JP3938477B2 - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、機械的強度に優れたフェノール樹脂成形材料に関するものである。本発明の成形材料は例えば、自動車用機構部品、電装部品などを成形するのに好適に用いられる。
【0002】
【従来の技術】
フェノール樹脂成形材料は、耐熱性、強度、寸法安定性、耐薬品性等が優れるため、従来金属が多く使用されていた部品の代替に広く検討されている。近年、部品形状の小型・複雑化に伴い、フェノール樹脂成形品の機械的強度の高性能化が必要不可欠となっている。しかし、従来のガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料では、この要求特性に対応することが困難となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来より機械的強度に優れた成形品を成形できるガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料を提供するものである。
【0004】
【問題を解決するための手段】
(1)フェノール樹脂とガラス繊維を必須成分として含有するガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料において、前記フェノール樹脂とガラス繊維の配合量は成形材料全体に対して、それぞれ30〜50重量%及び40〜60重量%であり、(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、(B)繊維径4〜7μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、及び(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維を含有し、ガラス繊維全体に対し、前記ガラス繊維(A)40〜80重量%を含有し、ガラス繊維(B)とガラス繊維(C)の含有量の重量比(B)/(C)が1〜4であることを特徴とするガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料。
【0005】
本発明者は、ガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料の高強度化について種々検討した結果、一般に使用されている(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維とともに、これとは繊維径の異なるガラス繊維、即ち(B)繊維径4〜7μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、及び(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維を併用することにより、具体的にはガラス繊維含有量全体に対し、前記ガラス繊維(A)を40〜80重量%含有し、ガラス繊維(B)とガラス繊維(C)の含有量の重量比(B)/(C)を1〜4とすることにより、ガラス繊維充填フェノール樹脂成形品の機械的強度が向上することを見いだしたものである。
【0006】
本発明の成形材料に用いられる原材料について説明する。本発明に使用されるフェノール樹脂としては固形ノボラック型フェノール樹脂、固形レゾール型フェノール樹脂などがあり、特に限定されない。ノボラック型フェノール樹脂を使用したときは、硬化剤として通常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配合量はノボラック型フェノール樹脂に対して、通常のフェノール樹脂成形材料と同様、10〜20重量%が好ましい。
【0007】
本発明においては、成形品に機械的強度を付与するために充填材としてガラス繊維を使用するが、かかるガラス繊維は一般に市販されている(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのチョップドストランド、(B)繊維径4〜7μm、繊維長1〜6mmのチョップドストランド、および(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのチョップドストランドを併用する。
【0008】
次に、本発明における前記配合物の配合量について説明する。フェノール樹脂の配合量は成形材料全体に対して30〜50重量%であることが好ましい。50重量%を越えると充分な寸法精度をもつ成形品が得られにくいことがある。また、30重量%未満では成形材料化が難しいか、あるいは成形材料化できても流動性に乏しく成形性に支障をきたすことがあるためこの範囲が最適である。
【0009】
また、ガラス繊維の配合量は成形材料全体に対して40〜60重量%であることが好ましい。ガラス繊維の配合量が40重量%未満では機械的強度の向上効果が小さくなることがある。一方で、60重量%を越えると、必然的に樹脂配合量が減少するために成形材料化が困難になったり、あるいは成形性が低下する傾向がある。
【0010】
本発明において、繊維径の異なる3種類のガラス繊維を併用する目的は、繊維径の異なったガラス繊維は樹脂に及ぼす補強効果が異なると考えられるためである。繊維径の大きなガラス繊維は表面積が大きくなることにより機械的強度の補強効果が大きくなるが、単独では使用できる繊維本数が減少するためその効果は小さくなる。また、繊維径の小さなガラス繊維は表面積が小さいものの、単位重量あたりの本数は多くなり、緻密に充填されるため補強効果が高い。
【0011】
