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技術 ポリイミド発泡体、ポリイミド粉体混合物、ポリイミド粉体、ポリイミド発泡体の製造方法、積層ポリイミド発泡成形体の製造方法、湾曲ポリイミド発泡成形体の製造方法、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体

出願人 株式会社アイ.エス.テイ
発明者 森内幸司濱信幸武田泰昭田山紘介
出願日 2010年11月2日 (10年0ヶ月経過) 出願番号 2011-539286
公開日 2013年3月28日 (7年7ヶ月経過) 公開番号 WO2011-055530
状態 未査定
技術分野 高分子物質の処理方法 多孔性物品の製造および廃物の回収・処理 プラスチック等の注型成形、圧縮成形 含窒素連結基の形式による高分子化合物一般
主要キーワード 中空半球 曲面金型 機械的接合法 部分円筒形 発泡ポリイミド ポリイミド発泡体 予備発泡体 部分球面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年3月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題・解決手段

本発明の課題は、製造コストを抑制しつつ、低い製造リスクで、断熱材や、防振材吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるようにすることにある。本発明に係る自己接着性ポリイミド発泡体は、自己接着性を有する。また、この自己接着性ポリイミド発泡体は、湾曲させることができる。このため、この自己接着性ポリイミド発泡体を利用すれば、複雑な形状を有するポリイミド発泡成形体を容易に成形することができると共に、発泡率が均一なポリイミド発泡成形体を得ることができる。

概要

背景

従前から「高温下、特に300度C以上の温度で使用することができる工業用断熱発泡成形体」として、ポリイミド発泡成形体が注目されている(例えば、特開2004−323715号公報)。

このようなポリイミド発泡成形体の成形方法としては、例えば、「発泡ポリイミド粉体ポリアミック酸とを混合し、その混合物型枠投入した後、加圧して焼成する方法(以下「粉体加圧成形法」という)(例えば、特開2004−323715号公報参照)」や、「金型でポリイミド予備発泡体加熱加圧する方法(以下「発泡体加圧成形法」という)(例えば、特開2002−374593号公報参照)」、「凸部を有する第1ポリイミド発泡体と、凸部に対応する凹部を有する第2ポリイミド発泡体とを予め作製しておき、その凸部を凹部に嵌め込んで所望の形状のポリイミド発泡体を得る方法(以下「機械的接合法」という)(例えば、特開2004−143378号公報参照)」等が過去に提案されている。

概要

本発明の課題は、製造コストを抑制しつつ、低い製造リスクで、断熱材や、防振材吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるようにすることにある。本発明に係る自己接着性ポリイミド発泡体は、自己接着性を有する。また、この自己接着性ポリイミド発泡体は、湾曲させることができる。このため、この自己接着性ポリイミド発泡体を利用すれば、複雑な形状を有するポリイミド発泡成形体を容易に成形することができると共に、発泡率が均一なポリイミド発泡成形体を得ることができる。

目的

本発明の課題は、製造コストを抑制しつつ、低い製造リスクで、断熱材や、防振材、吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるようにすることにある

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

請求項2

自己接着したときにISO19262009(硬質発泡プラスチック引張特性の測定)により測定される引張剥離強度が0.02MPa以上となる自己接着性を有する請求項1に記載のポリイミド発泡体。

請求項3

湾曲させることができる請求項1または2に記載のポリイミド発泡体。

請求項4

200度C以上のガラス転移点を有する請求項1から3のいずれかに記載のポリイミド発泡体。

請求項5

発泡構造を有する第1ポリイミド粉体と、付加型官能基を有する第2ポリイミド粉体とを備えるポリイミド粉体混合物

請求項6

前記第1ポリイミド粉体は、主としての構成単位を有するポリイミド樹脂から形成される請求項5に記載のポリイミド粉体混合物。

請求項7

発泡構造を有すると共に付加型官能基を有するポリイミド粉体。

請求項8

発泡構造を有する第1ポリイミド粉体と、付加型官能基を有する第2ポリイミド粉体とを混合してポリイミド粉体混合物を調製するポリイミド粉体混合物調製工程と、前記付加型官能基の一部または全部が残存するように前記ポリイミド粉体混合物を圧縮しながら加熱して前記第1ポリイミド粉体を結着させる圧縮加熱工程とを備える、ポリイミド発泡体の製造方法。

