JP4501735B2 - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents
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Description
広範囲の分野に利用されているフェノール樹脂成形材料の用途のひとつとしてコンミテータ(整流子)がある。コンミテータはモーターの一部品であり、一般的には、銅セグメントとフェノール樹脂成形材料に代表される熱硬化性樹脂成形材料で成形された絶縁体により構成されている。
コンミテータの絶縁体に使用される材料に要求される基本的な特性には、機械的強度、耐熱性(特に、熱時の強度・加熱寸法安定性)や寸法安定性などがあるため、ガラス繊維で強化されたフェノール樹脂成形材料が多く使用されている。
(1)フェノール樹脂と、アミノシラン及びカチオニック・アンモニウム塩で表面処理されたロックウールと、を含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
(2)前記ロックウールの含有量は、成形材料全体に対して5〜20重量%である(1)に記載のフェノール樹脂成形材料。
(3)更に、前記ロックウール以外の無機充填材として、ガラス繊維と、クレー、炭酸カルシウム、タルクの中から選ばれた1種以上とを含むものである(1)又は(2)のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
(4)コンミテータ用に用いられるものである、(1)ないし(3)のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
本発明の成形材料は、フェノール樹脂と、アミノシラン及びカチオニック・アンモニウム塩で表面処理されたロックウール(以下、単に「表面処理済ロックウール」ということがある)と、を含有することを特徴とするものである。
ノボラック型フェノール樹脂を使用する場合、通常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を用いる場合、その含有量は特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂100重量部に対して、10〜30重量部配合することが好ましく、特に15〜20重量部配合することが好ましい。ヘキサメチレンテトラミンの含有量が上記上限値を超えると、成形品の機械的強度が低下する場合があり、上記下限値未満では、成形収縮が大きくなり、成形品の機械的強度が低下する場合がある。
本発明の成形材料に用いられるロックウールは、玄武岩などの天然鉱物を溶融し、加工精製した鉱物繊維である。このロックウールの融点は、1000℃以上であることから、充填材として用いると耐熱性・耐摩耗性・耐久性・機械的強度を向上させることができる。
また、このように、アミノシラン及びカチオニック・アンモニウム塩で表面処理されているロックウールは、例えばアミノシラン単独で表面処理されたロックウールと比較して、成形材料中における分散性にきわめて優れるという特徴を有する。これにより、上記効果をさらに高めることができる。
さらに、ガラス繊維など配向性を有する無機充填材を併用する場合においては、例えばガラス繊維の一部を置換して上記ロックウールを配合することにより、機械的強度を実質的に低下させることなく、ガラス繊維の配向性による影響を大きく低減させることができる。
また、繊維長は特に限定されないが100〜650μmが好ましい。更に好ましくは100〜300μmである。繊維長が上記下限値未満では成形品の機械的強度が不十分となる場合があり、上記上限値を超えると成形材料製造時の作業性や分散性が低下する場合がある。
ガラス繊維の繊維径は、特に限定されないが、10〜15μmが好ましい。この範囲の繊維径のガラス繊維を用いることにより、成形材料化段階での作業性を向上させることができる。また、ガラス繊維の繊維長は、特に限定されないが、1〜3mmのチョップドストランドタイプのものを使用することが好ましい。この範囲の繊維長のガラス繊維を用いることにより、成形材料化時の作業性、成形性及び成形品の機械的強度を向上させることができる。
上記粉末状の無機充填材としては、特に限定されないが、例えば、未焼成クレー、焼成クレー、ウォラスナイト、炭酸カルシウム、タルク、シリカ等を挙げることができる。これらの中でもクレー、炭酸カルシウム、タルクが好ましく、これらの中から1種以上を選択し使用することができる。これにより成形品の寸法安定性をさらに向上させることができる。
