JP2003155392A - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のコンミテーター用フェノール樹脂成形
材料が有する機械的強度や耐熱性を損なうことなく、耐
湿寸法安定性や靱性をさらに向上させたフェノール樹脂
成形材料を提供する 【解決手段】 レゾール型フェノール樹脂、ＮＢＲ、ア
ニリン、及び無機基材を必須成分として含有することを
特徴とするフェノール樹脂成形材料であり、好ましくは
レゾール型フェノール樹脂として、ジメチレンエーテル
型レゾール樹脂とメチロール型レゾール樹脂とを、重量
比３：７〜７：３で混合し、ＮＢＲとしてアクリルニト
リルとブタジエンとの結合比率がＳＰ値９〜１０に調整
されている部分架橋ＮＢＲを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、最大径２０〜３０ｍｍ
の比較的小型のモーターに使用されるコンミテーター用
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】モーターのコンミテーターにはフェノー
ル樹脂成形材料の成形品が用いられる。この成形材料に
要求される基本特性としては、成形品の機械的強度、耐
熱性（強度、寸法安定性）、耐湿寸法安定性などが挙げ
られるが、小型モーターに使用されるコンミテーター
は、フェノール樹脂成形材料で成形したコンミテーター
の内側に、内径寸法よりやや太いシャフトを直接圧入す
る場合が多いため、圧入時にコンミテーターが割れない
よう靱性に優れることも要求される。耐熱性向上の手段
としては、特許第１８５３９２６号公報に開示されてい
るように、フェノール樹脂として、ジメチレンエーテル
型レゾールフェノール樹脂とメチロール型レゾールフェ
ノール樹脂を混合して用いる手法が知られており、ま
た、靱性向上には特許第２６５３５７４号公報に開示さ
れているようにフェノール樹脂成形材料に部分架橋タイ
プのＮＢＲを配合する手法が知られている。しかしなが
ら、近年要求レベルは益々高度化しており、先に述べた
従来の技術では、特に耐湿寸法安定性や靱性の点におい
て満足しない場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のコン
ミテーター用フェノール樹脂成形材料が有する機械的強
度や耐熱性を損なうことなく、耐湿寸法安定性や靱性を
さらに向上させたフェノール樹脂成形材料を提供するも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の（１）〜（５）の本発明により達成できる。 （１）レゾール型フェノール樹脂（ａ）、ＮＢＲ
（ｂ）、アニリン（ｃ）、及び無機基材（ｄ）を必須成
分として含有することを特徴とするフェノール樹脂成形
材料。 （２）レゾール型フェノール樹脂（ａ）が、ジメチレン
エーテル型レゾールフェノール樹脂とメチロール型レゾ
ールフェノール樹脂とを、重量比３：７〜７：３で混合
したものである上記（１）に記載のフェノール樹脂成形
材料。 （３）ＮＢＲ（ｂ）が、アクリルニトリルとブタジエン
との結合比率がＳＰ値９〜１０に調整されている部分架
橋ＮＢＲであり、かつその配合量がレゾール型フェノー
ル樹脂（ａ）１００重量部に対して５〜１５重量部であ
る上記（１）又は（２）に記載のフェノール樹脂成形材
料。 （４）アニリン（ｃ）の配合量が、レゾール型フェノー
ル樹脂（ａ）１００重量部に対して２〜５重量部である
上記（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。 （５）成形材料１００重量部に対し、レゾール型フェノ
ール樹脂（ａ）２５〜４０重量部、無機充填材（ｄ）５
５〜７０重量部を含有する上記（１）ないし（４）のい
ずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のフェノール樹脂成形材料
（以下、「成形材料」という）は、レゾール型フェノー
ル樹脂、ＮＢＲ、アニリン、および無機充填材を配合し
てなることを特徴とする。以下、本発明の成形材料に配
合される各成分について詳しく説明する。

【０００６】本発明の成形材料には、フェノール樹脂成
分としてレゾール型フェノール樹脂を用いる。レゾール
型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを
原料として用い、これらを塩基性触媒の存在下で反応さ
せて得られるフェノール樹脂であり、同様の原料を用い
て酸性触媒の存在下で反応させて得られるノボラック型
フェノール樹脂と比較して、その硬化物は耐熱性が良好
であり、コンミテーター用として用いた場合、熱時寸法
安定性や熱時強度に優れるので好ましい。

【０００７】本発明の成形材料に用いられるレゾール型
フェノール樹脂としては特に限定されないが、ジメチレ
ンエーテル型レゾールフェノール樹脂（以下、「ジメチ
レンエーテル型レゾール樹脂」という）、メチロール型
レゾールフェノール樹脂（以下、「メチロール型レゾー
ル樹脂」という）とを混合して用いることが好ましい。
これにより、２種類のレゾール型フェノール樹脂の優れ
た性質を併せ持つことができる。

