説明

耐熱性難燃紙

【課題】難燃性、耐熱性に優れるだけでなく、平衡水分率も低い耐熱性難燃紙を提供する。
【解決手段】前記耐熱性難燃紙は、分子量分布(Mw/Mn)が2.5未満である非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーから形成された非晶性ポリエーテルイミド系繊維と、融点または熱分解温度が200℃以上である有機または無機の耐熱性繊維とを含んでいる。例えば、非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と耐熱性繊維(B)との割合(質量比)が、(A)/(B)=30/70〜98/2であってもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非晶性ポリエーテルイミド(以下、非晶性PEIと略記する場合がある)系繊維と、融点または熱分解温度が200℃以上である耐熱性繊維とを含む耐熱性難燃紙に関するものであり、産業資材分野、電気電子分野などをはじめとして多くの用途に有効に使用することができる。
【背景技術】
【0002】
各種電気・電子機器に用いられる電気絶縁材料や、各種産業用資材などに対して、耐熱性および難燃性の双方が広く求められている。
【0003】
例えば、特許文献1(特開平9−139113号公報)には、ポリメタフェニレンイソフタルアミドのパルプ状物と、ポリメタフェニレンイソフタルアミドの短繊維と、繊維状態から溶融固化したポリエステル化合物とから成る耐熱紙が開示されている。
【0004】
また、特許文献2(特開2001−248091号公報)には、Naイオン含有量が6000ppm以下であり、且つアスペクト比が50〜5000であるポリベンザゾール繊維を含有することを特徴とする高耐熱・高難燃性有機繊維紙が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平9−139113号公報
【特許文献2】特開2001−248091号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1の耐熱紙では前記アラミド系化合物が高い平衡水分率を有するため、例えば、プリント配線基板などに用いられた場合、高温に曝されると急激に水分蒸発を引き起こし、それにより配線回路に対して致命的な欠陥を与える虞がある。
【0007】
また、特許文献2の高耐熱・高難燃性有機繊維紙では、ポリベンザゾール繊維の製造工程で水酸化ナトリウムによる中和処理が必須であるため、この紙を用いた場合、ポリベンザゾール繊維に由来して付着した水酸化ナトリウムによって、絶縁性が低減する虞がある。
【0008】
したがって、本発明の目的は、耐熱性および難燃性の双方に優れるだけでなく、平衡状態での水分含有率を低減することができる耐熱性難燃紙を提供することである。
本発明の別の目的は、水酸化ナトリウムによる絶縁性の低減の影響を受けることなく、耐熱性および難燃性の双方に優れている耐熱性難燃紙を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、まず、(i)特定の分子量分布を持った非晶性PEI系ポリマーを用いると、難燃性に優れるだけでなく、低発煙性や柔軟性、高温での収縮が小さい非晶性PEI系繊維を製造できることを見出し、さらに、(ii)このような非晶性PEI系繊維と、耐熱性繊維とを組み合わせて紙を形成すると、その難燃性が向上すること、さらに(iii)そのような紙では耐熱性にも優れること、そして(iv)この紙では、平衡水分率をも低い水準で抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【0010】
すなわち本発明は、分子量分布(Mw/Mn)が2.5未満である非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーから形成された非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と、融点または熱分解温度が200℃以上である有機または無機の耐熱性繊維(B)とを含む耐熱性難燃紙である。
【0011】
前記耐熱性難燃紙では、非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と耐熱性繊維(B)との割合(質量比)が、例えば、(A)/(B)=30/70〜98/2程度であってもよい。また、非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と耐熱性繊維(B)の総量(A+B)が、耐熱性難燃紙の60質量%以上であってもよい。
【0012】
このような耐熱性難燃紙では、例えば、平衡水分率が3.0%以下であってもよいし、またはJIS L1091 A−4法による炭化長が10.0cm以下であってもよい。さらに、200℃における乾熱収縮率が4.0%以下であってもよい。
【0013】
例えば、耐熱性繊維(B)は、全芳香族ポリエステル系繊維、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維およびポリスルホンアミド繊維からなる群から選択された少なくとも一種で構成されていてもよく、特に溶融異方性全芳香族ポリエステル系繊維で構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の耐熱性難燃紙は、特定の非晶性PEI系繊維を用いるとともに、これを耐熱性繊維と組み合わせることによって、難燃性および耐熱性の双方に優れるだけでなく、平衡状態での水分率を抑制できる耐熱性難燃紙を実現することができる。
