JP2002146158A - 自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材料及び自動車用フェノール樹脂プーリー - Google Patents
自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材料及び自動車用フェノール樹脂プーリーInfo
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Abstract
が発生し難く、機械的強度が高く、且つ、熱衝撃性に優
れる自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材料を提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る自動車のプーリー用フェノ
ール樹脂成形材料は、レゾール35〜45重量%、ガラ
ス繊維35〜45重量%、炭酸カルシウム、クレー及び
ワラストナイトからなる群より選択される1種又は2種
以上の無機粉末5〜15重量%及びポリビニルブチラー
ル1〜3重量%を含むものである。
Description
れ、250℃以上でも樹脂プーリー表面に膨れやシェル
クラックが発生せず、且つ熱衝撃性に優れた自動車のプ
ーリー用フェノール樹脂成形材料及び該組成物から得ら
れる自動車用フェノール樹脂プーリーに関するものであ
る。
ーに比べて軽量かつ低騒音であり、またナイロンやポリ
フェニルサルファイド等の熱可塑性樹脂プーリーに比べ
て寸法精度が良く異常時の過昇温時でも樹脂に溶融や変
形等が起こらないため、軽量性、静粛性、高信頼性が要
求される自動車等に好ましく用いられている。従来よ
り、このようなプーリーに満足される軽量性及び耐ベル
ト攻撃性を満たすためには、セルロース等の有機繊維を
主基材としたフェノール樹脂プーリーが多く用いられて
きた。
ル樹脂プーリーは、ベルトスリップによる過昇温で瞬間
的に250℃以上になるとプーリー中の有機繊維が分解
するため、プーリー表面に膨れやシェルクラックが生じ
ることがあった。このため、プーリーのV溝部で割れ欠
けが生じたりベルトの劣化を早めたりすることがあっ
た。
発生を抑制するフェノール樹脂プーリーとして、有機繊
維としてセルロースより耐熱性のあるアラミド繊維を用
いたフェノール樹脂プーリーが知られている。しかし、
アラミド繊維はコストが極めて高い上、分散性が極めて
悪いためフェノール樹脂等と混練して樹脂組成物を調製
する際の生産性が悪く、さらに該樹脂組成物の成形性も
悪いことから汎用性に劣り、採用し難いという問題があ
った。
中には、フェノール樹脂成分として、フェノールアラル
キル樹脂を用いた例があるが、これはノボラックタイプ
であるため硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンが用
いられている。このためフェノール樹脂プーリー中に未
反応のヘキサメチレンテトラミンが残存する。しかし、
ヘキサメチレンテトラミンは200℃以下で気化してし
まうため、上記のようにプーリーが250℃以上になる
と、プーリー表面に膨れが発生するという問題があっ
た。
れ、シェルクラックの発生の抑制等以外にも、機械的強
度が高いことが要求される。これに対し、機械的強度を
向上させるフェノール樹脂プーリーとして、従来よりフ
ェノール樹脂にガラス繊維を配合してなるフェノール樹
脂プーリーが知られている。しかし、該プーリーは機械
的強度においては向上しさらに線膨張率が小さくなるも
のの、一方で弾性率が高くなり、引っ張り伸び率が低下
するため、熱衝撃によりワレが生じ易くなることがあっ
た。
報には、フェノール樹脂に、無機繊維、無機粉末、有機
繊維及びエラストマーを配合した樹脂材料を成形してな
ることを特徴とするフェノール樹脂プーリーが開示され
ており、該プーリーは、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れ
るという効果を奏する。
リーは、無機材料であるガラス繊維以外に、有機材料で
ある有機繊維やエラストマーも配合されているため、有
機繊維やエラストマーが250℃未満で分解を始める。
このため、250℃以上の条件下ではプーリーに膨れや
シェルクラックが発生したり、機械的強度が低下すると
いう問題があった。
表面に膨れやシェルクラックが発生し難く、機械的強度
が高く、且つ、熱衝撃性に優れる自動車のプーリー用フ
ェノール樹脂成形材料を提供することにある。
本発明者は鋭意検討を行った結果、レゾール、ガラス繊