請求項9

発泡構造を有すると共に付加型官能基を有するポリイミド粉体を用意するポリイミド粉体用意工程と、前記付加型官能基の一部または全部が残存するように前記ポリイミド粉体を圧縮しながら加熱して前記ポリイミド粉体同士を結着させる圧縮加熱工程とを備える、ポリイミド発泡体の製造方法。

請求項10

付加型官能基を有する第2ポリイミド粉体を金型の表面に塗布する表面塗布工程と、発泡構造を有する第1ポリイミド粉体を前記金型に投入する粉体投入工程と、前記付加型官能基の一部または全部が残存するように前記第1ポリイミド粉体および前記第2ポリイミド粉体を圧縮しながら加熱して前記第1ポリイミド粉体を結着させる圧縮加熱工程とを備える、ポリイミド発泡体の製造方法。

請求項11

請求項1から4のいずれかに記載のポリイミド発泡体を重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記重ね合わせ工程における前記ポリイミド発泡体の重ね合わせ方向に沿って重ね合わせられた前記ポリイミド発泡体に荷重をかけながら前記ポリイミド発泡体を加熱して前記付加型官能基の反応させる加熱工程とを備える、積層ポリイミド発泡成形体の製造方法。

請求項12

請求項3に記載のポリイミド発泡体同士が接触するように複数の前記ポリイミド発泡体を曲面上に敷き詰める敷き詰め工程と、前記複数の前記ポリイミド発泡体を湾曲させて曲面に沿わせる湾曲変形工程と、湾曲された前記ポリイミド発泡体を加熱して前記付加型官能基を反応させる加熱工程とを備える、湾曲ポリイミド発泡成形体の製造方法。

請求項13

請求項1から4のいずれかに記載のポリイミド発泡体が複数積層されて一体化された積層ポリイミド発泡成形体。

請求項14

請求項3に記載のポリイミド発泡体が曲面に沿って複数配置されて一体化された湾曲ポリイミド発泡成形体。

技術分野

0001

本発明は、自己接着性を有するポリイミド発泡体(以下「自己接着性ポリイミド発泡体」という)に関する。また、本発明は、自己接着性ポリイミド発泡体の作製に用いられるポリイミド粉体合物およびポリイミド粉体にも関する。また、本発明は、自己接着性ポリイミド発泡体の製造方法にも関する。また、本発明は、自己接着性ポリイミド発泡体を用いた積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体の製造方法にも関する。また、本発明は、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体にも関する。

背景技術

0002

従前から「高温下、特に300度C以上の温度で使用することができる工業用断熱発泡成形体」として、ポリイミド発泡成形体が注目されている(例えば、特開2004−323715号公報)。

0003

このようなポリイミド発泡成形体の成形方法としては、例えば、「発泡ポリイミド粉体ポリアミック酸とを混合し、その混合物を型枠投入した後、加圧して焼成する方法(以下「粉体加圧成形法」という)(例えば、特開2004−323715号公報参照)」や、「金型でポリイミド予備発泡体加熱加圧する方法(以下「発泡体加圧成形法」という)(例えば、特開2002−374593号公報参照)」、「凸部を有する第1ポリイミド発泡体と、凸部に対応する凹部を有する第2ポリイミド発泡体とを予め作製しておき、その凸部を凹部に嵌め込んで所望の形状のポリイミド発泡体を得る方法(以下「機械的接合法」という)(例えば、特開2004−143378号公報参照)」等が過去に提案されている。

先行技術

0004

特開2002−374593号公報
特開2004−143378号公報
特開2004−323715号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、近年、産業界において比較的大きなサイズのポリイミド発泡成形体(以下「大型ポリイミド発泡成形体」という)が要望されつつある。このような大型ポリイミド発泡成形体は上述の粉体加圧成形法や、発泡体加圧成形法、機械的接合法等の既知の方法により製造することが可能であるが、これらの方法には次のような短所がある。

0006

粉体加圧成形法により均一な発泡率を有する大型ポリイミド発泡成形体を製造しようとすると、発泡ポリイミド粉体とポリアミック酸との混合物を比較的広いエリアに均等に分散させる必要がある。つまり、この分散作業を人手で行う場合には非常に大きな手間がかかってしまう。また、この分散作業を機械的に行おうとすると、設備投資が必要となってしまう。よって、粉体加圧成形法により均一な発泡率を有する大型ポリイミド発泡成形体を製造しようとすると、必然的に製造コストが高くなってしまう。また、作製された大型ポリイミド発泡成形体に一つでも欠陥があると、その大型ポリイミド発泡成形体を廃棄処理する必要があり、製造リスクが非常に高くなってしまう。

