JP2006265321A - Phenolic resin molding material - Google Patents

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JP2006265321A JP2005082998A JP2005082998A JP2006265321A JP 2006265321 A JP2006265321 A JP 2006265321A JP 2005082998 A JP2005082998 A JP 2005082998A JP 2005082998 A JP2005082998 A JP 2005082998A JP 2006265321 A JP2006265321 A JP 2006265321A
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Shunsuke Fujii
俊介 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phenolic resin molding material giving a molded article having excellent abrasion resistance while keeping original mechanical strengths. <P>SOLUTION: The phenolic resin molding material contains a phenolic resin and a high-molecular weight polyethylene having a viscosity-average molecular weight of ≥1,000,000. Preferably, the polyethylene has an average particle diameter of ≤150μm and the content of the polyethylene is 0.5-30 pts.wt. based on 100 pts.wt. of the phenolic resin. The material preferably further contains an inorganic filler having an average particle diameter of the primary particle of ≤500 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to a phenol resin molding material.

従来、自動車や産業機器等の機構部品には、主としてセラミックや金属が用いられているが、加工性の面、コストが高い点や個体重量が重いという点から、ガラス繊維を含有したフェノール樹脂成形材料への代替が注目されている。しかしながら、ガラス繊維を含有したフェノール樹脂成形材料は、摩耗特性が悪いため、耐摩耗性が必要な部品への使用は避けられる場合があった。   Conventionally, ceramics and metals are mainly used for mechanical parts such as automobiles and industrial equipment, but from the viewpoint of workability, high cost, and heavy solid weight, phenol resin molding containing glass fiber Alternatives to materials are drawing attention. However, the phenol resin molding material containing glass fiber has poor wear characteristics, and therefore it may be avoided to use it for parts that require wear resistance.

このため、ポリエチレンを配合して摩耗特性を向上させる手法(例えば、特許文献1参照)が知られているが、ポリエチレンの分子量が小さいとポリエチレン自身の耐熱性が劣るため、高負荷で耐熱性が要求される部品用途(例えば、コンプレッサーピストンなどのコンプレッサー部品)では、十分な耐摩耗性を得ることが難しかった。一方、高い分子量のポリエチレンを配合することで、前記問題を解決することができる技術が公開されている(例えば、特許文献2参照)が、フェノール樹脂とポリエチレンとの樹脂界面における機械的強度に関しては更なる改良が望まれている。   For this reason, a technique for improving abrasion characteristics by blending polyethylene (for example, see Patent Document 1) is known. However, when the molecular weight of polyethylene is small, the heat resistance of polyethylene itself is inferior. In required parts applications (for example, compressor parts such as compressor pistons), it has been difficult to obtain sufficient wear resistance. On the other hand, a technique that can solve the above problem by blending high molecular weight polyethylene has been disclosed (for example, see Patent Document 2), but regarding the mechanical strength at the resin interface between the phenol resin and polyethylene. Further improvements are desired.

特開2001−261928号公報JP 2001-261828 A 特開2004−210837号公報JP 2004-210837 A

本発明の目的は、本来の要求特性である機械的強度を維持しつつ、より耐摩耗性に優れた成形品を得ることができるフェノール樹脂成形材料を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a phenolic resin molding material capable of obtaining a molded article having more excellent wear resistance while maintaining the mechanical strength which is an originally required characteristic.

このような目的は、下記(1)〜(6)記載の本発明により達成される。
(1)フェノール樹脂と、溶液粘度法による粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンと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)前記高分子量ポリエチレンの平均粒子径が150μm以下である(1)に記載のフェノール樹脂成形材料。
(3)前記高分子量ポリエチレンの含有量は、フェノール樹脂100重量部に対して、0.5〜30重量部である(1)または(2)に記載のフェノール樹脂成形材料。
(4)更に、1次粒子の平均粒子径が500nm以下の無機充填材を含有するものである(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)前記無機充填材の含有量は、フェノール樹脂100重量部に対して、0.5〜30重量部である(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。

(6)前記無機充填材がシリカ、ベーマイト、及び、クレーから選ばれたものである(1)ないし(5)のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。



Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (6).
(1) A phenol resin molding material containing a phenol resin and a high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more according to a solution viscosity method.
(2) The phenol resin molding material according to (1), wherein the high molecular weight polyethylene has an average particle size of 150 μm or less.
(3) The phenol resin molding material according to (1) or (2), wherein the content of the high molecular weight polyethylene is 0.5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin.
(4) The phenol resin molding material according to any one of (1) to (3), further comprising an inorganic filler having an average primary particle diameter of 500 nm or less.
(5) The phenol resin molding material according to any one of (1) to (4), wherein the content of the inorganic filler is 0.5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin.

