JP2005193640A - 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱硬化性樹脂成形材料中における樹脂と繊維状充填材との混合精度を向上させることができるとともに、これを成形材料中に多く配合することができる熱硬化性樹脂成形材料の製造方法を提供する。
【解決手段】 熱硬化性樹脂と繊維状充填材とを含有する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法であって、
（ａ）熱硬化性樹脂粒子と繊維状充填材原料とを含有する原材料成分を混合して、材料混合物Ａを調製する工程、
（ｂ）上記材料混合物Ａを、杵搗装置により叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製する工程、及び、
（ｃ）上記材料混合物Ｂを溶融混練する工程、
を有することを特徴とする、熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、熱硬化性樹脂成形材料の製造方法に関するものである。

熱硬化性樹脂成形材料は、通常、熱硬化性樹脂のほか、有機充填材、無機充填材などの充填材成分、硬化剤、硬化促進剤などの硬化剤成分、離型剤、顔料などの添加剤成分などを配合し、プラネタリミキサーなどの装置で予備混練を行った後、二軸押出混練装置や混練ロール装置などの溶融混練装置で混練され、これを粉砕又は造粒することにより得られている。
そして、この成形材料の成形品は、熱硬化性樹脂（あるいは熱硬化性樹脂と硬化剤等と）の反応により得られた樹脂硬化物として基本的な特性を有するとともに、併せて用いられる各種の充填材により、機械的特性、電気的特性などの更なる向上が図られる。

成形材料に用いられる充填材には、種々の形状、成分、粒径もしくは繊維長のものがあるが、これらの中でも繊維状充填材は、その形状から成形品に良好な機械的特性を付与することができる。
例えば、無機繊維であるガラス繊維を用いた場合は、機械的強度、耐摩耗性、硬度などの機械的特性のほか、耐熱性などの向上を図ることができる。また、有機繊維を用いた場合は、柔軟性、耐衝撃性などの向上を図ることができる。このような繊維状充填材は、用途に応じて多くの成形材料に配合されて使用されている。

成形材料中に繊維状充填材を配合して成形品特性の向上を図るときには、熱硬化性樹脂成分と繊維状充填材成分とが高い精度で分散混合していることが必要である。
しかし、従来の方法により、熱硬化性樹脂成分と繊維状充填材成分とを含有する材料混合物を混練すると、熱硬化性樹脂成分と繊維状充填材成分との混合精度や、熱硬化性樹脂の繊維状充填材成分への含浸性が充分でなく、目的とする成形品特性の向上が充分でないことがあった。
一方、混合精度を高めるために、材料混合物に過大なエネルギーを与えると、繊維の粉砕や破断が過剰に進行して、成形材料中での有効繊維長が短くなり、繊維状充填材の配合によって付与する特性が充分でないという問題があった。

また、繊維状充填材の配合により成形品に付与される諸特性は、通常、その配合量を多くすることで、より高めることができるが、従来の方法で成形材料中の充填材比率を上げると、特に繊維状充填材を用いた場合には、繊維の解繊や分散に大きなエネルギーを要するため、上記の問題がより顕在化したり、成形材料の製造自体が困難になったりするという問題があった。
このため、従来の方法により成形材料を製造した場合では、充填材の配合比率に制限があり、ゆえに、成形品の特性向上にも限界があった。

このような問題に対して、配合する充填材の形状などを最適化して、充填材をより高い比率で配合する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。しかし、使用できる充填材の種類が限定されるため、種々の用途に適用することが難しく、コストも高騰しやすいという問題があった。

特開平０７−１１８５０６号公報

本発明は、熱硬化性樹脂成形材料中における熱硬化性樹脂と繊維状充填材との混合精度を向上させることができるとともに、繊維状充填材を成形材料中により多く配合することができる熱硬化性樹脂成形材料の製造方法を提供するものである。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（２）によって達成される。
（１）熱硬化性樹脂と繊維状充填材とを含有する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法であって、
（ａ）熱硬化性樹脂と繊維状充填材原料とを含有する原材料成分を混合して、材料混合物Ａを調製する工程、
（ｂ）上記材料混合物Ａを、杵搗装置で叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製する工程、及び、
（ｃ）上記材料混合物Ｂを、溶融混練する工程、
を有することを特徴とする、熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
（２）上記（ｂ）工程において、上記材料混合物Ａを叩く処理は、１Ｇ以上の加速度で作動する杵部材により行うものである上記（１）に記載の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。