0007

また、発泡体加圧成形法により大型ポリイミド発泡成形体を製造しようとすると、大型ポリイミド発泡成形体に対応する大きなポリイミド予備発泡体を予め成形しておく必要があり、結局のところ粉体加圧成形法と同様の問題が生じる。

0008

また、機械的接合法では、容易に大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるが、単純な嵌め込みでポリイミド発泡成形体同士が接合されているに過ぎないため、接合箇所に隙間が生じやすい。このため、機械的接合法で作製されるポリイミド発泡成形体は、断熱材や、防振材吸音材として利用し難く、用途が非常に限られてしまう。

0009

本発明の課題は、製造コストを抑制しつつ、低い製造リスクで、断熱材や、防振材、吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるようにすることにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明の第1局面に係るポリイミド発泡体は、自己接着性を有する。なお、ここにいう「自己接着性」とは、複数の同一物同士が互いに接着することができる性質を意味する。また、本発明において、接着は通常、200度C以上の高温下で行われる。そして、この自己接着性は、ポリイミド発泡体の表面に露出する官能基、例えば、付加型官能基に起因すると考えられる。なお、ここにいう「付加型官能基」とは、例えば、アルケニル基や、アルキニル基アルケニレン基アルキニレン基などである。また、このようなポリイミド発泡体(以下「自己接着性ポリイミド発泡体」ということがある)を構成するポリイミド樹脂は、縮合型熱硬化性ポリイミド樹脂や付加型熱硬化性ポリイミド樹脂等の熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とすることが好ましいが、本発明の趣旨を損ねない範囲で熱可塑性ポリイミド樹脂添加物を含有してもかまわない。

0011

なお、縮合型熱硬化性ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸エステルジアミンとを加熱することにより得られる。なお、テトラカルボン酸エステルは、対応するテトラカルボン酸二無水物アルコールエステル化することにより極めて簡単に得られる。なお、テトラカルボン酸二無水物のエステル化は50〜150度Cの温度で行うのが好ましい。

0012

また、テトラカルボン酸エステルを誘導形成するためのテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニルスルホン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス[3,4−(ジカルボキシフェノキシフェニルプロパン二無水物(BPADA)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物オキシジフタル酸無水物ODPA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホキシド二無水物、チオジフタル酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物や9,9−ビス[4−(3,4’−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物などが挙げられる。なお、これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。

0013

また、テトラカルボン酸エステルを誘導形成するためのアルコールとしては、メタノールエタノール1−プロパノール2−プロパノール、1−ブタノール2−ブタノール2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、シクロヘキサノール2−メトキシエタノール2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−イソプロポキシエタノール、2−ブトキシエタノールフェノール、1−ヒドロキシ2−プロパノン、4−ヒドロキシ−2−ブタノン、3−ヒドロキシ−2−ブタノン、1−ヒドロキシ−2−ブタノン、2−フェニルエタノール、1−フェニル−1−ヒドロキシエタン2−フェノキシエタノールなどが挙げられ、さらに1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、グリセロール、2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、2,2’−ジヒドロキシジエチルエーテル、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジオール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコールも挙げられる。なお、これらのアルコールは、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。
なお、テトラカルボン酸エステルは、他の方法、例えばテトラカルボン酸の直接エステル化によっても製造することができる。

0014

また、ジアミンとしては、パラフェニレンジアミンPPD)、メタフェニレンジアミン(MPDA)、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニル、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4、4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、2,2−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(33DDS)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(44DDS)、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(34ODA)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、1,5−ジアミノナフタレン、4,4’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、1,3−ビス(3−アミノフェノキシベンゼン(133APB)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(134APB)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPSM)、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンなどが挙げられる。これらのジアミンは、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。

0015

また、付加型熱硬化性ポリイミド樹脂は、例えば、極性溶媒中にテトラカルボン酸二無水物、ジアミンおよび付加型官能基を有するジカルボン酸無水物を既知の方法で投入することにより得られる。