維、特定の無機粉末及びポリビニルブチラールを特定量
含む自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材料によれ
ば、該成形材料を成形して得られる自動車用フェノール
樹脂プーリーは250℃以上で表面に膨れやシェルクラ
ックが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、熱衝撃性
に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
重量%、ガラス繊維35〜45重量%、炭酸カルシウ
ム、クレー及びワラストナイトからなる群より選択され
る1種又は2種以上の無機粉末5〜15重量%及びポリ
ビニルブチラール1〜3重量%を含むことを特徴とする
自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材料を提供する
ものである。
材料を成形して得られることを特徴とする自動車用フェ
ノール樹脂プーリーを提供するものである。
フェノール樹脂成形材料ではフェノール樹脂成分として
レゾールが用いられる。レゾールは自硬化性があるた
め、ノボラックのようにヘキサメチレンテトラミン等の
硬化剤を配合することなく硬化させることができる。こ
のため、フェノール樹脂プーリー中に未反応の硬化剤が
残存することがなく、フェノール樹脂プーリーに硬化剤
の気化による膨れが発生しない。本発明において、レゾ
ールは1種で又は2種以上を組み合わせて用いることが
できる。
35〜45重量%含まれる。レゾールの配合量が35重
量%未満であると、得られるフェノール樹脂プーリーの
弾性率が極めて高くなると共に引っ張り伸び率も大幅に
低下し、フェノール樹脂プーリーの耐熱衝撃性が著しく
低下するため好ましくない。ここで耐熱衝撃性とは、例
えば、試料を−40℃下に30分曝し次いで120℃下
に30分曝すことを1サイクルとし、これを試料にクラ
ックが入るまでサイクルを繰り返す冷熱衝撃性試験にお
いて、サイクル数が多いほど良好とされる特性をいう。
また、レゾールの配合量が45重量%を越えると、機械
的強度の低下及び線膨張率の増大により耐熱衝撃性が低
下すると共に、成形収縮や後収縮によりフェノール樹脂
プーリーの寸法変化が大きくなるため好ましくない。フ
ェノール樹脂プーリーの寸法変化が大きいと、所定の成
形品寸法を維持できなくなるためにフェノール樹脂プー
リーの駆動時にブレによる振動が大きくなったりベルト
への異常負荷が発生したりすることにより、フェノール
樹脂プーリーの破壊やベルトの断裂に至るため好ましく
ない。
ガラス繊維及び無機粉末が用いられる。これらガラス繊
維及び無機粉末は、分解温度がいずれも600℃を越え
るため、ベルトスリップによる過昇温で250℃以上に
なってもフェノール樹脂プーリー中で分解せず、フェノ
ール樹脂プーリーに膨れやシェルクラックが発生しない
ため好ましい。また、ガラス繊維及び無機粉末は有機質
基材と異なり熱に対する収縮や膨張が小さいため、得ら
れるフェノール樹脂プーリーの線膨張率を小さくするこ
とができ、この結果フェノール樹脂プーリーの耐熱衝撃
性を向上させることができるため好ましい。
特に限定されないが、例えば、Cガラス繊維、Aガラス
繊維、Eガラス繊維、Sガラス繊維、ARG繊維、EC
R繊維等が挙げられる。ガラス繊維の平均繊維径は、通
常1〜50μm である。また、ガラス繊維の平均繊維長
は、通常10μm 〜10mmである。本発明において、ガ
ラス繊維は1種で又は2種以上組み合わせて用いること
ができる。
樹脂プーリーの機械的強度を向上させるために配合され
る。このため、ガラス繊維は、フェノール樹脂成形材料
中に35〜45重量%、好ましくは40〜45重量%含
まれる。ガラス繊維の配合量が35重量%未満である
と、十分な機械的強度を確保できないため好ましくな
い。また、ガラス繊維の配合量が45重量%を越える
と、機械的強度は向上するものの弾性率が高すぎて耐熱
衝撃性が低下するため好ましくない。
えば、炭酸カルシウム、クレー、ワラストナイト等が挙
げられる。これらは、フェノール樹脂への分散性が良好
であり、成形材料の生産性及びプーリーへの成形性がよ
く、また、耐熱性や機械的強度の向上効果も大きく、さ
らにプーリーの摩耗も小さくなるため好ましい。また、
クレーとしては、焼成して結晶水を持たないようにし
た、いわゆる「焼成クレー」であると、フェノール樹脂
プーリーがベルトスリップ等により過昇温になっても結
晶水の脱離がなく、膨れやシェルクラックの発生がない
ためより好ましい。