本発明の製造方法によれば、熱硬化性樹脂成形材料中における、熱硬化性樹脂成分と繊維状充填材成分との混合精度を高めることができ、このような成形材料を成形してなる成形品の特性を向上させることができる。
そして、従来の製造方法では実現が困難であった高い比率で繊維状充填材成分を配合した成形材料を簡易に製造することができ、成形品の更なる特性向上にも大きな可能性を有するものである。

以下、本発明の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法（以下、単に「製造方法」という）について詳細に説明する。
本発明の製造方法は、熱硬化性樹脂と繊維状充填材とを含有する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法であって、
（ａ）熱硬化性樹脂と繊維状充填材原料とを含有する原材料成分を混合して、材料混合物Ａを調製する工程、
（ｂ）上記材料混合物Ａを、杵搗装置で叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製する工程、及び、
（ｃ）上記材料混合物Ｂを、溶融混練する工程、
を有することを特徴とする。

本発明の製造方法において用いられる熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂等が挙げられる。
これらの熱硬化性樹脂を単独で用いてもよいし、併用することもできる。

熱硬化性樹脂の性状としては特に限定されず、常温で固形状のもの、半固形状のもの、液状のものなど、いずれの形態のものでも用いることができる。また、溶剤を用いて、これらを溶解したり低粘度化したりしてから用いることもできる。

また、熱硬化性樹脂の硬化特性としては特に限定されないが、例えば、単独で自硬化するものを用いてもよいし、硬化剤や硬化促進剤を併用するものを用いることもできる。
硬化剤や硬化促進剤を併用する場合としては例えば、ノボラック型フェノール樹脂を用いた場合は、ヘキサメチレンテトラミン、パラホルムなどを用いることができる。また、エポキシ樹脂を用いた場合は、ポリアミン化合物、３級アミン化合物、カルボン酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、イミダゾール化合物などを用いることができる。

本発明の製造方法において用いられる繊維状充填材としては、無機繊維充填材、有機繊維充填材、金属繊維充填材などが挙げられる。
無機繊維充填材としては例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維などが挙げられる。有機繊維充填材としては例えば、アラミド繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、フェノール樹脂繊維などの合成繊維、デニム繊維、麻繊維、綿繊維、木綿繊維、木材パルプ繊維、ヤシ殻繊維、竹繊維などの天然繊維が挙げられる。
このほか、これらの繊維を用いた織物の裁断物、粗粉砕物、微粉砕物、あるいは、これらの繊維の加工を行う際に発生する集塵ダストなどを用いることもできる。
これらの繊維状充填材は、単独で用いてもよいし、併用することもできる。

本発明の製造方法においては、目的に応じて上記繊維状充填材を選択して用いることができる。
例えばガラス繊維を用いると、成形品に高い機械的特性、耐熱性などを付与することができる。ガラス繊維を用いた充填材としては、チョップドストランド、ガラスカットファイバー（単繊維カット品）、あるいはガラス繊維を綿状に成形したグラスウールなどがある。これらの中でも、繊維状充填材原料としてチョップドストランドを用いると、取り扱い性に優れるとともに、低コストとすることができる。チョップドストランドの形態としては特に限定されないが、例えば、繊維径５〜２０μｍ、繊維長１〜１０ｍｍのものを好ましく用いることができる。また、使用する熱硬化性樹脂との密着性に優れた処理剤で表面処理を施したものを用いることもできる。

本発明の製造方法により製造される成形材料には、上記熱硬化性樹脂、繊維状充填材のほか、必要に応じて、他の充填材成分、熱硬化性樹脂の硬化剤、硬化促進剤、離型剤、顔料などを配合することができる。