0016

なお、テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、前述のテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。なお、これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。
また、ジアミンとしては、例えば、前述のジアミンなどが挙げられる。なお、これらのジアミンは、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。

0017

また、付加型官能基を有するジカルボン酸無水物としては、例えば、ナジック酸無水物(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)、マレイン酸無水物、マレイン酸無水物のアルキル誘導体(例えば、メチルマレイン酸無水物(シトラコン酸無水物)、ジメチルマレイン酸無水物)、イタコン酸無水物、2−オクテン−1−イルコハク酸無水物、4−フェニルエチニル無水フタル酸などが挙げられる。

0018

また、このような付加型熱硬化性ポリイミド樹脂としては、例えば、特開2000−219741号公報や特開2005−76032号公報等に記載されるものが挙げられる。

0019

そして、このような自己接着性ポリイミド発泡体を予め複数作製した後に、それらを接着させれば大型ポリイミド発泡成形を容易に製造することができる。つまり、自己接着性ポリイミド発泡体は小さくてもかまわない。このため、自己接着性ポリイミド発泡体の製造時において分散作業に大きな手間がかかることはなく、分散作業用の設備投資も必要ない。

0020

また、複数の自己接着性ポリイミド発泡体に対して厳密な品質管理を行っておけば、必然的に高品質な大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。また、仮に、大型ポリイミド発泡成形体の製造時に、欠陥を有する自己接着性ポリイミド発泡体が混入したとしても、その部分だけを後から切り出し、欠陥のない新たな自己接着性ポリイミド発泡体を嵌め込んで接着することによりその欠陥を治癒することができる。このため、自己接着性ポリイミド発泡体を利用すれば、製造リスクを低く抑えることができる。

0021

また、大型ポリイミド発泡成形体の製造に当たり、自己接着性ポリイミド発泡体同士が接着される。このため、大型ポリイミド発泡成形体に隙間ができることを防ぐことができる。したがって、このような自己接着性ポリイミド発泡体を利用すれば、断熱材や、防振材、吸音材として利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。

0022

つまり、この自己接着性ポリイミド発泡体を利用すれば、手間や設備コストをかけることなく、低い製造リスクで、断熱材や、防振材、吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。

0023

また、通常、ポリイミド粉体からポリイミド発泡成形体を型成形すると、型底側の発泡密度が高くなる傾向がある。これに対し、自己接着性ポリイミド発泡体を薄型に成形しておき、それらを積層して接着すれば、全体に均一な発泡密度を有するポリイミド発泡成形体(大型でなくてもかまわない)を得ることができる。

0024

本発明の第2局面に係るポリイミド発泡体は、第1局面に係るポリイミド発泡体であって、自己接着したときにISO 1926 2009(Rigid cellular plastics - Determination of tensile properties、硬質発泡プラスチック引張特性の測定)により測定される引張剥離強度が0.02MPa以上となる自己接着性を有する。なお、この引張剥離強度は0.08MPa以上であることが好ましく、0.2MPa以上であることがより好ましく、0.4MPa以上であることがさらに好ましく、1.0MPa以上であることがさらに好ましい。なお、この引張剥離強度は、基本的には高ければ高いほどよい。また、引張剥離弾性率は23MPa以上であることが好ましく、24MPa以上であることがより好ましく、26MPa以上であることがさらに好ましく、28MPa以上であることがさらに好ましい。なお、この引張剥離弾性率は、基本的には高ければ高いほどよい。

0025

このため、この自己接着性ポリイミド発泡体は、良好な自己接着性を示すことができる。
本発明の第3局面に係るポリイミド発泡体は、第1局面または第2局面に係るポリイミド発泡体であって、湾曲させることができる。

0026

このため、このポリイミド発泡体を利用すれば、発泡率(発泡密度)をほとんど変化させることなく円筒形や、中空半球形(ドーム形)、その他比較的複雑な形状の大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。

0027

本発明の第4局面に係るポリイミド発泡体は、第1局面から第3局面のいずれかに係るポリイミド発泡体であって、200度C以上のガラス転移点を有する。なお、ガラス転移点は、220度C以上であることがより好ましく、240度C以上であることがさらに好ましく、260度C以上であることがさらに好ましい。高温環境においても変形量の少ない大型ポリイミド発泡成形体を製造することができるからである。
このため、このポリイミド発泡体を利用すれば、高温環境においても変形量の少ない大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。