00μm である。該平均粒子径が該範囲内にあると、無
機粉末がガラス繊維の間に緻密に分散されて耐熱性及び
機械的強度を向上させるため好ましい。本発明におい
て、無機粉末は1種で又は2種以上組み合わせて用いる
ことができる。
樹脂プーリー中においてガラス繊維の間に緻密に分散さ
れるため耐熱性及び機械的強度を向上させるために配合
される。無機粉末は、フェノール樹脂成形材料中に5〜
15重量%含まれる。無機粉末の配合量が5重量%未満
であると、耐熱性及び機械的強度が十分に高くないため
好ましくない。また、無機粉末の配合量が15重量%を
越えると、ガラス繊維による補強効果が阻害されて機械
的強度が低下するため好ましくない。
としては、例えば、ブチル化度60〜95mol %、重合
度200〜3000のポリビニルブチラールが挙げられ
る。ポリビニルブチラールは、フェノール樹脂プーリー
中において、その一部に含まれるOH基がレゾールのベ
ンゼン環側鎖のOH基と反応してレゾールの架橋構造に
組み込まれる。このため、フェノール樹脂プーリーの有
機配合剤として従来用いられてきた酢酸ビニル、NB
R、クロロプレンゴム等のエラストマーのようにフェノ
ール樹脂中で独立して海島構造を採るものに比べ、フェ
ノール樹脂成分であるレゾールと強固に結合する。従っ
て、本発明では、フェノール樹脂プーリー中においてレ
ゾールとポリビニルブチラールとが界面で剥離して劣化
することが非常に少ないため、耐熱衝撃性が高い。本発
明において、ポリビニルブチラールは1種で又は2種以
上組み合わせて用いることができる。
耐熱衝撃性を向上させるために配合されるものである。
ポリビニルブチラールは、フェノール樹脂成形材料中に
1〜3重量%含まれる。ポリビニルブチラールの配合量
が1重量%未満であると、耐熱衝撃性が十分に高くない
ため好ましくない。また、ポリビニルブチラールの配合
量が3重量%を越えると、高温中でフェノール樹脂プー
リーに膨れが発生したり、機械的強度が低下するため好
ましくない。
ル樹脂成形材料は、例えば、レゾール、ガラス繊維、無
機粉末及びポリビニルブチラールを上記の割合で配合
し、加熱ロール間で混練し、冷却した後、粉砕すること
により、顆粒状のものとして得られる。
リーは、上記自動車のプーリー用フェノール樹脂成形材
料を成形して得られるものである。成形方法としては、
例えば、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形等が挙
げられる。
ルトを掛けるV溝部を有し、中央のボス以外のプーリー
本体が上記フェノール樹脂成形材料で成形されボスに嵌
合する構造を有するものである。具体的には、例えば、
図1及び図2に示す構造のフェノール樹脂プーリーが挙
げられる。図1及び図2中、フェノール樹脂プーリー1
は、金属製ボス7にプーリー本体2が嵌合してなり、プ
ーリー本体2は金属製ボス7と嵌合する嵌合部3と、V
溝部6を有する外筒部5と、嵌合部3と外筒部5を連結
するリブ4とから形成されている。本発明に係る自動車
用フェノール樹脂プーリーは、少なくともV溝部6を有
する外筒部5が上記プーリー用フェノール樹脂成形材料
から成形されたものであればよい。
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
は、以下のとおりである。 ・レゾール:PR−5150B(住友デュレズ株式会社
製) ・ノボラック:PR−50716(住友デュレズ株式会
社製) ・ガラス繊維:Eガラス繊維、平均繊維径10μm 、平
均繊維長2μm ・セルロース:平均繊維径15μm 、平均繊維長80μ
m 、繊維長150μm 以下 ・炭酸カルシウム:平均粒子径3μm ・クレー:焼成クレー(主成分:珪酸アルミニウム)、
平均粒子径3μm ・ワラストナイト:平均粒子径10μm ・ポリビニルブチラール:エスレック(積水化学株式会
社製) ・酢酸ビニル:サクノール(電気化学株式会社製) ・着色剤:カーボンブラック ・離型剤:ステアリン酸 ・硬化触媒:消石灰
この混合物を加熱ロールを用いて混練しシート状にして
取り出し、冷却後粉砕して顆粒状のフェノール樹脂成形
材料Aを得た。得られたフェノール樹脂成形材料Aを1
75℃に加熱した成形型内に投入し、300kgf/cm2 、
3分間の条件で圧縮成形して、JISK6911の曲げ
試験片に準拠する厚さ4mm×幅10mm×長さ80mmの樹
脂成形体を得た。得られた樹脂成形体について、引張り
強さ、引張り弾性率、引張り伸び率、線膨張率、恒温炉
内放置及び半田浸漬による耐熱性を調べた。結果を表2
に示す。なお、各特性の測定方法は以下のとおりであ
