不織布
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、平均長さが２５ｍｍ以上であるモ
ノフィラメント状ガラス繊維で構成され、平均繊維体積
密度が０．０３ｃｄ／　ｃＴ１以上であることを特徴と
するガラス繊維不織布によって達成される。

ここで、モノフィラメント状ガラス繊維とは、構成して
いるガラス繊維が実質的に個別のフィラメント単位に分
散されている状態を示す。また、繊維体積密度はＪＩＳ
　Ｒ３４２０に基づいて測定された布重量、以下に示さ
れる方法で測定された厚さ及びそのガラスの密度から次
式により計算される。

繊維体積密度＝布重量／厚さ／ガラス密度ここでガラス
繊維不織布の厚さは水平な面上に一辺が１０ｃｍの正方
形に切り出されたガラス繊維不織布を１０枚重ね、その
上に同形の重さ１００ｇの金属板を載せ、水平な面上が
ら金属板の下面までの高さを測定することにより得た。

表−１に同法によって測定された各種ガラス繊維不織布
の厚さ、繊維体積密度を示す。

モノフィラメント状ガラス繊維により構成されるガラス
繊維不織布を使用したＦＲＰにおいて、ガラス繊維の平
均長さが２５［１以上になると平面方向の寸法安定性は
比べて著しく改善される。ここでいう寸法安定性とはＦ
ＲＰの加熱による寸法変化の大きさが小さいことを示す
。しかしながら、平均長さが長くなると、単位不織布体
積中の繊維本数が減少し、特に布重量の軽いガラス不織
布では不織布中の繊維の分布が悪化し、ＦＲＰの寸法安
定性に対する改善の効果は小さくなる。そのため、平均
繊維長としては２５ｍ以上７５ｍ以下が望ましい。

また、ここでガラス繊維不織布のマシン方向と幅方向の
引っ張り強度比率をその差が２０％以下になるように繊
維の配向を調整することにより、ガラス繊維不織布の異
方性は軽減され、そのＦＲＰの寸法安゛定性は著しく改
善された。具体的には、ガラスチョツプドストランドを
高速回転ロールによりモノフィラメント状に分散し、エ
アレイ方式によりウェブを形成し、その際、繊維のマシ
ン方向に対する堆積角度をエアの流れ角度及び量を調整
することにより等方向にし、ガラス不織布の異方性を軽
減した。

また、ガラス繊維の平均長さが２５ｆｆＩＩＴｌを越え
ることの効果として、ガラス繊維不織布の引っ張り強度
が上がり、樹脂組成物を含浸塗布する際の基材切れ、及
び成形時の樹脂流れによる不織布切れがなく、ＦＲＰの
生産性を向上させることができる。また、平均繊維長が
２５ｍ以上のガラス繊維不織布を使用したＦＲＰの加工
性は従来のＦＲＰと同等であることはいうまでもない。

ＦＲＰの補強材として使用するガラス繊維不織布はその
繊維体積密度（以下密度）が高いことがＦＲＰの厚み方
向の寸法安定性、ＦＲＰ中の補強材充填密度を上げるた
めに効果的である。不織布の密度は堆積させたウェブを
押し付けることにより高くすることが可能であるが、単
に押し付けた場合、その負荷を取り除くとウェブの反発
で厚みはほとんど回復する。本発明の方法としてはたと
えば、エアレイ方式で堆積させたウェブに上方より水流
をぶつけることにより達成される。この際、水流の圧力
、水量、形状、ぶつける角度等により、任意の絡み合い
性状、密度の不織布が得られる。

好ましくは水流の圧力は０．５ｋｇ／ｃｎｉ〜１０ｋｇ
／ｃａｌの範囲が望ましい。水流の圧力が１０ｋｇ／ｃ
ｆｆｌを越えると堆積したウェブの水流の引き起こす風
による舞い上がりが顕著となる。また、水流の形状は幅
方向で同一な作用をもたらす形状が幅方向の均一性のた
めに必要である。さらに、堆積したウェブを押しつぶし
、絡ませて密度を高くした不織布の場合、同じ密度でも
厚み方向への繊維の配向が顕著であり、このようにして
得られたガラス繊維不織布を使用したＦＲＰは従来のガ
ラス繊維不織布を用いたＦＲＰに比べ、厚み方向の寸法
安定性は著しく改善された。また、ＦＲＰ中の補強材充
填密度は従来の抄造法によるガラス不織布と同等な密度
、表−１より（０，０３ｃｆｆｌ／ｃ＋＋り以上にする
ことにより、同等もしくはそれ以上に改良される。

本発明のガラス繊維不織布のガラス繊維は特に限定され
るものではなく、電気特性の優れたＥガラス、低誘電率
のＤガラス、鉛ガラス、シリカガラスなどを表面処理し
たものを使用するが、表面処理のないガラス繊維でも使
用できる。ガラス繊維の製造方法はいずれの方法によっ
ても差しつかえない。また、その繊維径は通常使用され
る２〜１５μｍの範囲のものが用いられるが、目的に応
じて、数種類の径の繊維が混合されて用いられる。