これにより、本発明の耐熱性難燃紙は、平衡水分率を低くすることができ、湿度吸収による変形や、紙内部の水分の急激な水蒸気化による機器の破壊を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の耐熱性難燃紙は、分子量分布(Mw/Mn)が2.5未満である非晶性PEI系ポリマーから形成された非晶性PEI系繊維と、耐熱性繊維とを少なくとも含んでいる。
【0016】
(非晶性ポリエーテルイミド系繊維)
本発明で用いられる非晶性PEI系繊維は、特定の分子量分布を有する非晶性PEI系ポリマーから形成される。このようなポリマーを利用することにより、非晶性PEI系ポリマーからの紡糸性を高め、紙用途に適した単糸繊度の小さい非晶性PEI系繊維を得ることができる。そして、得られた非晶性PEI系繊維は、次いで行われる抄紙工程での作業性を向上できるとともに、その難燃性を向上させることができる。
【0017】
(非晶性ポリエーテルイミド系ポリマー)
前記非晶性PEI系ポリマーについて説明する。本発明で用いる非晶性PEI系ポリマーとは、脂肪族、脂環族または芳香族系のエーテル単位と環状イミドとを繰り返し単位として含有するポリマーであり、非晶性、溶融成形性を有するものであれば特に限定されない。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、非晶性PEI系ポリマーの主鎖に環状イミド、エーテル結合以外の構造単位、例えば脂肪族、脂環族または芳香族エステル単位、オキシカルボニル単位等が含有されていてもよい。
【0018】
具体的な非晶性PEI系ポリマーとしては、下記一般式で示されるユニットを有するポリマーが好適に使用される。但し、式中R1は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基であり;R2は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基である。
【0019】
【化1】

【0020】
上記R1、R2としては、例えば、下記式群に示される芳香族残基やアルキレン基(例えば、m=2〜10)を有するものが好ましく使用される。
【0021】
【化2】

【0022】
本発明では、非晶性、溶融成形性、コストの観点から、下記式で示される構造単位を主として有する、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましく使用される。このようなポリエーテルイミドは、「ウルテム」の商標でサービックイノベイティブプラスチックス社から市販されている。
【0023】
【化3】

【0024】
本発明で用いる非晶性PEI系ポリマーの分子量は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性、工程通過性を考慮すると、390℃、せん断速度1200sec−1での溶融粘度が5000poise以下を満たすものが望ましく、その観点からは、重量平均分子量(Mw)が1000〜80000のものが望ましい。高分子量のものを用いると、繊維強度、耐熱性等の点で優れるので好ましいが、樹脂製造コストや繊維化コストなどの観点から、Mwが10000〜50000であることが、より好ましい。
【0025】
特に、本発明で用いる非晶性PEI系ポリマーは、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比である分子量分布(Mw/Mn)が、2.5未満であることが必要である。分子量分布がこれより大きいと、繊維製造工程における作業性・安定性が悪化するだけでなく、このポリマーより得られる繊維の耐熱性にも劣る。
【0026】
一方で、分子量分布が1の場合は理想的な単分散系ポリマーとなるので、その観点からは、非晶系PEI系ポリマーの分子量分布の下限値は、1.0であるのが好ましい。
【0027】
例えば、非晶系PEI系ポリマーの分子量分布は、1.0〜2.4であると好ましく、1.0〜2.3であると更に好ましい。例えば、このような分子量分布の狭い非晶系PEI系ポリマーは、例えば特公表2007−503513号公報例示の方法で得ることができるが、これに限定されるものではない。
【0028】
なお、詳細は実施例の項で後述するが、ここでいう、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布は、例えば、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の一種であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算で算出することができる。
【0029】
なお、前記非晶系PEI系ポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、ラジカル抑制剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、無機物、他ポリマーなどを含んでいてもよい。かかる無機物の具体例としては、カーボンナノチューブ、フラーレン、カーボンブラック、黒鉛などの炭化物;タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、シリカ、ベントナイト、アルミナシリケートなどの珪酸塩;酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩;硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物;ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、および炭化珪素などが用いられる。
