JP2006233151A - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械的強度を実質的に損なうことなく、高度の耐トラッキング性を有する成形品が得られるフェノール樹脂成形材料を提供する。
【解決手段】 （ａ）フェノール樹脂、（ｂ）結晶水解離温度が３５０℃以上である含水無機充填材、及び、（ｃ）融点が７０℃以上のパラフィンワックス、を含有し、好ましくは、上記（ｂ）含水無機充填材の粒径が、０．１〜１００μｍであり、上記（ｃ）パラフィンワックスの融点が、７０〜１３０℃であり、上記成形材料全体に対して、（ａ）フェノール樹脂２５〜４０重量％、（ｂ）含水無機充填材３０〜５５重量％、（ｃ）パラフィンワックス０．１〜２重量％を含有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、フェノール樹脂成形材料に関するものである。

フェノール樹脂成形材料は元来、電気的特性、耐熱性、機械的強度特性に優れており、様々な分野において長年にわたり使用されている。また、各分野において規格の世界標準化が進みつつある。これは本発明材料の属する電気・電子分野でも同様であり、それらの分野の中でも用途によっては特性の向上が必要とされる。例えば、電気的特性の中の耐トラッキング性が挙げられ、耐トラッキング性の向上の為には、無機充填材を高充填化し、樹脂含有量を低下させることが一般的であった。

また、特許文献１のように２００℃以上で結晶水を放出する無機充填材を高充填する方法もあるが、結晶水の解離温度が低い充填材では、理由は明らかではないが、ＩＥＣ Ｐｕｂ． １１２法に準拠した耐トラッキング性試験において特性の向上は得られておらず、耐トラッキング性の更なる向上が求められている
特開平１１−１７２０７２号公報

本発明は、機械的強度を実質的に損なうことなく、高度の耐トラッキング性を有する成形品が得られるフェノール樹脂成形材料を提供するものである。

このような課題は、下記の本発明（１）〜（４）によって達成される。
（１）（ａ）フェノール樹脂、（ｂ）結晶水解離温度が３５０℃以上である含水無機充填材、及び、（ｃ）融点が７０℃以上のパラフィンワックス、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）上記（ｂ）含水無機充填材の粒径が、０．１〜１００μｍである上記（１）に記載のフェノール樹脂成形材料。
（３）上記（ｃ）パラフィンワックスの融点が、７０〜１３０℃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）上記成形材料全体に対して、（ａ）フェノール樹脂２５〜４０重量％、（ｂ）含水無機充填材３０〜５５重量％、（ｃ）パラフィンワックス０．１〜２重量％を含有する上記（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。

本発明は、（ａ）フェノール樹脂、（ｂ）結晶水解離温度が３５０℃以上である含水無機充填材、及び、（ｃ）融点が７０℃以上のパラフィンワックス、を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、トラッキング時に形成される炭化導電層が減少し、且つ炭化導電層の形成が遅延することにより耐トラッキング性が向上するため、高度の耐トラッキング性を必要とする電気部品ならびに電子部品用のフェノール樹脂成形材料として用いることができる。

以下、本発明のフェノール樹脂成形材料（以下、単に「成形材料」ということがある）について説明する。

本発明の成形材料は、（ａ）フェノール樹脂、（ｂ）結晶水解離温度が３５０℃以上である含水無機充填材、及び、（ｃ）融点が７０℃以上のパラフィンワックス、を含有することを特徴とする。

本発明の成形材料で用いるフェノール樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール類とアルデヒド類を無触媒あるいは触媒存在下で反応させて得られたノボラック型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。これらを単独で使用でき、また併用することもできる。
フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、成形材料全体に対し、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを用いる場合はそれも含めて、２５〜４０重量％であることが好ましく、更に好ましくは３０〜３５重量％である。上記下限値未満では樹脂量が少なく、成形材料の製造が困難になる、また流動性が低下するため成形が困難になるといった問題を起こす場合がある。また、上記上限値を超えると、十分な耐トラッキング性を得られない場合がある。