0028

本発明の第5局面に係るポリイミド粉体混合物は、第1ポリイミド粉体および第2ポリイミド粉体を備える。第1ポリイミド粉体は、発泡構造を有する。第2ポリイミド粉体は、付加型官能基を有する。なお、ここで、第1ポリイミド粉体は縮合型熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とすることが好ましく、第2ポリイミド粉体は付加型熱硬化性ポリイミド樹脂を主成分とするのが好ましい。また、ここで、第2ポリイミド粉体は、第1ポリイミド粉体のバインダーとして機能すると共に、ポリイミド粉体混合物から得られるポリイミド発泡体に自己接着性を付与する。また、このポリイミド粉体混合物には、本発明の趣旨を損ねない範囲で熱可塑性ポリイミド樹脂や添加物が混合されてもかまわない。
このため、粉体加圧成形法によりこのポリイミド粉体混合物から自己接着性ポリイミド発泡体を製造することができる。

0029

本発明の第6局面に係るポリイミド粉体混合物は、第5局面に係るポリイミド粉体混合物であって、第1ポリイミド粉体は主として式(I)で示される構成単位を有するポリイミド樹脂から形成される。

0030

0031

上記化学構造を形成するためのモノマーは非常に安価である。このため、このポリイミド粉体混合物を利用すれば、大型ポリイミド発泡成形体の製造において原料コストを抑えることができる。

0032

本発明の第7局面に係るポリイミド粉体は、発泡構造を有すると共に付加型官能基を有する。なお、このようなポリイミド粉体は、例えば、テトラカルボン酸エステルとジアミンとの混合溶液中に上述の付加型官能基を有するジカルボン酸無水物を添加した後、その混合溶液中の固形分を既知の方法で発泡粉末化することによって製造することができる。
このため、粉体加圧成形法によりこのポリイミド粉体から自己接着性ポリイミド発泡体を製造することができる。

0033

本発明の第8局面に係るポリイミド発泡体の製造方法は、ポリイミド粉体混合物調製工程および圧縮加熱工程を備える。ポリイミド粉体混合物調製工程では、発泡構造を有する第1ポリイミド粉体と、付加型官能基を有する第2ポリイミド粉体とが混合されてポリイミド粉体混合物が調製される。圧縮加熱工程では、付加型官能基の一部または全部が残存するようにポリイミド粉体混合物が圧縮されながら加熱されて第1ポリイミド粉体が結着される。

0034

このため、このポリイミド発泡体の製造方法では、第2ポリイミド粉体をバインダーとして機能させて第1ポリイミド粉体を結着させると共に、第2ポリイミド粉体によりポリイミド発泡体に自己接着性を付与することができる。

0035

本発明の第9局面に係るポリイミド発泡体の製造方法は、ポリイミド粉体用意工程および圧縮加熱工程を備える。ポリイミド粉体用意工程では、発泡構造を有すると共に付加型官能基を有するポリイミド粉体が用意される。圧縮加熱工程では、付加型官能基の一部または全部が残存するようにポリイミド粉体が圧縮されながら加熱されてポリイミド粉体同士が結着される。
このため、このポリイミド発泡体の製造方法では、ポリイミド粉体同士が互いに結着すると共に、ポリイミド発泡体に自己接着を付与することができる。

0036

本発明の第10局面に係るポリイミド発泡体の製造方法は、表面塗布工程、粉体投入工程および圧縮加熱工程を備える。表面塗布工程では、付加型官能基を有する第2ポリイミド粉体が金型の表面に塗布される。粉体投入工程では、発泡構造を有する第1ポリイミド粉体が金型に投入される。圧縮加熱工程では、付加型官能基の一部または全部が残存するように第1ポリイミド粉体および第2ポリイミド粉体が圧縮されながら加熱されて第1ポリイミド粉体が結着される。なお、ここで、第1ポリイミド粉体には、ポリアミック酸粉体等の耐熱性バインダー樹脂が混入されていてもかまわない。

0037

このため、このポリイミド発泡体の製造方法では、少量の第2ポリイミド粉体によりポリイミド発泡体に自己接着性を付与することができる。したがって、第2ポリイミド粉体が高価な原料から構成されている場合には、ポリイミド発泡体の製造原価を抑えることができる。