【0030】
また、他のポリマーの具体例としては、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルサルフォン、ポリケトン、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、四フッ化ポリエチレン、ポリカーボネート等が挙げられる。
【0031】
(非晶性ポリエーテルイミド系繊維の製造方法)
本発明で用いられる非晶性PEI系繊維の製造においては、公知の溶融紡糸装置を用いることができる。すなわち、溶融押出し機で非晶性PEI系ポリマーのペレットを溶融混練し、溶融ポリマーを紡糸筒に導きギヤポンプで計量し、紡糸ノズルから吐出させた糸条を巻き取ることで得られる。先述したように、非晶性ポリマーに延伸を施すと、高温時の収縮が大きくなることから、本発明のPEI繊維は、紡糸ノズルから吐出された糸条は延伸せずにそのまま巻き取り、アズスパンヤーンとして用いることが好ましい。その際の引取り速度は特に限定されるものではないが、紡糸線上で分子配向が起こると好ましくないので、500m/分〜4000m/分の範囲で引き取ることが好ましい。500m/分未満では生産性の点からは好ましくなく、一方、4000m/分を超えるような高速では、高温時の収縮を引き起こすような分子配向が進むばかりでなく、繊維の断糸が起こりやすくなる虞がある。
また、前記非晶性PEI系繊維は、その際の繊維の断面形状に関しても特に制限はなく、円形、中空、あるいは星型等異型断面であってもかまわない。
【0032】
(非晶性ポリエーテルイミド系繊維の物性)
上述のようにして得られた非晶性PEI系繊維は、例えば、200℃における乾熱収縮率が5.0%以下であってもよく、具体的には、100〜200℃までの全ての温度域において、乾熱収縮率が−1.0〜5.0%であることが好ましい。かかる乾熱収縮率が5.0%を超えると加工時や使用時の製品の寸法変化が大きくなる場合がある。また一方で、−1.0%未満であっても、同様な理由が存在する。より好ましくは乾熱収縮率が−1.0〜4.5%、更に好ましくは0〜4.0%である。なお、ここでいう乾熱収縮率とは後述する方法により測定した値をいう。
【0033】
上述のようにして得られた非晶性PEI系繊維は、室温における繊維強度が2.0cN/dtex以上であることが好ましい。繊維強度が2.0cN/dtex未満の場合、紙や不織布や織物などの布帛にする際の工程通過性が悪化したり、使用用途に制限がかかる場合があるので好ましくない。より好ましくは2.3〜4.0cN/dtex、2.5〜4.0cN/dtexであると更に好ましい。
【0034】
また、本発明の非晶性PEI系繊維は、抄紙工程に供することができる限り、その繊度は特に限定されないが、例えば、単繊維繊度が0.1〜5.0dtex程度であってもよく、好ましくは3.0dtex以下、より好ましくは2.6dtex以下(例えば、0.1〜2.3dtex)であってもよい。このような単繊維繊度を有する非晶性PEI系繊維は、抄紙した難燃紙の空孔率を低減させて、耐熱性、難燃性、低発煙性、電気絶縁性を有する難燃紙などに有利に用いることができる。
【0035】
さらに、その繊維長は、0.5〜15mm程度が好ましく、更に好ましくは1.0〜12mm程度である。該繊維長が短すぎると、紙の機械的物性が十分でない虞があり、一方、繊維長が長すぎると、繊維の開繊性、分散性等が悪化し、紙としての均一性が損なわれる虞がある。
【0036】
(耐熱性繊維)
本発明で用いられる耐熱性繊維は、融点または熱分解温度が200℃以上である有機または無機の耐熱性繊維であり、非晶性PEI繊維と組み合わせて、難熱性および耐熱性を難燃紙に対して付与できる限り特に限定されず、各種有機繊維、無機繊維を用いることができる。これらの耐熱性繊維は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0037】
例えば、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、セラミックファイバー、各種金属繊維(例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、チタン、ステンレス等)を例示することができる。
【0038】
また、有機繊維としては、全芳香族ポリエステル系繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリスルホンアミド繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維等の耐熱性高分子からなる繊維などを例示することができる。
【0039】
これらの耐熱性繊維のうち、得られる紙に対する各種物性(難燃性、耐熱性など)を向上する観点から、全芳香族ポリエステル系繊維、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリスルホンアミド繊維などが好ましく、水分平衡率を低減できる観点から、全芳香族ポリエステル系繊維、ガラス繊維がより好ましく、特に、難燃紙の強度を向上する観点から、全芳香族ポリエステル系繊維が好ましい。