上記他の充填材成分としては、無機充填材、有機充填材のいずれも使用することができる。
無機充填材としては例えば、タルク、焼成クレー等の等のケイ酸塩、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物等が挙げられる。

また、有機充填材としては例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリスルホン、ポリスチレン、フッ素樹脂等の各種熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の粉末、またはこれらの樹脂で構成される共重合体等の粉末状有機充填材のほか、積層板、化粧板、各種樹脂成形品の粉砕物などが挙げられる。

本発明の製造方法においては、まず、
（ａ）熱硬化性樹脂と繊維状充填材原料とを含有する原材料成分を混合して、材料混合物Ａを調製する。

材料混合物Ａを調製する方法としては特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂として固形の熱硬化性樹脂のみを用いる場合には、熱硬化性樹脂、繊維状充填材原料のほか、成形材料に配合するその他の成分、例えば、硬化剤、硬化促進剤、他の充填材、着色剤、離型剤などを所定の比率で配合し、ヘンシェルミキサー、ディスパーザーなどを用いて乾式で混合することにより行うことができる。

また、熱硬化性樹脂として固形の熱硬化性樹脂と液状の熱硬化性樹脂とを併用する場合には、例えば、繊維状充填材原料と液状の熱硬化性樹脂とを先に混合しておき、これに、固形の熱硬化性樹脂、及びほかの原材料成分を所定の比率で配合し、上記装置等を用いて混合することにより行うことができる。

ここで、繊維状充填材原料と液状の熱硬化性樹脂とを混合する方法としては特に限定されないが、例えば、繊維状充填材原料と液状の熱硬化性樹脂とを、ともに運動している状態で接触させる方法が挙げられる。これにより、繊維状充填材原料を液状の熱硬化性樹脂により精度よく濡らすことができる。
具体的には、例えば、円筒形の処理空間を有する装置内に、噴霧装置、噴射装置等のスプレー装置を用いて繊維状充填材原料を供給する。これにより、繊維状充填材原料に十分な運動エネルギーを与えられる。上記装置内に繊維状充填材原料を供給する方向としては特に限定されないが、円筒形の処理空間内で旋回流を与えられて流動できるようにすることが好ましい。
次いで、ノズル霧化装置等により微粒子化された液状の熱硬化性樹脂あるいは液状の熱硬化性樹脂溶液を、上記の繊維状充填材原料に向かって噴霧する。これにより、両者はともに運動した状態で接触し、繊維状充填材原料に液状の熱硬化性樹脂を付着させることができる。
このような方法で処理することにより、繊維状充填材原料に対する液状の熱硬化性樹脂量が少ない場合でも、各々の供給量を制御することにより両者を高精度に接触させて、繊維状充填材原料を液状の熱硬化性樹脂により精度よく濡らすことができる。

なお、本発明の製造方法において、上記材料混合物Ａ中には、成形材料に用いる原材料の全てを配合してもよいし、熱硬化性樹脂、繊維状充填材原料以外の原材料については、後の工程、例えば（ｃ）工程において添加して用いることもできる。

材料混合物Ａ中における熱硬化性樹脂の形態としては特に限定されないが、例えば、固形の熱硬化性樹脂を用いる場合は、粒径が０．１〜３ｍｍの粒子であることが好ましい。
これにより、後述する（ｂ）工程において杵搗装置で叩く処理を行う際に、各々の樹脂粒子が高いエネルギーを受けやすくすることができる。そして、樹脂粒子の粉砕を効率的に行うことができるとともに、繊維状充填材の繊維をほぐすのを促進して、この繊維間に粉砕された樹脂粒子を押し込む効果を高めることができる。
粒径が上記下限値未満のものを用いることはできるが、このような樹脂粒子が多いと、樹脂粒子が粉砕される際に受ける力が小さくなりやすいため、上記の効果が充分でないことがある。一方、上記上限値を越えるものを用いることはできるが、このような樹脂粒子が多いと、樹脂粒子が粉砕されるのに時間を要することがあり、また、樹脂成分と充填材成分との混合精度が低下することがある。