0038

本発明の第11局面に係る積層ポリイミド発泡成形体の製造方法は、重ね合わせ工程および加熱工程を備える。重ね合わせ工程では、上記第1局面から第4局面のいずれかに係るポリイミド発泡体が重ね合わせられる(積層される)。加熱工程では、重ね合わせ工程におけるポリイミド発泡体の重ね合わせ方向に沿って重ね合わせられたポリイミド発泡体に荷重かけられながらそのポリイミド発泡体が加熱され付加型官能基が反応させられる。

0039

通常、ポリイミド粉体からポリイミド発泡成形体を型成形すると、型底側の発泡密度が高くなる傾向がある。これに対し、この積層ポリイミド発泡成形体の製造方法を利用すれば、全体に均一な発泡密度を有するポリイミド発泡成形体を得ることができる。

0040

本発明の第12局面に係る湾曲ポリイミド発泡成形体の製造方法は、敷き詰め工程、湾曲変形工程および加熱工程を備える。敷き詰め工程では、上記第3局面に係るポリイミド発泡体同士が接触するように複数のポリイミド発泡体が曲面上に敷き詰められる。湾曲変形工程では、複数のポリイミド発泡体が湾曲されて曲面に沿わせられる。なお、この湾曲変形工程では、ポリイミド発泡体に熱がかけられてもかまわない。加熱工程では、湾曲されたポリイミド発泡体が加熱されて付加型官能基が反応させられる。

0041

このため、このポリイミド発泡成形体の製造方法を利用すれば、発泡率(発泡密度)をほとんど変化させることなく円筒形や、中空半球形、その他比較的複雑な形状の大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。

0042

本発明の第13局面に係る積層ポリイミド発泡成形体は、第1局面から第4局面のいずれかに係るポリイミド発泡体が複数積層されて一体化されている。なお、このような積層ポリイミド発泡成形体には、継ぎ目シーム)が観察される。また、このような積層ポリイミド発泡成形体は、第11局面に係る積層ポリイミド発泡成形体の製造方法によって得られる。

0043

通常、ポリイミド粉体からポリイミド発泡成形体を型成形すると、型底側の発泡密度が高くなる傾向がある。これに対し、この積層ポリイミド発泡成形体は、全体に均一な発泡密度を有する。

0044

本発明の第14局面に係る湾曲ポリイミド発泡成形体は、第3局面に係るポリイミド発泡体が曲面に沿って複数配置されて一体化されている。なお、このような積層ポリイミド発泡成形体には、継ぎ目(シーム)が観察される。また、このような湾曲ポリイミド発泡成形体は、第12局面に係る湾曲ポリイミド発泡成形体の製造方法により得られる。
このため、この湾曲ポリイミド発泡成形体は、大型な特殊用途にも適用することができる。

図面の簡単な説明

0045

実施例1に係るポリイミド予備発泡体の斜視図である。
実施例1に係る湾曲ポリイミド発泡成形体の斜視図である。

0046

以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。

0047

(1)原料

0048

主な原料として株式会社I.S.T製の発泡ポリイミド前駆体粉体SKYBOND(登録商標)7271と、付加型官能基を有するポリイミド粉体とを用意した。

0049

なお、SKYBOND(登録商標)7271は、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸エステルとメタフェニレンジアミンとのエタノール溶液加熱発泡させた後に粉砕して得られるものである。なお、ここで、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸エステルとメタフェニレンジアミンとのモル比は、およそ1:1である。

0050

また、付加型官能基を有するポリイミド粉体は、極性溶媒中に3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンおよびメチルマレイン酸無水物(シトラコン酸無水物)を投入して反応させた後、極性溶媒を除去すると共にイミド化し、粉末化することにより得られる。なお、ここで、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、メチルマレイン酸無水物(シトラコン酸無水物)のモル比はおよそ1:1:1:2である。
(2)発泡ポリイミド粉体の調製

0051

40gのSKYBOND(登録商標)7271を圧縮して直径16cmの円盤状のペレットを作製した後、内部温度を200度Cに設定した炉の中にこのペレットを投入して発泡体を得た。そして、この発泡体を360度Cで35分間加熱処理した後に炉から取り出してミルで粉砕し、発泡ポリイミド粉体を得た。
(3)混合粉体の調製
2.025gの発泡ポリイミド粉体に0.506gの付加型官能基を有するポリイミド粉体を加えてよくかき混ぜ、混合粉体を得た。
(4)ポリイミド予備発泡体の成形