【0040】
前記全芳香族ポリエステル系ポリマーは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等より重合されて得られ、その中でも、溶融時に光学的異方性を示す溶融異方性ポリエステルが好ましい。本発明にいう溶融異方性ポリエステルとは、溶融相において光学的異方性(液晶性)を示す芳香族ポリエステルであり、例えば試料をホットステージに載せ窒素雰囲気下で加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。
例えば、このような溶融異方性ポリエステル系繊維は、(株)クラレから「ベクトラン(登録商標)」として上市されている。
【0041】
(耐熱性繊維の物性)
本発明の耐熱性繊維では、その融点または熱分解温度が200℃以上であることが必要である。なお、ここでいう融点とは、JIS K7121試験法に準拠し、示差走差熱量計(DSC)で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。また、熱分解温度とは、耐熱性繊維に対して熱を加えることによって、耐熱性繊維の一部が分解、蒸発又は昇華などにより消滅し、その樹脂の重量が5%減少したときの温度をいう。
【0042】
耐熱性繊維の種類によって、その強度的な物性は異なるが、難燃紙の強度を向上する観点から、耐熱性繊維の強度は、例えば、3cN/dtex以上であってもよく、好ましくは4cN/dtex以上であり、より好ましくは7cN/dtex以上であり、特に好ましくは10cN/dtex以上である。その上限は、耐熱性繊維の種類に応じて適宜決定されるが、例えば、40cN/dtex以下であってもよい。
また、耐熱性繊維の弾性率は、例えば、50cN/dtex以上であるのが好ましく、より好ましくは100cN/dtex以上である。その上限は、耐熱性繊維の種類に応じて適宜決定されるが、例えば、1500cN/dtex以下であってもよい。
【0043】
また、本発明で用いられる耐熱性繊維は、抄紙工程に供することができる限り、その繊度は特に限定されないが、例えば、単繊維繊度が0.1〜5.0dtex程度であってもよく、好ましくは3.0dtex以下、より好ましくは2.6dtex以下(例えば、0.1〜2.3dtex)であってもよい。
【0044】
さらに、耐熱性繊維の繊維長は、0.5〜12mm程度が好ましく、更に好ましくは1〜6mm程度である。該繊維長が短すぎると、紙の機械的物性が十分でない虞があり、一方、繊維長が長すぎると、繊維の開繊性、分散性等が悪化し、紙としての均一性が損なわれる虞がある。
【0045】
(耐熱性難燃紙の製造方法)
本発明の耐熱性難燃紙は、通常、湿式抄紙法により好適に製造することができる。湿式抄紙法では、前記非晶性PEI系繊維および全芳香族ポリエステル系繊維を含む水性スラリーを作製し、ついでこのスラリーを通常の抄紙工程に供すればよい。水性スラリーは、バインダー(例えば、ポリビニルアルコール系繊維などの水溶性ポリマー繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維(PET繊維)などの熱接着性ポリマー繊維)などを含んでいてもよい。なお、必要に応じて使用する繊維に対して叩解処理を行ってもよい。
また、紙の均一性や圧着性を高めるために、湿式抄紙工程後に熱プレス工程を加えてもよい。
【0046】
本発明の効果を損なわない限り、本発明の耐熱性難燃紙は、目的に応じて、他の繊維;紙力向上剤、定着剤、消泡剤、染料、紫外線吸収剤、難燃剤等の各種添加剤;タルク、カオリン、炭酸カルシウム、二酸化チタン等の各種充填材を含んでいてもよい。これらの原料は、水性スラリー中に加えられることが多いが、適宜コーティングなどにより付着させてもよい。
【0047】
例えば、併用しうる他の繊維としては、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、セルロース系繊維、ポリスルフォン系繊維等の汎用繊維に加えて、芳香族パラアラミド、ポリアリールケトン系繊維、ポリスルフォン繊維などの他の耐熱性繊維が挙げられる。
【0048】
本発明の耐熱性難燃紙では、耐熱性繊維の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記非晶性PEI系繊維繊維(A)と耐熱性繊維(B)との割合(質量比)が、(A)/(B)=30/70〜98/2の割合(質量比)で含まれていてもよく、好ましくは35/65〜90/10、さらに好ましくは40/60〜85/15である。
非晶性PEI系繊維の割合が少なすぎると、十分な難燃性を付与できない虞があり、その一方で、耐熱性繊維の割合が少なすぎると、十分な耐熱性を付与できない虞がある。
【0049】
また、本発明の耐熱性難燃紙における前記非晶性PEI系繊維および耐熱性繊維の総量の割合は、難燃性および耐熱性の観点から、例えば、50〜100質量%であってもよく、好ましくは55〜98質量%、さらに好ましくは60〜95質量%であってもよい。
【0050】
また、バインダーを含む場合、前記非晶性PEI系繊維および全芳香族ポリエステル系繊維の総量100質量部に対するバインダーの割合は、3〜100質量部であってもよく、好ましくは5〜80質量部であってもよい。
【0051】
(耐熱性難燃紙)
このようにして得られた本発明の耐熱性難燃紙は、耐熱性および難燃性に優れるだけでなく、平衡水分率も低く、電気・電子部品などの各種用途に好適に用いることが可能である。
