JP2002220507A - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents

フェノール樹脂成形材料

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JP2002220507A
JP2002220507A JP2001019821A JP2001019821A JP2002220507A JP 2002220507 A JP2002220507 A JP 2002220507A JP 2001019821 A JP2001019821 A JP 2001019821A JP 2001019821 A JP2001019821 A JP 2001019821A JP 2002220507 A JP2002220507 A JP 2002220507A
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phenol resin
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elastomer
resin
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Hidemi Tanizawa
秀実 谷澤
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフェノール樹脂に比べ倍以上の熱伝導
率を付与するとともに、従来の高熱伝導化手法に見られ
た電気絶縁性の低下や脆さを防いだフェノール樹脂組成
物を提供すること。 【解決手段】 フェノール樹脂とエラストマーを併用
し、成形材料全体に対するフェノール樹脂の量をX(重
量%)とし、エラストマーの量をY(重量%)としたと
き、下記式を満たす割合で配合し、 10≦X<28 15≦X+Y≦30 0.1≦Y/X≦2.5 ガラス繊維5〜30重量%、無機粉末40〜75重量%
を必須成分として配合することを特徴とするフェノール
樹脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性及び機械
的強度に優れ、かつ電気絶縁性が良好であり、電気電子
部品或いは自動車用部品、汎用機械部品等に好適に用い
られるフェノール樹脂成形材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、フェノール樹脂は電気絶縁性が良
好であることから、電気部品の絶縁材として用いられて
きた。また、優れた耐熱性や機械的強度、寸法安定性を
有することから自動車部品に代表される機構部品に用い
られてきた。こうした部品では往々にして発熱、或いは
雰囲気からの熱伝播により蓄熱し部品性能を著しく低下
させてしまう場合があった。これは従来このような用途
に用いられるフェノール樹脂成形材料の熱伝導率が0.
3〜0.5W/m・K程度であり放熱効率が低いためで
あった。
【0003】こうした問題に対し熱伝導率の高い材料が
求められるが、このためには従来グラファイトやカーボ
ン繊維といった基材を用いることで材料の熱伝導率を従
来の倍以上に向上させていた。しかしながらこれらの基
材は、導電性であることから絶縁抵抗を大幅に低下させ
てしまうため、電気絶縁性を必要とする電気電子部品に
は適用できなかった。更にこれらは樹脂との界面密着性
がよくないため、機械的強度も低下させてしまうため、
機構部品等への使用は困難であるという問題があった。
また、電気絶縁性を低下させずに熱伝導性を付与するた
めに、シリカ粉末等の熱伝導率の高い無機基材を用いる
場合もあった。しかしながら従来の材料では熱伝導率を
上げるためには、これら基材を高配合する必要があった
が、無機粉末を高配合した材料は機械的強度が低下し且
つ弾性率が高くなるため脆く割れやすくなるといった問
題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に示す
ような電気絶縁性の低下がなく機械的強度に優れ、且つ
脆くない熱伝導性の高いフェノール樹脂組成物を提供す
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の点に
ついて鋭意検討を行った結果、フェノール樹脂、エラス
トマー、ガラス繊維、及び無機粉末を特定量含むことで
電気絶縁性を損なうことなく、高い熱伝導率を有し機械
的強度に優れたフェノール樹脂成形材料が得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】本発明は、(1)フェノール樹脂とエラス
トマーを併用し、成形材料全体に対するフェノール樹脂
の量をX(重量%)とし、エラストマーの量をY(重量
%)としたとき、下記式を満たす割合で配合し、 10≦X<28 15≦X+Y≦30 0.1≦Y/X≦2.5 ガラス繊維5〜30重量%、無機粉末40〜75重量%
を必須成分として配合することを特徴とするフェノール
樹脂成形材料、(2)無機粉末として、ウォラストナイ
ト、熔融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、チッ化ケイ
素、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素、チッ化アルミニ
ウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの中か
ら1種又は2種以上を併用することを特徴とする第
(1)項記載のフェノール樹脂成形材料、(3)エラス
トマーとして、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセテート
樹脂、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニ
トリルブタジエンゴム、シリコンゴムの中から1種又は
2種以上を併用することを特徴とする第(1)又は
(2)項記載のフェノール樹脂成形材料、である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いるフェノール樹脂
は、ノボラック型フェノール樹脂(以下、ノボラック樹
脂という)或いはレゾール型フェノール樹脂(以下、レ
ゾール樹脂という)を単独或いは併用して用いる。ノボ
ラック樹脂単独で用いる場合は、硬化剤としてヘキサメ
チレンテトラミンを、通常の場合と同様に、ノボラック
樹脂に対し10〜20重量%用いる。またノボラック樹
脂とレゾール樹脂を併用する場合は、ヘキサメチレンテ
トラミンを用いなくてもよい場合がある。フェノール樹
脂は、成形材料全体に対して10重量%以上、28重量
%未満である。フェノール樹脂が10重量%未満である
と、成形材料の製造が困難となることと、材料の流動性
が著しく低下するため成形が困難になるといった問題が
生じるようになる。28重量%以上であるとエラストマ
ーの併用比率がフェノール樹脂に対し10重量%を下回
るため靭性が十分に得られにくい。成形性と機械的強度
等を考慮すれば、好ましくは10〜20重量%である。
【0008】本発明において用いられるエラストマー
は、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、イソ
プレンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタ
ジエンゴム、シリコンゴムの中から選ばれた1種又は2
種以上を用いる。後述するように、本発明は、ガラス繊
維及び無機粉末が高配合されている。従って、樹脂含有
量が減ることにより弾性率が高く引っ張り伸び率が低下
する。前記エラストマーは、これに伴い成形品の脆さを
改善する効果を付与するために配合される。すなわちこ
れらを所定量配合することで、弾性率が低減でき、靭性
が得られることから優れた耐脆性を持ち且つ機械的強度
も良好な成形品を得ることが可能となる。
【0009】本発明では、フェノール樹脂とエラストマ
ーは併用して用いるが、その併用物は成形材料全体に対
し15〜30重量%配合される。15重量%未満では、
材料の生産が困難であるのと同時に成形においても流動
性が得られず成形困難であり成形品を得ることが出来な
いため好ましくない。30重量%を超えると基材間の樹
脂とエラストマーによる有機層が厚くなり断熱作用が高
まるため熱伝導率が向上しないため好ましくない。成形
性と弾性率の低減等を考慮すれば、好ましくは17〜2
5重量%である。
【0010】更に本発明において併用されるエラストマ
ーは、フェノール樹脂に対し10〜250重量%配合さ
れる。エラストマーが配合されることで成形品に靭性が
付与されるため、基材を高配合することによる弾性率の
上昇及び機械的強度の低下を抑制される。但しエラスト
マーがフェノール樹脂に対し10重量%未満では、靭性
付与の効果が十分に得られず引っ張り伸び率の向上が小
さいため成形品が脆くなることがある。フェノール樹脂
に対し250重量%を超えると弾性率が低下しすぎ引っ
張り伸び率は大きくなるものの成形品が変形しやすくな
り、機械的強度が低下する。弾性率の低減や機械的強度
等を考慮すれば、好ましくは30〜150重量%であ
る。
【0011】本発明には基材としてガラス繊維と無機粉
末を用いる。ガラス繊維は、機械的強度を向上させるた
めに成形材料全体に対し5〜30重量%配合される。5
重量%未満では、強度向上が十分に得られない。30重
量%を超える量では、機械的強度は向上するがガラス繊
維自身の熱伝導率が、併用される無機粉末に比べ小さい
ため熱伝導率の向上が阻害されるようになる。さらに機
械的強度や熱伝導率等を考慮すれば、好ましくは10〜
20重量%である。また本発明で用いられるガラス繊維
は、平均繊維径が6〜20μmで平均繊維長が1〜6m
mのチョップドストランドであり、通常のフェノール樹
脂成形材料に用いられるものである。
【0012】無機粉末は、平均粒径が0.1〜100μ
mのものを用いる。使用される無機粉末は、ウォラスト
ナイト、熔融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、チッ化ケ
イ素、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素、チッ化アルミ
ニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの中
から選ばれた1種又は2種以上を用いる。これら無機粉
末は、熱伝導率が高く高配合することで高い熱伝導率の
成形材料を得ることが出来る。但し、75重量%を超え
ると材料の製造が困難となり、また成形も著しく困難と
なることから成形品が得られないため好ましくない。ま
た40重量%未満では、無機粉末の効果が十分に得られ
ず熱伝導率の向上が小さい。従って、無機粉末は成形材
料全体に対し40〜75重量%配合される。さらに熱伝
導率等を考慮すれば、好ましくは55〜75重量%であ
【0013】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、上記の配合
物を所定の配合割合で混合し、更に着色剤、離型剤、硬
化触媒、更に必要に応じ着色剤を加え加熱ロールにより
混練し、シート状にしたものを顆粒状に粉砕して得られ
る。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。表1
に実施例及び比較例の成形材料組成について示した。ま