0052

45mmx45mmx100mmの内部寸法を有するアルミ枠体内に混合粉体を投入した後、混合粉体の厚みが5mmになるまで混合粉体を圧縮した。そして、混合粉体を先の通り圧縮したまま、その混合粉体を炉に投入して300度Cで2時間加熱して、45mmx45mmx100mmの大きさを有するポリイミド予備発泡体(図1参照)を得た。
(5)ポリイミド予備発泡体のガラス転移点の測定

0053

セイコーインスツルメンツ動的弾性測定装置DMS6100を用いてポリイミド予備発泡体の動的粘弾性測定を行ったところ、このポリイミド予備発泡体は、284度Cにガラス転移点を示すことが明らかとなった。なお、測定条件は、以下の通りである。
測定モード:曲げ測定モード
周波数:1Hz
昇温速度:2度C/分

0054

また、ガラス転移点は、弾性率曲線低温側直線部分の外挿接線と、ガラス転移領域の曲線の最大勾配接線との交点とした。また、このポリイミド予備発泡体は、ガラス転移点以上の温度で弾性率が大きく低下していた。
(6)湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形

0055

部分円筒面を有する曲面金型曲率半径=31mm)にポリイミド予備発泡体を置き、そのポリイミド予備発泡体に2.5Nの荷重を加えながらポリイミド予備発泡体を段階的に加熱したところ、310度Cで曲面金型の形状に沿って湾曲した。そして、このポリイミド予備発泡体を335度Cで4時間加熱して、部分円筒形(曲率半径=31mm)の湾曲ポリイミド発泡成形体(図2参照)を得た。
(7)ポリイミド発泡成形体のガラス転移点および曲げ弾性率の測定

0056

ポリイミド予備発泡体を335度Cで4時間加熱処理して平板形のポリイミド発泡成形体を得た後、そのポリイミド発泡成形体の動的粘弾性測定を行ったところ、このポリイミド発泡成形体は、301度Cにガラス転移点を示し、室温で80MPaの曲げ弾性率を示すことが明らかとなった。
(8)積層ポリイミド発泡成形体の成形

0057

ポリイミド予備発泡体を積み重ね、その積層ポリイミド予備発泡体に積み重ね方向に沿って約120g/cm2の荷重をかけながらその積層ポリイミド予備発泡体を335度Cで4時間加熱処理して、積層ポリイミド発泡成形体を得た。そして、この積層ポリイミド発泡成形体を観察したところ、ポリイミド予備発泡体が互いに強固に接着していた。
(9)湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形

0058

部分球面を有する曲面金型にポリイミド予備発泡体を敷き詰めた後、そのポリイミド予備発泡体に荷重を加えながら310度Cまで段階的に加熱し、310度Cで10分間、そのポリイミド予備成形体を保持した。そして、そのポリイミド予備成形体をさらに335度Cで4時間加熱処理して、湾曲ポリイミド発泡成形体を得た。そして、この湾曲ポリイミド発泡成形体を観察したところ、ポリイミド予備成形体が互いに強固に接着していた。
(10)ポリイミド予備発泡体の接着力の測定
同サイズの二つの四角柱状のポリイミド予備発泡体の軸方向の端面同士を突き合わせた後、その二つのポリイミド予備発泡体に軸方向に沿って約120g/cm2の荷重をかけながらそのポリイミド予備発泡体を335度Cで4時間加熱処理して、ISO 1926 2009(Rigid cellular plastics - Determination of tensile properties、硬質発泡プラスチック−引張特性の測定)に準拠する形状の試験片を作製した。そして、ISO 1926 2009に準拠してこの試験片の引張剥離強度および引張剥離弾性率を測定した。その結果、この試験片の引張剥離強度は0.243MPaであり、引張剥離弾性率は23.94MPaであった。

0059

「(4)ポリイミド予備発泡体の成形」において加熱温度を300度Cから275度Cに代えた以外は、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形、積層ポリイミド発泡成形体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形を行い、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体およびポリイミド発泡成形体のガラス転移点の測定を行った。