【0052】
例えば、本発明の耐熱性難燃紙では水分含有量が低く、その平衡水分率は、例えば3.0%以下(例えば、0.01〜2.8%)、好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下であってもよい。なお、ここでいう平衡水分率は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
【0053】
また、本発明の耐熱性難燃紙は難燃性に優れており、例えば、JIS L1091 A−4法による炭化長が、例えば10.0cm以下(例えば、1.0〜9.5cm)、好ましくは7.0cm以下、さらに好ましくは6.0cm以下であってもよい。なお、ここでいう炭化長は後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
【0054】
本発明の耐熱性難燃紙は200℃における乾熱収縮率が、例えば、4.0%以下であり、具体的には、100〜200℃までの全ての温度域において、乾熱収縮率が−1.0〜3.5%であることが好ましい。より好ましくは、200℃における乾熱収縮率は−1.0〜3.0%、更に好ましくは0〜2.5%であってもよい。なお、ここでいう乾熱収縮率は、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
【0055】
本発明の耐熱性難燃紙の厚みは、その用途に応じて適宜設定することが可能であり特に限定されず、例えば、0.01〜1mm程度などの広い範囲から選択することが可能であるが、本発明の耐熱性難燃紙が、優れた耐熱性および難燃性を示すことが可能である厚みとしては、例えば、0.1mm以下の厚さであってもよい。
【0056】
また、本発明の耐熱性難燃紙の目付は、繊維の割合に応じて、例えば10〜150g/m程度であってもよく、軽量化の観点からは、より好ましくは100g/m以下であってもよい。
【実施例】
【0057】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何等限定されるものではない。なお、以下の実施例において、ポリマーおよび紙の物性は下記の方法により測定した。
【0058】
[分子量分布 Mw/Mn]
試料の分子量分布は、Waters社製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、1500ALC/GPC(ポリスチレン換算)を用いて測定した。クロロホルムを溶媒として、0.2質量%になるように試料を溶解したのち、ろ過して測定に供した。得られた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比から、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
【0059】
[繊維強度および弾性率 cN/dtex]
JIS L1013試験法に準拠して、予め調湿されたヤーンを試長20cm、初荷重0.25cN/dtex及び引張速度50%/分の条件で破断強伸度及び弾性率(初期引張抵抗度)を測定し、n=20の平均値を採用した。また繊維繊度(dtex)は質量法により求めた。
【0060】
[乾熱収縮率 %]
10cmに切り出した繊維、あるいは10cm角に切り出した該繊維からなる布帛を、末端を固定しない状態で200℃に保たれた空気恒温槽中で10分間保持した後の繊維長あるいは布帛長(Xcm)から、次式を用いて算出した。
乾熱収縮率(%)=<X/10>×100
【0061】
[炭化長 cm]
JIS L1091 A−4試験法に準拠して行い、垂直に配置した試料の下端に対して、試料の下端から17mm離れたブンゼンバーナーで3秒間加熱したときの炭化長を測定し、n=5の平均値を採用した。
【0062】
[平衡水分率 %]
JIS L1013に準拠し、試料を120℃の雰囲気中で絶乾した後、温度20℃かつ相対湿度65%RHにおいて72時間調整し、絶乾状態での試料の質量に対する試料中に含まれる水分率を算出し、これを百分率(%)にて表した。
【0063】
(参考例:非晶性PEI系繊維の作製)
(1)重量平均分子量(Mw)が32000、数平均分子量(Mn)が14500、分子量分布が2.2である非晶性PEI系ポリマー(サービックイノベイティブプラスチックス社製「ULTEM9001」)を150℃で12時間真空乾燥した。
【0064】
(2)上記(1)のポリマーを紡糸ヘッド温度390℃、紡糸速度2000m/分、吐出量50g/分の条件で丸孔ノズルより吐出し、220dtex/100fのマルチフィラメント(単繊維繊度:2.2dtex、強度:2.6cN/dtex、200℃における乾熱収縮率:3.5%)を得た。
得られたフィラメントを繊維長10mmにカットし、非晶性ポリエーテルイミドの短繊維を得た。
【0065】
(実施例1)
参考例で得られた非晶性ポリエーテルイミド繊維30質量部と、全芳香族ポリエステル繊維((株)クラレ製、「ベクトラン」、単繊維繊度:2.8dtex、繊維長:5mm、融点:370℃、強度:23cN/dtex、弾性率:530cN/dtex)45質量部と、バインダー繊維((株)クラレ製、「EP101;ポリエステル系バインダー繊維」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:5mm)25質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付80g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0066】