本発明の成形材料は、結晶水解離温度が３５０℃以上の含水無機充填材を用いることを特徴とする。上記含水無機充填材は、トラッキング時に形成される炭化導電層の形成を遅延させる効果があるが、結晶水解離温度が３５０℃未満の含水無機充填材では、十分な耐トラッキング性が得られないことがある。
その理由は明らかでないが、耐トラッキング試験時に受ける温度域に適合するのが、上記含水無機充填材の結晶水解離温度３５０℃以上の温度になるものと推測される。
かかる含水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、タルク等が挙げられる。

上記含水無機充填材の含有量は、特に限定されないが、成形材料全体に対し、３０〜５５重量％が好ましく、さらに好ましくは３５〜５２重量％である。上記下限値未満では、十分な耐トラッキング性が得られない場合があり、上記上限値を超えると、成形材料中の樹脂量が少なくなる為、得られる成形材料の流動性が低下し、成形が困難になる場合がある。
上記含水無機充填材の粒径は特に限定されないが、０．１〜１００μｍであることが好ましい。更に好ましくは０．２〜６０μｍである。粒径が上記上限値を超えると、含水無機充填材の含有量が多い場合には機械的強度特性が低下する可能性がある。また上記下限値未満では、含水無機充填材の比表面積が大きくなるため吸油量が増大し、流動性が低下する可能性がある。

本発明の成形材料は、融点７０℃以上のパラフィンワックスを用いることを特徴とする。上記パラフィンワックスは、トラッキング時に形成される炭化導電層の形成を遅延させる効果がある。その理由は明らかではないが、パラフィンワックスは外部滑性が非常に高く、成形品表面に析出しやすく、また、フェノール樹脂に比べ、分解しやすく炭化物としては残りにくいため、炭化導電層が形成され難くなっているものと推測される。また、パラフィンワックスの融点は、分子量や構造に起因するものであり、融点７０℃以上の場合に成形品表面への析出が生じやすいものと考えられる。
このような目的のためには、上記パラフィンワックスの融点は７０〜１３０℃であることが好ましい。さらに好ましくは７０〜１１５℃である。これにより、上記作用を効果的に発現させることができる。
上記上限値を超える融点を有するパラフィンワックスでは、成形時にパラフィンワックスが均一に溶融せず成形品表面への析出する効果が低下する可能性がある。
更に、上記パラフィンワックスと、結晶水解離温度が３５０℃以上の含水無機充填材とを併用することにより、表面の炭化導電層の形成遅延効果を更に高めることができる。

上記パラフィンワックスの含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対し、０．１〜２重量％とすることが好ましい。更に好ましくは０．５〜１．５重量％である。上記下限値未満では、パラフィンワックスの分散状態によっては耐トラッキング性への効果が低くなることがある。また、上記上限値を超えると、成形品の表面にパラフィンワックスが析出し外観不良の原因となることがある。

本発明の成形材料には、以上に説明した成分のほか、本発明の目的を実質的に損なわない範囲で、木粉等の有機充填材、ガラス繊維等を含む無機充填材、離型剤、硬化助剤、顔料等の添加剤を添加することができる。

上記無機充填材としては、特に限定されないが、例えば、焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、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、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、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、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。

また、上記有機充填材としては特に限定されないが、例えば、木粉、パルプ、ケナフ、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の繊維状有機充填材、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリエチレン、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体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等が挙げられる。

本発明の成形材料は、通常の方法により製造することができる。すなわち、上記原材料を所定量配合し、リボンブレンダーやプラネタリミキサーなどを用いて予備混合した後、５０〜１００℃程度の加熱ロールや二軸混練機を用いて溶融混練し、これをさらに造粒化するか、冷却後粉砕・分級などの操作を経て成形材料とすることができる。