また、液状の熱硬化性樹脂については、単独で用いることもできるが、固形の熱硬化性樹脂と併用すると、上記効果に加えて、固形の熱硬化性樹脂粒子と繊維状充填材との濡れ性、密着性をさらに向上させる効果を付与することができる。

次に、本発明の製造方法においては、
（ｂ）上記材料混合物Ａを、杵搗装置で叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製する。

ここで用いられる杵搗装置としては特に限定されないが、杵体を持ち上げて杵体の自由落下運動で杵打するもの、あるいは、クランク機構等を採用して杵体を往復運動させ、これにより杵打するものなどが挙げられる。
クランク機構等を採用して杵体を往復運動させる方式の場合は、杵体の昇降ともモーターにより行うこともできるし、実質的に杵体の上昇のみをモーターにより行い、杵体の自重により下降を行う機構とすることもできる。
本発明の製造方法において用いられる杵搗装置は、基本的にこのような機構を備えたものであれば、バッチ式のもの、あるいは、連続的に処理できる連続式のものなど、その形態を問わず用いることができる。

この（ｂ）工程において、上記材料混合物Ａを叩く処理は、１Ｇ以上の加速度で作動する杵部材により行うものであることが好ましい。加速度が１Ｇ未満のものを用いることは充分に可能であるが、１Ｇ以上のものを用いることにより、より効率的に材料混合物Ｂを調製することができる。

ここで、本発明の製造方法において用いられる杵搗装置として、図１に示したようなクランク機構を有したバッチ式の装置を例に説明する。

図１において、杵搗装置１は、杵打機構部１０と杵受機構部２０とから構成される。
杵打機構部１０において、杵体１１と杵杆１２とからなる杵１３は、基台１４に取り付けられたガイドウェイ１５に沿って摺動する摺動部材１６に昇降自在に取り付けられている。摺動部材１６とモーターＭ１とは、上端部がモーターＭ１に取り付けられた回転部材１７に、下端部が摺動部材１６の上端に取り付けられている連結棒１８により連結され、モーターＭ１の回転に伴い、摺動部材１６及び杵１３が昇降運動を行うようになっている。

一方、杵受機構部２０には、材料混合物２１を入れる臼２２と、臼２２を回転させる動力を与えるモーターＭ２とが設置されている。臼２２には、モーターＭ２のプーリー２３からベルト２４及びプーリー２５を介して動力が伝達され、任意の速度で回転できる機構を有している。

図１に示した装置においては、モーターＭ１の回転により、回転部材１７が下死点に到達した時点で、杵体１１の下端部は臼２２内に準備された材料混合物２１に対して叩く処理を行い、回転部材１７が上死点に到達した時点では臼２２の底壁面２２ａから一定の距離を保持して上方に位置する。そして、モーターＭ１の回転により杵１３が連続的に昇降運動を行うことにより、材料混合物Ａを叩く処理を行い、材料混合物Ｂとすることができる。

図１において、臼２２の回転中心は、杵体１１の中心より少しずれた位置に設定し、相対的に偏心させることが好ましい。これにより、臼２２内の材料混合物２１を実質的に均等に処理することができる。
また、杵体１１の底面１１ａと、臼２２の底壁面２２ａとは、異なる面形状を有していることが好ましい。これにより、杵体１１が下死点に到達した際に、杵体１１の底面１１ａと、臼２２の底壁面２２ａとの間に挟まれた材料混合物Ａに、ずり剪断力を与えることができるので、樹脂粒子の粉砕、繊維状充填材の解繊、及び、繊維状充填材中への熱硬化性樹脂の押し込みを効率的に行うことができる。
また、熱硬化性樹脂として固形の粒子を用いた場合には、ずり剪断力が作用するとき、樹脂粒子はその微小表面において溶融する現象も起こるので、繊維状充填材との混合精度をより高くすることができる。