(実施例2〜6)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維と、全芳香族ポリエステル繊維と、バインダー繊維との割合を、表1に記載の割合にする以外は、実施例1と同様に湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0067】
(実施例7)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維40質量部と、全芳香族ポリエステル繊維20質量部と、バインダー繊維((株)クラレ製、「VP105;ポリビニルアルコール系バインダー繊維」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:3mm)30質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0068】
(実施例8)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維90質量部と、全芳香族ポリエステル繊維3質量部と、バインダー繊維((株)クラレ製、「VP105;ポリビニルアルコール系バインダー繊維」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:3mm)7質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0069】
(実施例9)
実施例1で用いた全芳香族ポリエステル繊維に代えて、ポリフェニレンサルファイド繊維(東レ(株)製、「トルコン」、単繊維繊度:4.0dtex、繊維長:6mm、融点:285℃、強度:4cN/dtex、弾性率:60cN/dtex)を用いる以外は、実施例3と同様に湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0070】
(実施例10)
実施例1で用いた全芳香族ポリエステル繊維に代えて、ガラス繊維(セントラル硝子(株)製、「ECS03−350」、単繊維繊度:2.0dtex、繊維長:3mm、融点:>500℃、強度:1cN/dtex、弾性率:20cN/dtex)を用いる以外は、実施例3と同様に湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0071】
(実施例11)
実施例1で用いた全芳香族ポリエステル繊維に代えて、パラアラミド繊維(東レ(株)製、「ケブラー49」、単繊維繊度:1.7dtex、繊維長:6mm、熱分解温度:490℃、強度20cN/dtex、弾性率741cN/dtex)を用いる以外は、実施例3と同様に湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0072】
(実施例12)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維60質量部と、パラアラミド繊維(東レ(株)製、「ケブラー49」、単繊維繊度:1.7dtex、繊維長:6mm、熱分解温度:490℃、強度20cN/dtex、弾性率741cN/dtex)40質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0073】
(実施例13)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維80質量部と、セルロース繊維(ダイワボウレイヨン(株)製、「湿式不織布用原綿」、単繊維繊度:1.3dtex、繊維長:3mm、熱分解温度:310℃、強度:2.0N/dtex、弾性率:80cN/dtex)20質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0074】
(実施例14)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維40質量部と、ポリスルフォンアミド繊維(上海TANLON製、「TANLON」、単繊維繊度:1.2dtex、繊維長3mm、熱分解温度:490℃、強度:3.0cN/dtex、弾性率:70cN/dtex)20質量部と、バインダー繊維((株)クラレ製、「VP105;ポリビニルアルコール系バインダー繊維」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:3mm)30質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0075】
(比較例1)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維50質量部と、実施例1で用いたバインダー繊維50質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0076】
(比較例2)
実施例1で用いた非晶性ポリエーテルイミド繊維40質量部と、ポリエチレン繊維(東洋紡績(株)製、「ダイニーマ」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:3mm、融点140℃)40質量部と、バインダー繊維((株)クラレ製、「VP105;ポリビニルアルコール系バインダー繊維」、単繊維繊度:1.5dtex、繊維長:3mm)20質量部とを用いて、湿式抄紙し、目付40g/mの紙を作製した。得られた紙の物性を、表1に示す。