【０００８】ここでいうジメチレンエーテル型レゾール
樹脂としては特に限定されないが、樹脂中のフェノール
核結合官能基がメチレン基、メチロール基、およびジメ
チレンエーテル基より構成され、各官能基のモル比率が
それぞれ２０〜５０％、１０〜２０％、および４０〜６
０モル％であるものが好ましい。かかる官能基比率を有
するジメチレンエーテル型レゾール樹脂は、活性化エネ
ルギーが約３０ｋｃａｌ／ｍｏｌと大きく、低温では比
較的反応が進行しにくいため、成形材料の予熱温度域
（１００℃前後）での流動性低下が小さく、成形品の充
填性に優れている。また、硬化物は架橋点間にジメチレ
ンエーテル結合が多く存在することにより柔軟であり、
これにより靭性を付与することができる。

【０００９】また、メチロール型レゾール樹脂としては
特に限定されないが、樹脂中のフェノール核結合官能基
がメチレン基、メチロール基、およびジメチレンエーテ
ル基より構成され、各官能基のモル比率がそれぞれ３０
〜５０％、３０〜７０％および０〜２０％であるものが
好ましい。かかる官能基比率を有するメチロール型レゾ
ール樹脂は、メチロール基の活性化エネルギーが約１０
ｋｃａｌ／ｍｏｌと小さいため比較的低温で反応が進行
し、硬化物は架橋密度が高く耐熱性に優れたものであ
る。

【００１０】本発明の成形材料において、レゾール型フ
ェノール樹脂として以上に述べたジメチレンエーテル型
レゾール樹脂とメチロール型レゾール樹脂とを用いる場
合、その配合比率については特に限定されないが、重量
比３：７〜７：３で混合して用いることが好ましい。か
かる範囲内の配合比率で用いることにより、成形材料は
成形時の充填性が良好であり、硬化物は靭性などの機械
的強度や耐熱性に優れたものとすることができる。ジメ
チレンエーテル型レゾール樹脂の配合比率が前記下限値
より小さい場合は、成形材料の配合によっては成形性が
低下することがあり、一方、メチロール型レゾール樹脂
の配合比率が前記下限値より小さい場合には、硬化物の
耐熱性が不充分となることがある。

【００１１】なお、前記ジメチレンエーテル型レゾール
樹脂およびメチロール型レゾール樹脂は、特に限定され
ないが、フリーフェノール量が７重量％以下であること
が好ましい。これにより、成形品の寸法変化を小さく抑
えることができる。また、成形材料製造時および成形品
成形時の作業環境上も好ましい。また、前記ジメチレン
エーテル型レゾール樹脂とメチロール型レゾール樹脂
の、ＧＰＣ測定によるフェノール換算の数平均分子量は
それぞれ、４００〜７００、３００〜５００であること
が好ましい。これにより、成形材料製造時の作業性を良
好にし、かつ充填性に優れた成形品を得ることができ
る。

【００１２】本発明の成形材料には、成形品に靭性を付
与するためにＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンラバ
ー）を配合する。ここで用いられるＮＢＲとしては特に
限定されないが、アクリルニトリルとブタジエンとの結
合比率がＳＰ値９〜１０に調整されている部分架橋ＮＢ
Ｒを用いることが好ましい。かかる部分架橋ＮＢＲは増
粘作用が比較的小さく、レゾール型フェノール樹脂との
相溶性に優れているからである。これにより、ＮＢＲの
配合による成形材料及び成形品への付与効果の均一性を
高めることができる。部分架橋ＮＢＲの架橋比率は特に
限定されないが、一般的には架橋比率が高いとレゾール
型フェノール樹脂との相溶性が低下する傾向がみられる
ため、通常、１％以下の比率で架橋しているものを用い
ることが好ましい。ここでＳＰ値とは、溶解度パラメー
タ値であり、化学物質の構造や物理特性から公知の方法
で求められるものである。ＳＰ値は通常、溶剤や高分子
化合物の溶解性や相溶性の指標として用いられ、例えば
異なる２種類の高分子化合物のＳＰ値が近似している場
合、両者を溶融状態などで混合させると、混合物の均一
分散性が高くなるという利点がある。このような部分架
橋ＮＢＲとしては、アクリロニトリル−ブタジエンの混
合物を公知の方法により部分的に架橋させて用いてもよ
いし、このような性質に調製された市販品を利用しても
よい。本発明の成形材料に好適に使用できるものとして
は、例えばＪＳＲ製「ＰＮＣ−３８」などが挙げられ
る。

【００１３】前記ＮＢＲの配合量については特に限定さ
れないが、レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対
して５〜１５重量部であることが好ましい。かかる範囲
内の配合量とすることにより、他の特性に実質的に影響
を与えることなく、成形品に優れた靭性を付与すること
ができる。配合量が前記上限値を超えると、成形品の耐
熱性が徐々に低下する傾向があり、一方、前記下限値未
満では、このような靱性を付与する効果が充分でないこ
とがある。