図１に示した装置において、杵体１１の昇降ストローク、モーターＭ１の回転数（杵体が材料混合物へ衝突する回数）、あるいは、杵体１１が下降した時点での臼２２の底壁面２２ａとのクリアランスなどは、材料混合物の組成、処理量、装置の規模等により異なるため特に限定されない。
例えば、熱硬化性樹脂として固形の粒子を用いる場合には、材料混合物Ａ中の樹脂粒子が粉砕され、繊維状充填材が解繊されるとともに、樹脂粒子の粉砕物が解繊された繊維状充填材中に押し込まれた状態まで処理することができればよい。

なお、上記（ｂ）工程における処理温度としては特に限定されず、常温で実施してもよいし、材料混合物Ａを加温または冷却、あるいは、上記装置において、材料混合物Ａと接触する部位について同様に加温または冷却しながら処理を行うこともできる。これは、用いる熱硬化性樹脂等の性状、杵搗装置による処理条件などを考慮して、適宜最適な処理温度を選択して実施することができる。

次に、本発明の製造方法においては、
（ｃ）上記材料混合物Ｂを、溶融混練する。

材料混合物Ｂを溶融混練する方法としては特に限定されないが、通常の溶融混練装置、例えば、混練ロール、二軸ニーダー、単軸ニーダー、二軸押出装置、単軸押出装置などにより実施することができる。また、これらの装置を組み合わせて溶融混練を行うこともできる。
溶融混練する際の温度としては特に限定されないが、熱硬化性樹脂成分が溶融し、かつ、熱硬化性樹脂と硬化剤成分等との反応が過度に進行しないような温度にて実施することが好ましい。

本発明の製造方法においては、上記（ｃ）工程の後、溶融混練した材料を冷却・粉砕して成形材料とすることができる。あるいは、溶融混練後に造粒して成形材料化してもよい。

本発明の製造方法は、以上に述べたような（ａ）〜（ｃ）工程を経ることにより、下記の特徴を有するものである。

まず、（ｂ）工程において材料混合物Ａを杵搗装置で叩く処理を行うことにより、熱硬化性樹脂と繊維状充填材とを高い精度で混合することができる。
熱硬化性樹脂として固形の粒子を用いる場合には、好ましくは上記粒子径のものを使用することにより、杵搗装置で叩く際に与えられるエネルギーの多くを樹脂粒子に集中させることができる。これにより、樹脂粒子の粉砕と、樹脂粒子による繊維状充填材の解繊を効率的に行うことができるとともに、粉砕された樹脂粒子が解繊された繊維状充填材間に押し込まれやすくなり、微粒子状の熱硬化性樹脂と解繊された繊維状充填材とが混合した材料混合物Ｂを調製することができる。
また、熱硬化性樹脂として固形の粒子とともに液状のものを用いる場合には、上記効果に加えて、固形の熱硬化性樹脂粒子と繊維状充填材との濡れ性、密着性をさらに向上させる効果を付与することができる。また、液状樹脂自身の含浸性により、特に、繊維状充填材が天然繊維である場合には、単繊維間だけでなく、繊維内部への含浸性をも促進させることができる。

このようにして得られた材料混合物Ｂは、この段階ですでに熱硬化性樹脂と繊維状充填材との混合精度が高いため、（ｃ）工程でこれを溶融混練する際には、成形材料として取り扱いが可能な程度まで混練すればよく、与えるエネルギーを小さくすることができる。
具体的には、例えば混練ロールを用いる場合では、混練時間を短くすることができる。
これにより、用いた繊維状充填材の繊維長を維持しやすくなるので、成形材料中における繊維状充填材の有効繊維長をより長くすることができ、これを成形してなる成形品に、目的とする特性をより効果的に付与することができる。

