JP2006265424A - 制振材用フェノール樹脂成形材料、およびこれを成形してなる制振材 - Google Patents

Abstract

【課題】 本来の要求特性を維持しつつ、優れた制振性、防音性を有する成形品を得ることができるフェノール樹脂成形材料及びこれを成形してなる制振材を提供する。
【解決手段】 （ａ）フェノール樹脂、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維、及び（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーを含有することを特徴とし、好ましくは、前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの混合重量比率は、８０：２０〜５０：５０であり、更に好ましくは、前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの合計含有量は、成形材料全体に対して、２５〜６０重量％である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、制振材用フェノール樹脂成形材料、およびこれを成形してなる制振材に関するものである。

従来、自動車や産業機械或いは家電製品などに使用されるモーター部品や、それらの周辺部品において振動や騒音を低減或いは防止するために、制振性や防音性を付与する方法として制振鋼板を用いたり、或いはゴムやエラストマーを貼り付けたり、金属部品を樹脂製部品に置き換えたりする方法が一般的であった。制振鋼板を用いる場合、それ自身コストが高く、また加工性の面からも微細な構造を有する部分への適用は難しく、適用できる範囲が限定されてしまうという欠点があった。また、ゴムやエラストマーを貼り付ける方法も、加工工数や部品点数が増えるため、コストアップの要因となる。

一方、制振性が必要な部品を金属部品から樹脂製部品に置き換えると、金属部品に比べ大幅に制振効果が向上することが知られており、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂或いはＰＰＳなどの熱可塑性樹脂製のギヤケースやブラシホルダー、エンドブラケットが使用されている。しかしながら、より一層の制振性或いは防音性を付与するためには、樹脂製部品にゴムやエラストマーを貼り付けた設計をせざるを得ないのが現状である。

樹脂製部品の制振性に関しては、弾性率が低いほど制振効果が高いことが知られている。このため、有機充填材を配合した成形材料の成形品は、優れた制振効果を発揮するが、耐熱性や機械的強度、寸法安定性、寸法精度の面で無機充填材を配合した成形材料に比べ、大幅に劣ることから、実際にはモーター部品やその周辺部品へ適用することは難しいのが現状である。そのため、このような樹脂製部品には耐熱性、機械的強度、寸法精度、寸法安定性に優れる無機充填材配合の成形材料が使用されている。このような材料を低弾性率化させるために、エラストマーやゴムを配合させることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、エラストマーやゴムを配合すると弾性率が低下するために、高温下での機械的強度が低下したり、寸法精度や寸法安定性が悪化したりと機構部品材料としての性能が低下する問題があり、更なる改良が望まれていた。

特許第３０３４８８６号公報

本発明の目的は、本来の要求特性を維持しつつ、制振性、防音性に優れた成形品が得られるフェノール樹脂成形材料、及びこれを成形してなる制振材を提供することである。

このような目的は、以下の（１）〜（５）に記載の本発明により達成される。
（１）（ａ）フェノール樹脂、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維、及び（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーを含有することを特徴とする、制振材用フェノール樹脂成形材料。
（２）前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの混合重量比率は、８０：２０〜５０：５０である（１）に記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
（３）前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの合計含有量は、成形材料全体に対して、２５〜６０重量％である（１）又は（２）に記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
（４）前記（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーの含有量は、成形材料全体に対して、１０〜３０重量％である（１）〜（３）のいずれかに記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の制振材用フェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とする制振材。

本発明によれば、本来の要求特性を維持しつつ、制振性、防音性に優れた成形品を成形することができる。
また、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの混合重量比率を、８０：２０〜５０：５０とすることで、特に機械的強度と制振性の両立を図ることができる。
更に、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの合計含有量を、成形材料全体に対して、２５〜６０重量％とすることで、特に上記効果を更に向上させることができる。
また、本発明によれば、制振性、防音性に優れた制振材を得ることができる。

本発明は、（ａ）フェノール樹脂、（ｂ）ガラス繊維、及び（ｃ）カップリング剤処理をしていないミルドファイバーを含有することを特徴とする制振材用フェノール樹脂成形材料であり、これを成形してなる制振材である。

まず、本発明の制振材用フェノール樹脂成形材料（以降、単に「成形材料」ということがある）について説明する。
本発明の成形材料は、（ａ）フェノール樹脂を用いる。
本発明の成形材料に用いる（ａ）フェノール樹脂は、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール形樹脂が挙げられるが、ノボラック型フェノール樹脂が成形性、コストの面で好ましい。

また通常、ノボラック型フェノール樹脂を用いた場合は、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンの含有量は、ノボラック樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部使用することが好ましい。更に好ましくは、ノボラック樹脂１００重量部に対して１３〜２０重量部である。上記下限値未満では成形時の硬化に時間を必要とし、また上記上限値を超えると成形品にフクレを生じさせてしまう。