成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂を6重量%、ノボラック型フェノール樹脂を24重量%、ヘキサメチレンテトラミン4重量%、ガラス繊維を45重量%、表面処理済ロックウールを10重量%、粉末状無機充填材として未焼成クレーを8重量%、および離型剤を1重量%、顔料を1重量%、硬化助剤として酸化マグネシウムを1重量%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。
レゾール型フェノール樹脂を用いず、ノボラック型フェノール樹脂を29重量%に増量、ヘキサメチレンテトラミンを5重量%に増量した以外は、実施例1と同様にして成形材料を得た。
表面処理済ロックウールを用いずに、成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂を6重量%、ノボラック型フェノール樹脂を24重量%、ヘキサメチレンテトラミン4重量%、ガラス繊維を55重量%、粉末状無機充填材として未焼成クレーを8重量%、及び離型剤を1重量%、顔料を1重量%、硬化助剤として酸化マグネシウムを1重量%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。
ガラス繊維を45重量%に減量し、アミノシランで表面処理されたロックウールを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。
アミノシランで表面処理されたロックウールの代わりに、表面処理されていないロックウールを配合した以外は、比較例2と同様にして成形材料を得た。
ロックウールを配合せず、未焼成クレーを18重量%に増量とした以外は、比較例2と同様にして成形材料を得た。
(1)レゾールフェノール樹脂:以下の方法にて製造した。
還流コンデンサー撹拌機、加熱装置、真空脱水装置を備えた反応装置内に、フェノール(P)とホルムアルデヒド(F)とをモル比(F/P)=1.7で仕込み、これに酢酸亜鉛をフェノール100重量部に対して0.5重量部添加した。この反応系のpHを5.5に調整し、還流反応を3時間行った。その後、真空度100Torr、温度100℃で2時間水蒸気蒸留を行って未反応フェノールを除去し、さらに、真空度100Torr、温度115℃で1時間反応させ、数平均分子量800のレゾールフェノール樹脂(固形)を得た。
(2)ノボラック型フェノール樹脂:住友ベークライト社製、A−1082(数平均分子量800)
(3)ヘキサメチレンテトラミン:住友精化社製 ウロトロピン
(4)ガラス繊維:日本板硝子社製 RES03−BM38(平均繊維径11μm、平均繊維長3mmのチョップドストランド)
(5)表面処理済ロックウール:ラピナス社製 RF840(平均繊維径5.5μm、平均繊維長300μm)
(6)アミノシラン表面処理済ロックウール:ラピナス社製 RS440(平均繊維径5.5μm、平均繊維長300μm)
(7)表面処理無しロックウール:ラピナス社製 MS605(平均繊維径5.5μm、平均繊維長300μm)
(8)未焼成クレー:ECC社製 ECKALITE 1
(9)離型剤:日本油脂社製 ステアリン酸
(10)顔料:三菱化学社製 カーボンブラック#750B
(11)硬化助剤(酸化マグネシウム):協和化学社製 キョーワマグ30
<1>シャルピー衝撃強さ、曲げ強さ、成形収縮率:
試験片は、トランスファ成形(175℃、3分間)により作製し、JIS K 6911に準拠して測定した。
上記で得られた成形材料を用い、<1>の方法にて曲げ強さ試験用の試料を成形した。この試料を用いて成形材料の流れ方向の線膨張係数(α)、および流れに対し直交方向の線膨張係数(α)を、TMA法を用いて測定した。
トランスファ成形(175℃、硬化時間3分間)、アフタキュア(180℃×4時間+210℃×4時間)にて、図1に示す試験用コンミテータを作製し、250℃中でコンミテータを回転させ破壊した際の回転数(回転破壊強度)と250℃中、45000rpm、10分間回転させた後、コンミテータの高さ方向の中心部分について、隣り合ったセグメント間の段差を、全周真円度計にて測定し、最大段差を得た。
2:銅セグメント
Claims (4)
- フェノール樹脂と、アミノシラン及びカチオニック・アンモニウム塩で表面処理されたロックウールと、を含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
- 前記ロックウールの含有量は、成形材料全体に対して5〜20重量%である請求項1に記載のフェノール樹脂成形材料。
- 更に、前記ロックウール以外の無機充填材として、ガラス繊維と、クレー、炭酸カルシウム、タルクの中から選ばれた1種以上とを含むものである請求項1又は2に記載のフェノール樹脂成形材料。
- コンミテータ用に用いられるものである、請求項1ないし3のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
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