また、本発明の製造方法によれば、繊維状充填材の配合比率が高い成形材料を得ることができる。この理由は以下のように考えられる。
通常の製造方法、例えば、原材料を簡単に予備混合した後に溶融混練する方法によると、混練前の混合原材料の段階では、熱硬化性樹脂と繊維状充填材とが精度よく混合していない。
このような混合原材料を、例えば二軸混練押出装置を用いて混練を試みると、熱硬化性樹脂成分は溶融するが、それが混合原材料中で局在化しているので、混合原材料全体を粘度低下させることができない。このため、繊維状充填材による混練抵抗が過大となり、実質的に混練できない状態となる。
また、混練ロールを用いた場合では、混合原材料がロールに安定して巻き付かずに混練できなかったり、ロール間の間隙を小さくして過大な混練力を与えないと混練できなかったりするので、この場合も実質的に成形材料化することが困難となる。
これに対して、本発明の製造方法によれば、材料混合物Ｂ中において、すでに熱硬化性樹脂と繊維状充填材とが高い精度で混合されているので、混練時には材料混合物Ｂ全体の粘度がほぼ均一に低下して、繊維状充填材の配合比率が高い場合でも混練が可能になる。そして、材料混合物Ｂでは、繊維状充填材が解繊して単繊維どうしがからみあったような状態となっているので、二軸混練押出装置だけでなく、混練ロールを用いても容易に混練作業を行うことができる。
このような理由で、繊維状充填材の配合比率が高い成形材料を得ることができる。

本発明の製造方法により得られた成形材料中の繊維状充填材の配合量としては特に限定されないが、例えば、ガラスチョップドストランドを用いた場合には、成形材料全体に対して最大約７０重量％まで配合することができる。これは、従来の製造方法における配合量の実質的な限界である５０重量％を大きく越えており、これを成形してなる成形品に衝撃強度、耐荷重強度など、高い機械的強度を付与することができるものである。

熱硬化性樹脂、特に、フェノール樹脂成形材料は、耐熱性、機械的特性、電気絶縁性等が安定して得られ、且つ、成形加工性も良く、コストパフォーマンスに優れていることから旧来より幅広く使用されている。ところが、熱可塑性樹脂類との比較においては動的強度（衝撃強度）が弱いという欠点もあった。本発明の製造方法によって得られた熱硬化性樹脂成形材料は、繊維状充填材の性質を利用することにより、従来の熱硬化性樹脂成形材料を上回る衝撃強度等の機械的特性を得ることができるものである。

以下に、実施例により本発明を説明する。

１．繊維状充填材としてガラス繊維を用いた成形材料の製造１
１．１ 実施例１〜３
表１に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合し、材料混合物Ａを調製した。用いた原材料は下記の通りである。

<原材料>
（１）ノボラック型フェノール樹脂（固形）：住友ベークライト社製・ＰＲ−５０７１６（固形ノボラック型フェノール樹脂）を、フェザーミルにより粉砕し、粒度０．１〜１ｍｍに調製したものを用いた。
（２）硬化剤：ヘキサメチレンテトラミン
（３）ガラス繊維：日東紡製チョップドストランド（繊維径１３μｍ、繊維長３ｍｍ）
（４）硬化促進剤：水酸化カルシウム
（５）顔料：カーボンブラック
（６）離型剤：ステアリン酸

上記で得られた材料混合物Ａを、図１に示した杵搗装置により、１０ｇずつ１分間叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製した。図１に示した杵搗装置の運転条件は下記の通りである。

<杵打機構部>
（１）杵体の直径：４０ｍｍ
（２）杵体の底面の形状：径方向中央部（直径１０ｍｍ）は平面形状、径方向周辺部は半径１５ｍｍの曲面形状
（３）杵体のストローク：２００ｍｍ
（４）杵体の昇降：１００回／分
（５）杵体の底面と臼の底壁面とのクリアランス（杵体の下降時／最も狭い部分）：１ｍｍ
（６）杵体の下降：杵及び摺動部材が、上死点からモーターにより下降し、下降の途中から杵及び摺動部材の自重により落下する機構として、杵体の底面が材料混合物に接する際の加速度が１Ｇとなるように設定した。

<杵受機構部>
（１）臼の容器内径：６０ｍｍ
（２）臼の底壁面の形状：径方向中央部（半径２０ｍｍ）は平面形状、底壁面と側壁面との間は半径２０ｍｍの曲面形状
（３）臼の回転数：６０ｒｐｍ
（４）臼中心と杵体中心との偏心：５ｍｍ
（５）処理した材料混合物Ａの量：１０ｇ／１回