【0077】
(比較例3)
市販のメタアラミド耐熱紙(DuPont製、「Nomex紙」)について、物性を実施例と同様に測定し、その物性を表1に示す。
【0078】
(比較例4)
市販のセルロース耐熱紙(ダイワボウレイヨン(株)製、「湿式不織布用原綿」、単繊維繊度:1.3dtex、繊維長:3mm、熱分解温度:310℃、強度2.0cN/dtex、弾性率:80cN/dtex)について、物性を実施例と同様に測定し、その物性を表1に示す。
【0079】
【表1】

【0080】
表1から明らかなように、実施例1〜14で得られた耐熱性難燃紙は、特定の非晶性PEI系繊維と耐熱性繊維とで構成されているため、炭化長が短く、200℃での収縮率も低いだけでなく、紙の平衡水分率も低い水準で保持できた。
【0081】
様々な耐熱性繊維が、非晶性PEI系繊維との組み合わせにより耐熱性難燃紙に難燃性を付与できることが明らかになったが、特に溶融異方性全芳香族ポリエステル繊維とガラス繊維が難燃性、耐熱性、低水分率のため好ましかった。
【0082】
また、非晶性PEI系繊維と耐熱性繊維との総量が、耐熱性難燃紙全体に占める割合が70質量部以上で難燃性は良好であり、特に70〜90質量部で高い難燃性を示していた。また、非晶性PEI系繊維に対する耐熱性繊維の割合が高くなるにつれて、200℃における収縮率は小さくなる傾向にあった。
【0083】
その一方、比較例1は、特定の非晶性PEI系繊維を用いていても、耐熱性繊維を有していないため、炭化長が長くなってしまい、十分な難燃性を発揮できなかった。また、比較例2では、非晶性PEI系繊維を用いていても、耐熱性繊維と組み合わせていないため、実施例1よりも非晶性PEI系繊維を有しているにもかかわらず、得られた紙では炭化長が長くなるだけでなく、耐熱性にも劣っていた。
【0084】
また、現在市販されているメタアラミド耐熱紙では、難燃性を有しているものの平衡水分率は抑制されていなかった。また、市販のセルロース耐熱紙では、難燃性を有しておらず、燃焼してしまっただけでなく、その平衡水分率も依然高いままであった。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明の耐熱性難燃紙は、難燃性、耐熱性に優れるだけでなく、平衡水分率も低い水準で保持できるため、産業資材分野、電気電子分野、農業資材分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶分野などをはじめとして多くの用途に極めて有効に使用することができ、例えば、各種変圧器や電圧ケーブルの絶縁材料や、プリント配線基板などとして、有用に利用することができる。
【0086】
以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
分子量分布(Mw/Mn)が2.5未満である非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーから形成された非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と、
融点または熱分解温度が200℃以上である有機または無機の耐熱性繊維(B)とを含む耐熱性難燃紙。
【請求項2】
請求項1において、非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と耐熱性繊維(B)との割合(質量比)が、(A)/(B)=30/70〜98/2である耐熱性難燃紙。
【請求項3】
請求項1または2において、非晶性ポリエーテルイミド系繊維(A)と耐熱性繊維(B)の総量(A+B)が、耐熱性難燃紙の50質量%以上である耐熱性難燃紙。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項において、平衡水分率が3.0%以下である耐熱性難燃紙。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項において、JIS L1091 A−4法による炭化長が10.0cm以下である耐熱性難燃紙。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項において、200℃における乾熱収縮率が4.0%以下である耐熱性難燃紙。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項において、耐熱性繊維(B)が、全芳香族ポリエステル系繊維、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、パラ系アラミド繊維およびポリスルホンアミド繊維からなる群から選択された少なくとも一種で構成される耐熱性難燃紙。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項において、耐熱性繊維(B)が、溶融異方性全芳香族ポリエステル系繊維で構成される耐熱性難燃紙。

【公開番号】特開2011−127252(P2011−127252A)
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−287075(P2009−287075)
【出願日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【Fターム(参考)】