本発明の成形材料に用いる（ａ）フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、（ヘキサメチレンテトラミンを用いる場合はそれも含めて）成形材料全体に対して、２０〜６０重量％であることが好ましい。更に好ましくは３０〜５０重量％である。フェノール樹脂の含有量が上記下限値未満では、成形材料の生産が困難となるばかりか、材料の流動性が低下するために成形が困難になるといった問題が生じることがある。上記上限値を超えると、成形収縮や後収縮による寸法変化が大きくなるため、所定の成形寸法を維持するのが難しい場合がある。

本発明の成形材料は、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維を配合することを特徴とする。これにより、機械的強度を付与することができる。
本発明の成形材料に用いる（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維は、特に限定されないが、平均繊維径が１０〜１５μｍ、平均繊維長が１〜３ｍｍのもので、表面をアミノシランなどのカップリング剤で表面処理されているものが好ましい。表面処理がなされていることにより、樹脂との密着が向上し、成形品としての機械的強度が向上する。また、ガラス繊維は取り扱いのし易さから、チョップドストランドであることが好ましい。

上記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維の含有量は、成形材料全体に対して１５〜５０重量％であることが好ましく、２５〜４０重量％であることがさらに好ましい。上記下限値未満では、強度不足となることがある。上記上限値を超えると、剛性が高すぎて制振性が劣ることがある。

本発明の成形材料は、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーを配合することを特徴とする。この（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーを用いることにより、制振性を付与することができる。この理由は明らかではないが、通常、ミルドファイバーの表面は非常に平滑で、しかもカップリング剤による表面処理をしていないために、樹脂との化学的な結合力は小さく、本発明の成形材料の成形品に振動を与えたときに樹脂とミルドファイバーの間に摩擦が生じ、このとき発生する振動エネルギーが摩擦による熱エネルギーに変換され、振動が減衰されるものと考えられる。

本発明の成形材料に用いる（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとしては特に限定されないが、平均繊維径６〜１３μｍ、平均繊維長０．１〜０．３ｍｍ程度のものが好ましい。

本発明の成形材料に用いる（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーの含有量は、成形材料全体に対して１０〜３０重量％であることが好ましい。更に好ましくは１５〜２５重量％である。上記下限値未満では、制振効果が乏しくなることがある。上記上限値を超えると、機械的強度が低下することがある。

上記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と上記（ｃ）カップリング未剤処理ミルドファイバーとの混合重量比率は、８０：２０〜５０：５０であることが好ましい。更に好ましくは、７０：３０〜６０：４０である。上記混合重量比率の範囲にすることで、樹脂との密着力が大きいカップリング剤処理済ガラス繊維による効果と、カップリング剤未処理のミルドファイバーによる樹脂との摩擦の発生の効果により、特に機械的強度と制振性の両立を図ることができる。

上記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、上記（ｃ）カップリング未剤処理ミルドファイバーとを合計した含有量は、成形材料全体に対して２５〜６０重量％であることが好ましい。さらに好ましくは３０〜５５重量％である。ガラス繊維の含有量が、上記下限値未満では機械的強度が不十分となることがあり、上記上限値を超えると、材料化が困難だったり、材料としての流動性が十分得られなかったりすることがある。

本発明の成形材料には、上記（ａ）〜（ｃ）成分のほか、充填材を配合することができる。これにより、目的とする成形品に要求される機械的特性、電気的特性などを付与することができる。
本発明の成形材料に用いられる充填材としては特に限定されないが、例えば、木粉、パルプ粉、各種繊維粉砕物、フェノール樹脂積層板、成形品の粉砕物などの有機充填材や、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、ガラス、タルク、クレー、マイカ、炭酸カルシウム、カーボンなどの無機粉末を１種類以上用いることができる。また、本発明のフェノール樹脂成形材料には、本発明の目的を損なわない範囲で、更に滑剤、着色剤、効果促進剤、難燃剤などの各種添加剤を適宜配合することができる。

本発明の成形材料は通常の方法により製造される。即ち、上記の各成分を所定の配合割合で混合し、加熱ロール、コニーダ、二軸押し出し機などを使用して溶融混練した後に冷却、粉砕することにより得られる。

次に、本発明の成形材料を成形してなる制振材について説明する。本発明の制振材はこれまで説明したフェノール樹脂成形材料を、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形などの通常の成形方法により成形して得られ、優れた制振性、防音性を有していることから、自動車用、汎用機械用、家庭電化製品用及び周辺機器用の部品として好適である。

本発明の制振材を成形する場合には、通常の成形条件を適用することができる。
例えば射出成形により成形する場合は、金型温度１７５℃、シリンダ先端温度９０℃、硬化時間２分間の条件で実施することができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

１．成形材料の製造
（実施例１）
成形材料全体に対して、フェノール樹脂４０重量％、ヘキサメチレンテトラミン７重量％、カップリング剤処理済ガラス繊維３０重量％、カップリング剤未処理ミルドファイバー２０重量％、硬化助剤１重量％、離型剤１重量％、着色剤１重量％を配合し、約９０℃の加熱ロールで約５分間混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。