上記で得られた材料混合物Ｂを、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

１．２ 比較例１〜３
表１に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合して材料混合物を調製し、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

２．繊維状充填材として天然有機繊維を用いた成形材料の製造
２．１ 実施例４、６
表２に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合し、材料混合物Ａを調製した。用いた原材料は下記の通りである。

２．２ 実施例５
表２に示した原材料のうち、天然有機繊維とレゾール型フェノール樹脂（液状）との混合を先に行った。円筒形の処理空間を有する装置内に、処理空間内で旋回流を与えられて流動するように、スプレー装置を用いて天然有機繊維を供給し、これに、ノズル霧化装置により、液状のレゾール型フェノール樹脂を噴霧して、レゾール型フェノール樹脂により濡らした天然有機繊維を調製した。
なお、天然有機繊維供給用のスプレー装置として、株式会社アトマックス製・ＢＮ−９０Ｓ−ＩＳを用い、レゾール型フェノール樹脂供給側のノズル霧化装置としては扶桑精機株式会社製・マジックカットｅ−ミスト（ノズル型ＦＮ−Ｚ４０）を用いた。処理装置は、内径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円筒形状のＳＵＳ容器を使用した。
次いで、これ以外の原材料とともにヘンシェルミキサーで混合し、材料混合物Ａを調製した。用いた原材料は下記の通りである。

<原材料>
（１）ノボラック型フェノール樹脂（固形）：住友ベークライト社製・ＰＲ−５０７１６（固形ノボラック型フェノール樹脂）を、フェザーミルにより粉砕し、粒度０．１〜１．０ｍｍに調製したものを用いた。
（２）レゾール型フェノール樹脂（液状）：住友ベークライト社製・液状レゾール樹脂
（３）硬化剤：ヘキサメチレンテトラミン
（４）天然有機繊維：デニム繊維粉（８０メッシュ全通品）
（５）無機充填材：未焼成クレー
（４）硬化促進剤：水酸化カルシウム
（５）顔料：カーボンブラック
（６）離型剤：ステアリン酸

上記で得られた材料混合物Ａを、図１に示した杵搗装置により１０ｇずつ１分間叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製した。図１に示した杵搗装置の運転条件は、実施例１〜３と同じである。

上記で得られた材料混合物Ｂを、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

２．２ 比較例４〜６
表２に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合して材料混合物を調製し、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

３．繊維状充填材としてガラス繊維を用いた成形材料の製造２
３．１ 実施例７
表３に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合し、材料混合物Ａを調製した。用いた原材料は下記の通りである。

３．２ 実施例８、９
表３に示した原材料のうち、ガラス繊維とレゾール型フェノール樹脂（液状）との混合を先に行った。円筒形の処理空間を有する装置内に、処理空間内で旋回流を与えられて流動するように、スプレー装置を用いてガラス繊維を供給し、これに、ノズル霧化装置により、液状のレゾール型フェノール樹脂を噴霧して、レゾール型フェノール樹脂により濡らしたガラス繊維を調製した。
なお、ガラス繊維供給用のスプレー装置として、株式会社アトマックス製・ＢＮ−９０Ｓ−ＩＳを用い、レゾール型フェノール樹脂供給側のノズル霧化装置としては扶桑精機株式会社製・マジックカットｅ−ミスト（ノズル型ＦＮ−Ｚ４０）を用いた。処理装置は、内径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円筒形状のＳＵＳ容器を使用した。
次いで、これ以外の原材料とともにヘンシェルミキサーで混合し、材料混合物Ａを調製した。用いた原材料は下記の通りである。

<原材料>
（１）ノボラック型フェノール樹脂（固形）：住友ベークライト社製・ＰＲ−５０７１６（固形ノボラック型フェノール樹脂）を、フェザーミルにより粉砕し、粒度０．１〜１．０ｍｍに調製したものを用いた。
（２）レゾール型フェノール樹脂（液状）：住友ベークライト社製・液状レゾール樹脂
（３）硬化剤：ヘキサメチレンテトラミン
（４）ガラス繊維：日東紡製チョップドストランド（繊維径１３μｍ、繊維長３ｍｍ）
（５）硬化促進剤：水酸化カルシウム
（６）顔料：カーボンブラック
（７）離型剤：ステアリン酸