る。 (引張り強さ、引張り弾性率及び引張り伸び率)上記樹
脂成形体を用い、JISK6911「熱硬化性プラスチ
ック一般試験方法」に準拠して測定した。 (線膨張率)上記樹脂成形体を用い、JISK7197
「プラスチックの熱機械分析による線膨張率試験方法」
に準拠して測定した。 (恒温炉内放置による耐熱性評価)上記樹脂成形体を2
50℃、300℃及び350℃の各温度に設定された恒
温炉内にそれぞれ30分間放置し、取り出された樹脂成
形体の表面に膨れやシェルクラックがあるか否かを観察
した。 (半田浸漬による耐熱性評価)上記樹脂成形体の先端か
ら1cmまでの部分を、300℃の溶融半田内に10秒間
浸漬し、取り出された試験片表面に膨れやシェルクラッ
クがあるか否かを観察した。
同様にして、フェノール樹脂成形材料B〜Jを得、さら
に該フェノール樹脂成形材料からJISK6911の曲
げ試験片に準拠する厚さ4mm×幅10mm×長さ80mmの
樹脂成形体を得て、引張り強さ、引張り弾性率、引張り
伸び率、線膨張率、恒温炉内放置及び半田浸漬による耐
熱性を調べた。結果を表2及び表3に示す。
ー型の成形型内に投入し、300kgf/cm2 、5分間の条
件で圧縮成形して、図1及び図2に示すような外径12
0mm、厚さ28mm、V溝部の高さ3mm、V溝部の幅20
mm、V溝部のピッチ3mmのプーリー本体が樹脂で成形さ
れたフェノール樹脂プーリーを得た。得られたフェノー
ル樹脂プーリーについて、冷熱衝撃性及びベルトスリッ
プを調べた。結果を表4に示す。各特性の測定方法は以
下のとおりである。 (冷熱衝撃性)フェノール樹脂プーリーを−40℃雰囲
気下及び120℃雰囲気下に30分ずつ交互に曝するこ
とを1サイクルとし、このサイクルを繰り返してフェノ
ール樹脂プーリーにクラックが入るまでのサイクル数を
調べた。 (ベルトスリップ試験)駆動側に金属プーリーを、従動
側にフェノール樹脂プーリーを配置し、駆動側の金属プ
ーリーを3000〜4000rpm で回転させつつ、フェ
ノール樹脂プーリーのV溝部に水を掛けてフェノール樹
脂プーリーにベルトスリップを起こさせ、スリップ後の
フェノール樹脂プーリーのV溝部の外観を観察した。
材料B〜Jを用いた以外は、実施例6と同様にしてフェ
ノール樹脂プーリーを得、冷熱衝撃性及びベルトスリッ
プを調べた。結果を表4及び表5に示す。
実施例1〜5は、樹脂の配合量が多くガラス繊維の配合
量が少ない比較例4及び5に比べて引張り強さが格段に
大きく、線膨張率は小さい。実施例1〜5は、ガラス繊
維の配合量が多い比較例3に比べて引張り弾性率が小さ
く、引張り伸び率は大きい。実施例1〜5は、セルロー
スを含む比較例2に比べて引張り強さが大きい。実施例
1〜5は、セルロースを含む比較例2に比べて引張り強
さが大きい。すなわち、実施例1〜5は、機械的強度が
大きく、低弾性率で伸びがよいことがわかる。
れやシェルクラックが発生しないが、樹脂成分としてノ
ボラックを用いた比較例1、酢酸ビニル及びセルロース
を配合した比較例2、及びポリビニルブチラールを多く
配合した比較例5は、膨れやシェルクラックが発生す
る。すなわち、実施例1〜5は、250℃以上の耐熱性
に優れることがわかる。
実施例6〜10は冷熱衝撃性及びベルトスリップに優れ
るが、比較例6〜10は冷熱衝撃性及び回転耐久性が低
く、比較例6、7及び10はベルトスリップ試験により
膨れやシェルクラックが発生する。すなわち、実施例6
〜10は、熱衝撃性及び耐熱性に優れることがわかる。
ール樹脂成形材料によれば、これから成形したフェノー
ル樹脂プーリーが、機械的強度、耐熱衝撃性に優れると
共に250℃以上でも膨れやシェルクラックが発生し難
いという効果を奏する。また、本発明に係る自動車用フ
ェノール樹脂プーリーは、機械的強度、耐熱衝撃性に優
れると共に250℃以上でも膨れやシェルクラックが発
生し難いという効果を奏する。
の正面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 レゾール35〜45重量%、ガラス繊維
35〜45重量%、炭酸カルシウム、クレー及びワラス
トナイトからなる群より選択される1種又は2種以上の
無機粉末5〜15重量%及びポリビニルブチラール1〜
3重量%を含むことを特徴とする自動車のプーリー用フ
ェノール樹脂成形材料。 - 【請求項2】 請求項1記載のフェノール樹脂成形材料
を成形して得られることを特徴とする自動車用フェノー
ル樹脂プーリー。
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