従来の成形材料では、これらに対して中間的な径のガラス繊維を単独で使用することで、両方のもつ補強効果のバランスをとることを目的としていたが、さらに機械的強度の向上を図るためには、繊維径の異なる3種類のガラス繊維を併用することが有効であることを見いだした。本発明の成形材料においては、これらのガラス繊維の配合量はガラス繊維全体に対して(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維が40〜80重量%、(B)繊維径が4〜7μm、繊維長が1〜6mmのガラス繊維と(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維が合計で20〜60重量%であることが好ましく、さらに好ましくは(A)が60〜70重量%、(B)と(C)の合計が30〜40重量%である。また、(B)と(C)の併用比(B)/(C)は1〜4であることが好ましく、さらに好ましくは2〜3である。ガラス繊維(A)の配合量が前記上限を越えると、ガラス繊維(B)および(C)の配合量が減少するため、3種類のガラス繊維を使用することによる効果が小さくなる。一方、前記下限未満では機械的強度が小さくなることがある。さらに、ガラス繊維(B)と(C)の併用比が前記上限を越えたり、前記下限未満であると、ガラス繊維(B)と(C)の有する補強効果が小さくなる傾向がある。
【0012】
本発明のフェノール樹脂成形材料を製造する方法は、通常の方法が採用される。即ち、フェノール樹脂と3種類のガラス繊維を配合し、さらに必要に応じて硬化剤、硬化助剤、顔料、離型剤を加えて混合した後、ロール、コニーダ、二軸押出機等を使用して加熱溶融混練した後、冷却、粉砕することにより得られる。
【0013】
本発明のフェノール樹脂成形材料を成形する場合は、インジェクション成形、トランスファー成形、コンプレッション成形などの方法を用いることができる。トランスファー成形を適用する場合は、金型温度160〜180℃、硬化時間3〜5分の条件で成形することにより、目的とするフェノール樹脂成形品を得ることができる。
【0014】
【実施例】
以下に実施例及び比較例について説明する。表1に示した配合からなる材料を加熱ロールで混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。実施例及び比較例の配合と特性を表1に示す。表1に示す配合量は全て重量%を表す。特性評価用試験片はトランスファー成形により下記条件で成形し、評価方法は下記の通りである。
(成形条件)
(1)予熱温度:95〜100℃
(2)金型温度:170〜175℃
(3)硬化時間:3分
(評価方法)
(1)引張強度:JIS K6911による
(2)曲げ強度:JIS K6911による
【0015】
【表1】
(表の注)
(1)フェノール樹脂:住友デュレズ製 PR−50716
(2)ガラス繊維(A):日本板硝子製「RES」 チョップドガラス繊維、繊維径11μm、繊維長3mm
(3)ガラス繊維(B):日本板硝子製「RES」 チョップドガラス繊維、繊維径6μm、繊維長3mm
(4)ガラス繊維(C):日本板硝子製「RES」 チョップドガラス繊維、繊維径23μm、繊維長3mm
(5)離型剤:ステアリン酸
(6)顔料:カーボンブラック
【0016】
実施例1、2では、フェノール樹脂と3種類のガラス繊維を好ましい配合量及び配合比で使用したので、従来の方法である比較例1と比較して機械的強度に優れたものを得ることができた。特に実施例1では、前記原材料を最も好ましい配合量及び配合比で使用したので、機械的強度の向上が特に優れたものとなった。一方、比較例2ではガラス繊維の全量をガラス繊維(B)とし、比較例3では同じくガラス繊維(C)としたが、いずれも比較例1と比べて機械的強度の顕著な向上は認められなかった。
【0017】
【発明の効果】
本発明は、フェノール樹脂とガラス繊維を必須成分として含有するガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料において、(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、(B)繊維径4〜7μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、及び(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維を含有し、ガラス繊維全体に対し、前記ガラス繊維(A)40〜80重量%を含有し、ガラス繊維(B)とガラス繊維(C)の含有量の重量比(B)/(C)が1〜4であることを特徴とするガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料であり、従来のものと比較し、成形品の機械的強度、特に引張強度を向上させることができる。従って本発明は、機械的強度に優れた成形品を成形できるガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料として好適である。
Claims (1)
- フェノール樹脂とガラス繊維を必須成分として含有するガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料において、前記フェノール樹脂とガラス繊維の配合量はそれぞれ成形材料全体に対して、30〜50重量%及び40〜60重量%であり、(A)繊維径9〜13μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、(B)繊維径4〜7μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維、及び(C)繊維径15〜25μm、繊維長1〜6mmのガラス繊維を含有し、ガラス繊維全体に対し、前記ガラス繊維(A)40〜80重量%を含有し、ガラス繊維(B)とガラス繊維(C)の含有量の重量比(B)/(C)が1〜4であることを特徴とするガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料。
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