上記で得られた材料混合物Ａを、図１に示した杵搗装置により１０ｇずつ１分間叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製した。図１に示した杵搗装置の運転条件は、実施例１〜３と同じである。

上記で得られた材料混合物Ｂを、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

３．３ 比較例７〜９
表２に示した原材料を、ヘンシェルミキサーで混合して材料混合物を調製し、９０℃に加温した二軸押出混練装置で予備混練した後、９５〜１０５℃の混練ロールで所定時間混練して、冷却後にこれを粉砕して成形材料を得た。

３．成形品の評価
実施例及び比較例にて得られた成形材料について、下記項目の評価を行った。結果を表１及び表２に示す。評価項目及びその試験条件は以下の通りである。

（１）成形材料化の作業性：実施例及び比較例に記載した方法で成形材料化を実施した際の作業性について評価した。符号は以下の通りである。
◎：問題なく成形材料を製造することができた。
○：混練ロールへの巻き付きが安定するまで若干時間を要したが、これ以外は実用上問題なく成形材料を製造することができた。
△：混練ロールのクリアランスを小さくし、剪断力を高めて混練しないと成形材料化できず、成形材料の流動性を適正に調整することが困難であった。
×：混練ロールへの巻き付きが悪くて混練作業ができず、成形材料化できなかった
（２）曲げ強度、シャルピー衝撃強さ、引張り強さ、絶縁抵抗、荷重たわみ温度：ＪＩＳ−Ｋ ６９１１「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。なお、特性評価用試験片の成形は下記条件で行った。
・成形方法：トランスファー成形
・金型温度：１７５℃
・硬化時間：１８０秒
（３）充填性：充填が難しい上記絶縁抵抗評価用試験片（ＪＩＳ Ｋ ６９１１）において、ゲート部から最も遠い部位における成形性を確認した。符号は下記の通りである。
○：端部まで成形できている
×：一部未充填部がある

実施例はいずれも、本発明の製造方法により製造した成形材料であり、繊維状充填材の配合量が多い場合でも、問題なく成形材料化することができた。また、従来の製造方法により製造した成形材料と比べて、繊維状充填材の配合量が同じでも機械的特性を向上させることができた。これに対して、 比較例は、繊維状充填材の配合量が多くなると成形材料化が困難となった。

本発明の製造方法によって得られた成形材料は、繊維状充填材の性質を利用することで従来の熱硬化性樹脂成形材料を上回る機械的特性が得られるため、特に車両部品の軽量化に結びつく金属代替プラスチック用途等への適用が可能となる。

本発明の製造方法で用いられる杵搗装置の一例を示した側断面図

符号の説明

１ 杵搗装置
１０ 杵打機構部
１１ 杵体
１１ａ 杵体の底面
１２ 杵杆
１３ 杵
１４ 基台
１５ ガイドウェイ
１６ 摺動部材
１７ 回転部材
１８ 連結棒
２０ 杵受機構部
２１ 材料混合物
２２ 臼
２２ａ 臼の底壁面
２３ プーリー
２４ ベルト
２５ プーリー

Claims (2)

1. 熱硬化性樹脂と繊維状充填材とを含有する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法であって、
   （ａ）熱硬化性樹脂と繊維状充填材原料とを含有する原材料成分を混合して、材料混合物Ａを調製する工程、
   （ｂ）前記材料混合物Ａを、杵搗装置で叩く処理を行い、材料混合物Ｂを調製する工程、及び、
   （ｃ）前記材料混合物Ｂを溶融混練する工程、
   を有することを特徴とする、熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
2. 前記（ｂ）工程において、前記材料混合物Ａを叩く処理は、１Ｇ以上の加速度で作動する杵部材により行うものである請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。

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