0060

なお、本実施例においても、ポリイミド予備発泡体、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)は良好に成形された。
また、ポリイミド予備発泡体は280度Cにガラス転移点を示し、ポリイミド発泡成形体は301度Cにガラス転移点を示した。

0061

「(4)ポリイミド予備発泡体の成形」において加熱処理条件を「300度Cで2時間」から「240度Cで30分」に代えた以外は、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形、積層ポリイミド発泡成形体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形を行い、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体およびポリイミド発泡成形体のガラス転移点の測定ならびにポリイミド予備発泡体の接着力の測定を行った。

0062

なお、本実施例においても、ポリイミド予備発泡体、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)は良好に成形された。
また、ポリイミド予備発泡体は270度Cにガラス転移点を示し、ポリイミド発泡成形体は301度Cにガラス転移点を示した。また、本実施例のポリイミド予備発泡体から作製された試験片の引張剥離強度は1.0MPa以上であり、引張剥離弾性率は23.13MPaであった。

0063

「(1)原料」において付加型官能基を有するポリイミド粉体を、極性溶媒中に2,3,3',4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、メタフェニレンジアミンおよび4−フェニルエチニルフタル酸無水物を投入して反応させた後、極性溶媒を除去すると共にイミド化し、粉末化することによりを調製し(2,3,3',4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、メタフェニレンジアミン、4−フェニルエチニルフタル酸無水物のモル比はおよそ1:1:1:2)、「(7)ポリイミド発泡成形体のガラス転移点および曲げ弾性率の測定」においてポリイミド予備発泡体の熱処理条件を「335度Cで4時間」から「370度Cで1時間」に代えた以外は、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形、積層ポリイミド発泡成形体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形を行い、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体およびポリイミド発泡成形体のガラス転移点の測定を行った。

0064

なお、本実施例においても、ポリイミド予備発泡体、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)は良好に成形された。
また、ポリイミド予備発泡体は290度Cにガラス転移点を示し、ポリイミド発泡成形体は307度Cにガラス転移点を示した。

0065

「(8)積層ポリイミド発泡成形体の成形」において積み重ね方向の荷重を約120g/cm2から約40g/cm2に代え、「(10)ポリイミド予備発泡体の接着力の測定」において軸方向の荷重を約120g/cm2から約40g/cm2に代えた以外は、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形、積層ポリイミド発泡成形体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形を行い、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体およびポリイミド発泡成形体のガラス転移点の測定ならびにポリイミド予備発泡体の接着力の測定を行った。

0066

なお、本実施例においても、ポリイミド予備発泡体、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)は良好に成形された。
また、ポリイミド予備発泡体は284度Cにガラス転移点を示し、ポリイミド発泡成形体は301度Cにガラス転移点を示した。また、本実施例のポリイミド予備発泡体から作製された試験片の引張剥離強度は0.088MPa以上であり、引張剥離弾性率は24.29MPaであった。

0067

「(8)積層ポリイミド発泡成形体の成形」において積み重ね方向の荷重を約120g/cm2から約200g/cm2に代え、「(10)ポリイミド予備発泡体の接着力の測定」において軸方向の荷重を約120g/cm2から約200g/cm2に代えた以外は、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)の成形、積層ポリイミド発泡成形体の成形、湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)の成形を行い、実施例1と同様にしてポリイミド予備発泡体およびポリイミド発泡成形体のガラス転移点の測定ならびにポリイミド予備発泡体の接着力の測定を行った。

実施例

0068

なお、本実施例においても、ポリイミド予備発泡体、湾曲ポリイミド発泡成形体(単体)、積層ポリイミド発泡成形体および湾曲ポリイミド発泡成形体(集合体)は良好に成形された。
また、ポリイミド予備発泡体は284度Cにガラス転移点を示し、ポリイミド発泡成形体は301度Cにガラス転移点を示した。また、本実施例のポリイミド予備発泡体から作製された試験片の引張剥離強度は0.407MPa以上であり、引張剥離弾性率は28.52MPaであった。

0069

本発明に係るポリイミド発泡体を利用すれば、手間や設備コストをかけることなく、低い製造リスクで、断熱材や、防振材、吸音材としても利用することができる大型ポリイミド発泡成形体を製造することができる。したがって、このポリイミド発泡体は、宇宙航空産業分野で必要とされている大型ポリイミド発泡成形体の製造に非常に有用である。

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