以下、実施例等により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例および比較例に用いた各配合物は以下のとおりである。
（１）レゾール型フェノール樹脂：住友ベークライト社製・ＰＲ−５１５０１Ｂ
（２）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト社製・ＰＲ−５０７１６
（３）硬化剤：ヘキサメチレンテトラミン
（４）未焼成クレー：ＥＣＣ社製ＥＫＡＬＩＴＥ、粒径０．２〜５０μｍ
（５）パラフィンワックス：日本精鑞社製パラフィンワックス、融点７５℃
（６）パラフィンワックス：日本精鑞社製パラフィンワックス、融点９５℃
（７）ガラス繊維：日本板硝子社製・チョップドストランドＲＥＳ
（８）焼成クレー：水澤化学社製・インシュライト
（９）水酸化アルミ：住友化学工業社製・水酸化アルミニウムＣ−３１
（１０）硬化助剤：水酸化カルシウム
（１１）離型剤：ステアリン酸
（１２）着色剤：カーボンブラック

（実施例１）
成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂３４重量％、未焼成クレー５０重量％、パラフィンワックス（融点７５℃）０．５重量％、ガラス繊維６．５重量％、木粉５重量％、硬化助剤２重量％、着色剤１重量％、離型剤１重量％を配合し、混合した。この混合物を約８０℃の加熱ロール間で溶融混練し、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を得た。

（実施例２）
パラフィンワックス（融点７５℃）を１重量％に増量、ガラス繊維を６重量％に減量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（実施例３）
レゾール型フェノール樹脂の代わりに、ノボラック型フェノール樹脂２９重量％とヘキサメチレンテトラミン５重量％を配合した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（実施例４）
パラフィンワックス（融点７５℃）の代わりにパラフィンワックス（融点９５℃）を配合した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（比較例１）
成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂３４重量％、未焼成クレーおよびパラフィンワックスを用いず、ガラス繊維７重量％、水酸化アルミニウム５０重量％、木粉５重量％、硬化助剤２重量％、着色剤１重量％、離型剤１重量％を配合した。この混合物を約８０℃の加熱ロール間で溶融混練し、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を得た。

（比較例２）
水酸化アルミニウムの代わりに、未焼成クレーを配合した以外は比較例１と同様にして成形材料を得た。

（比較例３）
パラフィンワックスを０．５重量％追加配合し、ガラス繊維を６．５重量％に減量し、水酸化アルミニウムの代わりに焼成クレーを用いたこと以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。

実施例及び比較例の成形材料の配合を表１に示す。

実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、トランスファー成形により特性を測定するための試験片を作製した。成形条件は、金型温度１７５℃、硬化時間３分間とした。成形後、各特性の評価を実施した。
特性評価は、耐トラッキング性をＩＥＣ Ｐｕｂ．１１２、機械的強度として曲げ強さをＪＩＳ Ｋ ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠した。
評価結果を表２に示した。

表２に示す結果から明らかなように、結晶水解離温度が３５０℃以上の含水無機充填材、および、融点が７０℃以上のパラフィンワックスを含有する本発明の成形材料で得られた実施例１〜４は、これら両者を含まない比較例１と比較して、耐トラッキング性が大きく向上する効果を確認できた。
また、含水無機充填材のみを含有してパラフィンワックスを含まない比較例２、及び、パラフィンワックスのみを含有して含水無機充填材を含まない比較例３と比べても、機械的強度を実質的に損なうことなく、耐トラッキング性を向上させることができた。

本発明のフェノール樹脂成形材料は、実質的に機械的特性を維持しつつ、耐トラッキング性に優れた成形品を得ることができ、２５０Ｖ以上の高い耐トラッキング性を求められている電気部品や電子部品分野において好適に使用できるものである。

Claims (4)

1. （ａ）フェノール樹脂、（ｂ）結晶水解離温度が３５０℃以上である含水無機充填材、及び、（ｃ）融点が７０℃以上のパラフィンワックス、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（ｂ）含水無機充填材の粒径が、０．１〜１００μｍである請求項１に記載のフェノール樹脂成形材料。
3. 前記（ｃ）パラフィンワックスの融点が、７０〜１３０℃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. 前記成形材料全体に対して、（ａ）フェノール樹脂２５〜４０重量％、（ｂ）含水無機充填材３０〜５５重量％、（ｃ）パラフィンワックス０．１〜２重量％を含有する請求項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。