また、ガラス繊維不織布を結合させるためには従来のガ
ラス繊維不織布を結合させるために用いられるバインダ
ーをそのまま使用してもよいが、好ましくはＦＲＰＯ際
に使用される樹脂組成物と反応性のある官能基を有する
組成物であることが望ましい。さらにエアレイ方式で堆
積させる際に同時にＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂粉末もし
くは繊維を堆積させ、結合剤として用いることも可能で
ある。

本発明のガラス繊維不織布を使用してＦＲＰを作成する
際、使用される樹脂は例えば、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リブタジェン樹脂、ポリウレタン樹脂及びその混合物等
の熱で硬化しうる熱硬化樹脂が使用できるが、もとより
加熱成形法による熱可塑性樹脂が使用できることはいう
までもなく、特に限定しない。また本発明のガラス繊維
不織布は通常の方法によって使用され、特に製造方法に
限定されるものではない。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例及び比較例について具体的に説明
する。

実施例１ 繊維径１３μｍ、平均繊維長５０ｍｍのＥガラスチョツ
プドストランドを高速回転ロールによりモノフィラメン
ト状に分散し、エアレイ方式でウェブを形成した。さら
にスリットノズルより圧力４ｋｇ／ｄの水流をウェブに
あて、エポキシ樹脂バインダーで結合させ、ガラス繊維
不織布を作成した。

作成した不織布の特性を表−２に示す。次に下記配合例
のエポキシ樹脂ワニスを含？ｉ２布し１２５°Ｃで乾燥
してプリプレグＡを得た。このプリプレグＡを４枚積層
し、その上下面に厚さ１８μｍの銅箔をそれぞれ１枚重
ね合わせ、１７５°Ｃ１１，８ｋｇ／ｃｄで圧縮成形し
て板厚０．８＋＋ＩＩＯの積層板を得た。この積層板の
銅箔をエンチング除去した後↓こ、積層板についての特
性の試験を行った。得られた積層板の特性を表−３に示
す。

エポキシ樹脂フェス配合組成 ＡＥＲ−７１１１００部 （脂化成製エポキシ樹脂） ジシアンジアミド　　　　　　２．５部ヘンシルジメチ
ルアミン　　　０．２部ジメチルホルムアミド　　　　
１２部 メチルセルソルブ　　　　　　１２部 メチルエチルケトン　　　　　２５部 水酸化アルミニウム　　　　　５０部 （無機充填剤） 実施例２ 繊維径１３μｍ、平均繊維長２５１ｍ１のＥガラスチョ
ツプドストランドを高速回転ロールによりモノフィラメ
ント状に分散し、エアレイ方式でウェブを形成した。さ
らにスリットノズルより圧力４ｋｇ／ｃＩＩＮの水流を
ウェブにあて、エポキシ樹脂バインダーで結合させ、ガ
ラス繊維不織布を作成した。

作成した不織布の特性を表−２に示す。また、実施例と
同様な積層板を作成した。得られた積層板の特性を表−
３に示す。

比較例１ オリベスト製：　５ＡＳＯ５１のガラス繊維不織布の特
性を表−２に示す。

次に実施例１と同様な積層板を作成した。得られた積層
板の特性を表−３に示す。

比較例２ 繊維径１３μｍ、平均繊維長１５閣のＥガラスチョツプ
ドストランドを高速回転ロールによりモノフィラメント
状に分散し、エアレイ方式でウェブを形成した。さらに
スリットノズルより圧力４ｋｇ　／　ｃｆｆｌの水流を
ウェブにあて、エポキシ樹脂バインダーで結合させ、ガ
ラス繊維不織布を作成した。

作成した不織布の特性を表−２に示す。

また、実施例と同様な積層板を作成した。得られた積層
板の特性を表−３に示す。

比較例３ 繊維径１３μｍ、平均繊維長５０ｍｍのＥガラスチョツ
プドストランドを高速回転ロールによりモノフィラメン
ト状に分散し、エアレイ方式でウェブを形成した。さら
に、エポキシ樹脂バインダで結合させ、ガラス繊維不織
布を作成した。作成した不織布の特性を表−２に示す。

また、実施例と同様な積層板を作成した。得られた積層
板の特性を表−３に示す。

（発明の効果〕 本発明のガラス繊維不織布は、前述のように構成されて
いるので、ガラス繊維不織布として高い密度及び、等方
向な優れた補強効果を有し、その結果本発明のガラス繊
維不織布を使用したＦＲＰの寸法安定性改善向上に役立
つ。

表 表−３ 表−２ Ｅガラス甜度：　　２．５　ｇ／ｃｄ ｌ）１寸法変化率−（初期寸法−加熱後寸法）／初期寸
法×１００１７０“Ｃ２３０分間加熱後の寸法変化２）
・寸法変化率−（初期寸法−加熱後寸法）／初期寸法×
１００昇温速度１０’Ｃ／分で加熱、＋７０゛ｃ４こお
ける寸法変化３）　：　Ｊ　Ｉｓ−に−６９１１により
測定した。

４）：金型で打ち抜いた穴の壁粗さを顕＠鏡で観察した
。

出願人　、旭ンユエーヘル株式会社 代理人　　弁理士　川　北　武　長 手続補正書 平成　３年　６月２４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均長さが２５ｍｍ以上であるモノフイラメント
   状ガラス繊維で構成され、平均繊維体積密度が０．０３
   ｃｍ＾３／ｃｍ＾３以上であることを特徴とするガラス
   繊維不織布。