【００１４】本発明の成形材料には、アニリンを配合す
ることを特徴とする。これにより、成形材料の有する機
械的強度や耐熱性を損なうことなく、耐湿寸法安定性と
靭性とをさらに向上させることができる。本発明の成形
材料にアニリンを配合することにより、成形品の耐湿寸
法安定性や靱性が向上する理由については明確ではない
が、以下のように推測される。例えば、アニリンで部分
的に変性したフェノール樹脂を合成する場合、フェノー
ルとホルムアルデヒドとが反応したメチロールフェノー
ルにアニリンが反応し、フェノール核間にアニリン環が
挿入されることが知られている。このことから、メチロ
ール基を有するフェノール樹脂にアニリンを配合した場
合でも、アニリンは同様にフェノール樹脂中のメチロー
ル基と反応し、フェノール樹脂硬化物の骨格中にアニリ
ン環が取り込まれた構造になると考えられる。この結
果、アニリンの添加により樹脂硬化物の架橋密度をやや
小さくすることができる。このような架橋密度の調整
は、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂の配合によって
行うこともできるが、ジメチレンエーテル型レゾール樹
脂を用いた場合には架橋密度が低下し、耐湿性能に影響
が現れることがある。一方、本発明の成形材料ではアニ
リンを用いることにより、フェノール核間に挿入された
アニリンのベンゼン環の極性が小さく、立体障害効果も
有するので吸湿に対して有効に作用し、成形品の靭性と
ともに耐湿性能を向上させることができると考えられ
る。

【００１５】前記アニリンの配合量は、特に限定されな
いが、レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して
２〜５重量部であることが好ましい。これにより、アニ
リン添加による前記効果を他特性とバランスして発現さ
せることができる。配合量が前記上限値を超えると、レ
ゾール型フェノール樹脂の配合によっては耐熱性が低下
する傾向がみられることがある。一方、配合量が前記下
限値未満では、耐湿寸法安定性や靱性の向上効果が充分
でないことがある。

【００１６】本発明の成形材料には、成形品に機械的強
度、耐熱性、寸法安定性などを付与するために無機充填
材を配合する。ここで用いられる無機充填材としては特
に限定されないが、例えばガラス繊維、クレー、ワラス
トナイト、タルク、炭酸カルシウムなどを挙げることが
でき、これらの１種類または２種類以上を併用して用い
てもよい。これらの中でも、成形品に機械的強度を付与
する場合はガラス繊維を用いることが好ましい。ここ
で、ガラス繊維としては特に限定されないが、繊維径が
１０〜１５μｍ、繊維長が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。これに
より、成形材料化段階での作業性、成形品の機械的強度
を最適なものにすることができる。また、ガラス繊維と
合わせて、クレー、ワラストナイト、タルク、炭酸カル
シウムなどの粉末状の無機充填材を用いることが好まし
い。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。

【００１７】本発明の成形材料において、レゾール型フ
ェノール樹脂と無機充填材との配合量については特に限
定されないが、成形材料１００重量部に対し、レゾール
型フェノール樹脂２５〜４０重量部、無機充填材５５〜
７０重量部を含有することが好ましい。さらに好ましく
はレゾール型フェノール樹脂３０〜４０重量部、無機充
填材５５〜６５重量部である。レゾール型フェノール樹
脂の配合量が前記下限値より少ないか、無機充填材の配
合量が前記上限値よりも多いと、成形材料製造時の作業
性や、成形品の機械的強度が低下することがある。一
方、レゾール型フェノール樹脂の配合量が前記上限値よ
り多いか、無機充填材の配合量が前記下限値よりも少な
いと、成形品の耐熱性、寸法安定性などが充分でないこ
とがある。

【００１８】本発明の成形材料を製造する方法として
は、通常の方法が採用される。すなわち、以上説明した
各成分のほかに、必要に応じて離型剤、硬化助剤、顔料
等を配合し、均一に混合後、加熱ロール、コニーダ、二
軸押出し機等の混練装置単独で、あるいは熱ロールとの
併用により加熱混練したのち、造粒または粉砕して得ら
れる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。表１
に示した配合からなる材料をプラネタリミキサーで混合
後、９０℃の加熱ロールで１５分間混練し、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。な
お、特性評価用試験片はトランスファー成形により下記
条件で成形した。評価方法は下記の通りである。