た、表2に各実施例及び比較例の特性評価結果を示し
た。
【0015】本実施例及び比較例に用いた各配合物は以
下の通りである。 レゾール樹脂:住友デュレズ社製PR−51501B ノボラック樹脂:住友デュレズ社製PR−50716 ヘキサメチレンテトラミン:住友精化社製ウロトロピン ガラス繊維:日本板硝子社製チョップドストランドRE
S グラファイト:平均粒径40μmの土状黒鉛 ウォラストナイト:平均粒径10μm 結晶シリカ:平均粒径1μm チッ化ホウ素:平均粒径20μm NBR:JSR PNC−38 ポリビニルブチラール:積水化学社製エスレック 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。
【0016】これらを表1に示す割合で配合し、加熱ロ
ール間で混練し、次いで、シート状にし冷却したものを
粉砕して顆粒状の成形材料とした。
【表1】
【0017】特性を測定するための試験片は、得られた
成形材料を用いて、移送成形により作成した。成形条件
は、金型温度175℃、硬化時間3分とした。 成形品
による評価結果を表2に示した。表2における各特性は
機械的強度として引張り強さ、引張り弾性率及び引張り
伸び率を評価した。これらは、JIS K 6911「熱
硬化性プラスチック一般試験方法」により評価を行っ
た。また熱伝導率は、レーザーフラッシュ法にて測定を
行った。絶縁抵抗は、 JIS K 6911「熱硬化性
プラスチック一般試験方法」により評価を行った。
【0018】
【表2】
【0019】実施例1〜5は、比較例5に示される無機
基材として高強度化のためにガラス繊維だけを配合した
場合に比べ熱伝導率が向上していることがわかる。ま
た、従来法であるグラファイトを配合した比較例4に比
較すると絶縁抵抗値が高く、他の比較例と比べてもその
値は大差がないことがわかる。更に無機粉末量が所定量
よりも少ない比較例1や樹脂量が所定量より多い比較例
2に比べて熱伝導率が向上した材料であることがわか
る。エラストマーを配合しない比較例3と比較すると、
弾性率は低減され、引っ張り伸び率も大きく向上してい
て、脆さが改善された材料であることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上の実施例及び比較例により得られた
結果から明らかなように、本発明のフェノール樹脂成形
材料は、従来のフェノール樹脂成形材料に比べ熱伝導率
が向上しており、且つ電気絶縁性を損なうことなく耐脆
性、機械的強度の良好な成形材料となっている。このた
め、電気電子部品、自動車用部品、汎用機械部品等の放
熱を必要とし且つ電気絶縁性や機械的強度の必要な部品
に好適に使用される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール樹脂とエラストマーを併用
    し、成形材料全体に対するフェノール樹脂の量をX(重
    量%)とし、エラストマーの量をY(重量%)としたと
    き、下記式を満たす割合で配合し、 10≦X<28 15≦X+Y≦30 0.1≦Y/X≦2.5 ガラス繊維5〜30重量%、無機粉末40〜75重量%
    を必須成分として配合することを特徴とするフェノール
    樹脂成形材料。
  2. 【請求項2】 無機粉末として、ウォラストナイト、熔
    融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、チッ化ケイ素、酸化
    マグネシウム、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、水
    酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの中から1種又
    は2種以上を併用することを特徴とする請求項1記載の
    フェノール樹脂成形材料。
  3. 【請求項3】 エラストマーとして、酢酸ビニル樹脂、
    ポリビニルアセテート樹脂、イソプレンゴム、クロロプ
    レンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコン
    ゴムの中から1種又は2種以上を併用することを特徴と
    する請求項1又は2記載のフェノール樹脂成形材料。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005019338A1 (ja) * 2003-08-22 2005-03-03 Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. フェノール樹脂成形材料及び樹脂製摺動部品
CN100415826C (zh) * 2003-07-10 2008-09-03 旭有机材工业株式会社 酚醛树脂组合物
JP2009221308A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Sumitomo Bakelite Co Ltd 熱硬化性樹脂成形材料
CN104911426A (zh) * 2015-06-25 2015-09-16 西安交通大学 一种AlN颗粒增强Mg-Al基复合材料的制备方法
CN105086038A (zh) * 2015-08-25 2015-11-25 安徽中鼎密封件股份有限公司 一种用于油田封隔器橡胶组件的复合材料及其制备方法
JP2020147635A (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 住友ベークライト株式会社 熱硬化性樹脂成形材料および成形品

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