（実施例２）
カップリング剤処理済ガラス繊維を４０重量％に増量、カップリング剤未処理ミルドファイバーを１０重量％に減量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（実施例３）
フェノール樹脂を３６重量％に減量、ヘキサメチレンテトラミンを６重量％に減量、炭酸カルシウム５重量％を追加配合した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（実施例４）
フェノール樹脂を１９重量％に減量、ヘキサメチレンテトラミンを３重量％に減量、カップリング剤未処理ミルドファイバーを２５重量％に増量、マイカ１０重量％を追加配合した以外は、実施例２と同様にして成形材料を得た。

（比較例１）
成形材料全体に対して、フェノール樹脂４０重量％、ヘキサメチレンテトラミン７重量％、カップリング剤処理済ガラス繊維５０重量％、カップリング剤未処理ミルドファイバーを配合せず、硬化助剤１重量％、離型剤１重量％、着色剤１重量％を配合し、約９０℃の加熱ロールで約５分間混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。

（比較例２）
カップリング剤処理済ガラス繊維を４０重量％に減量、ＮＢＲを１０重量％追加配合した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。

（比較例３）
カップリング剤処理済ガラス繊維を３０重量％に減量、表面処理ミルドファイバーを２０重量％追加配合した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。

（比較例４）
カップリング剤処理済ガラス繊維の代わりにカップリング剤未処理ミルドファイバーを配合した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。

実施例及び比較例の原材料配合を、表１に示す。表中の数字は重量％を示す。

（使用した原料）
（１）フェノール樹脂：住友ベークライト社製「ＰＲ−５０７３１」（ノボラック型フェノール樹脂）
（２）ヘキサメチレンテトラミン：住友精化社製 ウロトロピン
（３）カップリング剤処理済ガラス繊維：日本板硝子社製 ＲＥＳ（繊維長１〜３ｍｍ、繊維径１０〜１３μｍ）
（４）カップリング剤未処理ミルドファイバー：日東紡績社製 ミルドファイバー （繊維長０．１ｍｍ、繊維径１３μｍ）
（５）表面処理ミルドファイバー：日本板硝子社製 ミルドファイバー （繊維長０．１ｍｍ、繊維径１３μｍ）
（６）炭酸カルシウム：日東粉化社製 ＳＳ８０
（７）マイカ：クラレ社製 マイカ２００ＨＫ
（８）ＮＢＲ：ＪＳＲ社製 ＰＮＣ−３８
（９）離型剤：ステアリン酸
（１０）着色剤：カーボンブラック
（１１）硬化助剤：酸化マグネシウム

２．制振材の製造
実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、下記の成形方法、成形条件により、１０×１２５×１ｍｍの制振材を成形した。
（１）成形方法：射出成形
（２）射出成形の条件
金型温度：１７５℃
硬化時間：１分間
シリンダ温度設定：先端９０℃／末端５０℃

３．評価方法
（１）曲げ強さ、曲げ弾性率
上記制振材の成形と同様の成形条件で評価用試料を作成し、ＪＩＳ Ｋ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験法」に準拠して測定した。

（２）寸法変化
上記制振材の成形と同様の成形条件で、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤形状の評価用試料を作成し、直径方向の変化率（１５０℃、１０００時間後）を測定した。

（３）振動減衰特性
上記で得られた制振材に、重さ０．４５ｇの鉄球を落下させ、このときの振幅の半減期（ｍｓ）を測定した。

表１の結果から明らかのように、カップリング剤処理済ガラス繊維及び、カップリング剤未処理ミルドファイバーを併用した本発明の成形材料から得られた実施例１〜４の成形品は、両者を併用しなかった比較例１〜４に比較して、機械的強度及び寸法変化率を実用レベルに維持しつつ、優れた制振性を得ることができた。

本発明の成形材料から得られる成形品は、本来の要求特性を維持しつつ、優れた制振性、防音性を得ることができ、これを成形してなる制振材は、自動車用部品、汎用機械部品、家庭電化製品用部品等のモーター周辺部へ好適に適用されるものである。

Claims (5)

1. （ａ）フェノール樹脂、（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維、及び（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーを含有することを特徴とする、制振材用フェノール樹脂成形材料。
2. 前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの混合重量比率は、８０：２０〜５０：５０である請求項１に記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
3. 前記（ｂ）カップリング剤処理済ガラス繊維と、（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーとの合計含有量は、成形材料全体に対して、２５〜６０重量％である請求項１又は２に記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
4. 前記（ｃ）カップリング剤未処理ミルドファイバーの含有量は、成形材料全体に対して、１０〜３０重量％である請求項１〜３のいずれかに記載の制振材用フェノール樹脂成形材料。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の制振材用フェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とする制振材。