【００２０】

【表１】

【００２１】（使用した原材料） １．ジメチレンエーテル型レゾール樹脂：以下の方法に
より製造した。フェノール（Ｐ）１００ｋｇ、８７％パ
ラホルムアルデヒド（Ｆ）６０ｋｇ（Ｆ／Ｐモル比＝
１．６４）、酢酸亜鉛０．５ｋｇを還流コンデンサー撹
拌機、加熱装置、真空脱水装置、スタティックミキサー
付きレジン循環装置を備えた３００リッター反応釜内に
入れ、還流反応を３時間行った。この時点でのフェノー
ルの反応率は９２％であった。その後、脱水を行いなが
ら１１５℃迄加熱し、更に１１５℃、真空度１００Ｔｏ
ｒｒを１時間維持して反応を進めた後、冷却バット上に
取り出し、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂１００ｋ
ｇを得た。このジメチレンエーテル型レゾール樹脂のフ
ェノール換算での数平均分子量は５００、遊離フェノー
ル量は４．５重量％であった。 ２．メチロール型レゾール樹脂：住友ベークライト
（株）製、ＰＲ−５１７２３（フェノール換算での数平
均分子量＝４００、遊離フェノール量＝４．５重量％） ３．ＮＢＲ：ＪＳＲ製「ＰＮＣ−３８」、ＳＰ値＝９．
５ ４．ガラス繊維：日本板硝子製ＲＥＳ０３−ＢＭ３８
（繊維径１１μｍ、繊維長３ｍｍのチョップドストラン
ド） ５．クレー：ＥＣＣインターナショナル製ポールスター
＃５０１ ６．硬化助剤：消石灰 ７．離型剤：ステアリン酸 ８．顔料：カーボンブラック

【００２２】（特性評価用試験片のトランスファー成形
条件） １．予熱温度：１００℃ ２．金型温度：１７０℃ ３．注入圧力：５０ＭＰａ ４．硬化時間：３分 ５．アニール条件：１８０℃、８時間（曲げ強さ、曲げ
弾性率、曲げ伸び率、１５０℃中の曲げ強さ、加湿寸法
変化率の各評価用試験片については、評価前に本条件で
アニール処理を行った）

【００２３】（評価方法） １．曲げ強さ、曲げ弾性率、曲げ伸び率：ＪＩＳ Ｋ６
９１１による。 ２．１５０℃中の曲げ強さ：ＪＩＳ Ｋ６９１１によ
る。 ３．加湿寸法変化率：外径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板
状成形品を用い、アニール処理後の外径寸法を基準と
し、加湿処理（６０℃、９５％、５００時間）後の外径
寸法を測定し、変化率を求めた。 ４．荷重たわみ温度：ＪＩＳ Ｋ６９１１による。

【００２４】表１の結果より、実施例１〜３はいずれ
も、レゾール型フェノール樹脂としてジメチレンエーテ
ル型レゾール樹脂とメチロール型フェノール樹脂との混
合物、ＮＢＲとして部分架橋ＮＢＲ、アニリン、及び無
機充填材としてガラス繊維とクレーとを用い、これらを
所定の配合量で用いた成形材料であり、アニリンを配合
しない比較例１と比べて、耐熱性を損なうことなく、耐
湿寸法安定性と靭性を共に向上させることができた。ま
た、比較例２はアニリンを配合しない代わりにジメチレ
ンエーテル型レゾール樹脂の配合量を増やしたが、耐熱
性が低下するとともに、吸湿寸法変化率が低下した。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、レゾール型フェノール樹脂、
ＮＢＲ、アニリン、及び無機充填材を所定量配合してな
る成形材料であり、本発明の成形材料を成形してなるコ
ンミテーターは、従来の機械的強度や耐熱性を損なうこ
となく、耐湿寸法安定性や靱性がさらに向上したもので
あり、小型の電気モーター用コンミテーターに用いられ
る成形材料として有用である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レゾール型フェノール樹脂（ａ）、ＮＢ
   Ｒ（ｂ）、アニリン（ｃ）、及び無機基材（ｄ）を必須
   成分として含有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】 レゾール型フェノール樹脂（ａ）が、ジ
   メチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂とメチロー
   ル型レゾールフェノール樹脂とを、重量比３：７〜７：
   ３で混合したものである請求項１に記載のフェノール樹
   脂成形材料。
3. 【請求項３】 ＮＢＲ（ｂ）が、アクリルニトリルとブ
   タジエンとの結合比率がＳＰ値９〜１０に調整されてい
   る部分架橋ＮＢＲであり、かつその配合量がレゾール型
   フェノール樹脂（ａ）１００重量部に対して５〜１５重
   量部である請求項１又は２に記載のフェノール樹脂成形
   材料。
4. 【請求項４】 アニリン（ｃ）の配合量が、レゾール型
   フェノール樹脂（ａ）１００重量部に対して２〜５重量
   部である請求項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。
5. 【請求項５】 成形材料１００重量部に対し、レゾール
   型フェノール樹脂（ａ）２５〜４０重量部、無機充填材
   （ｄ）５５〜７０重量部を含有する請求項１ないし４の
   いずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。