(6) The phenol resin molding material according to any one of (1) to (5), wherein the inorganic filler is selected from silica, boehmite, and clay.



本発明によれば、本来の要求特性である機械的強度、寸法安定性を実質的に損なうことなく、優れた耐摩耗性を有する成形品を得ることができる。
また、平均粒子径が150μm以下の高分子量ポリエチレン、及び、1次粒子の平均粒径が500nm以下の無機充填材を含有するものである場合、上記特性を更に向上させることができる。
According to the present invention, a molded article having excellent wear resistance can be obtained without substantially impairing mechanical strength and dimensional stability, which are originally required characteristics.
Further, when the polymer contains a high molecular weight polyethylene having an average particle diameter of 150 μm or less and an inorganic filler having an average particle diameter of primary particles of 500 nm or less, the above characteristics can be further improved.

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)について詳細に説明する。
本発明の成形材料は、フェノール樹脂と、溶液粘度法による粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンとを含有してなることを特徴とする。
Hereinafter, the phenol resin molding material of the present invention (hereinafter simply referred to as “molding material”) will be described in detail.
The molding material of the present invention is characterized by containing a phenol resin and a high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more according to a solution viscosity method.

本発明の成形材料に用いられるフェノール樹脂としては、特に限定されないが、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独ないしは併用して用いることができる。これらの中でも、耐熱性を考慮する場合には、レゾール型フェノール樹脂が用いられることが多く、樹脂粘度や硬化性を適宜選択することが容易で、安価に材料設計できる点では、ノボラック型フェノール樹脂が用いられることが多い。   Although it does not specifically limit as a phenol resin used for the molding material of this invention, A resol type phenol resin, a novolak type phenol resin, etc. are mentioned, These can be used individually or in combination. Among these, when considering heat resistance, a resol type phenol resin is often used, and a novolac type phenol resin is easy in that it is easy to select the resin viscosity and curability as appropriate and the material can be designed at low cost. Is often used.

レゾール型フェノール樹脂を用いる場合、その種類としては特に限定されないが、例えば、メチロール型レゾールフェノール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂などが挙げられる。
また、ノボラック型フェノール樹脂としては特に限定されないが、通常、フェノール類とアルデヒド類とを、蓚酸、塩酸、硫酸、トルエンスルホン酸などの酸性触媒の存在下で、フェノール類(P)に対するアルデヒド類(F)のモル比(F/P)を0.5〜0.9として反応させて得ることができる。
When the resol type phenol resin is used, the type thereof is not particularly limited, and examples thereof include a methylol type resol phenol resin and a dimethylene ether type resol phenol resin.
In addition, the novolac type phenol resin is not particularly limited, but usually, phenols and aldehydes are combined with aldehydes against phenols (P) in the presence of an acidic catalyst such as oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, toluenesulfonic acid ( F) can be obtained by reacting at a molar ratio (F / P) of 0.5 to 0.9.

ここで用いられるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、キシレノール、パラターシャリーブチルフェノール、パラオクチルフェノール、パラフェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシンなどのフェノール類が挙げられ、通常、フェノール、クレゾールが多く用いられる。   Although it does not specifically limit as phenols used here, For example, phenols, such as phenol, orthocresol, metacresol, paracresol, xylenol, para tertiary butylphenol, paraoctylphenol, paraphenylphenol, bisphenol A, bisphenol F, resorcinol Usually, phenol and cresol are often used.

また、同様にアルデヒド類としても特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン等のアルデヒド類、あるいはこれらの混合物であり、これらのアルデヒド類の発生源となる物質あるいはこれらのアルデヒド類の溶液を使用することもできるが、通常はホルムアルデヒドが多く用いられる。
フェノール樹脂の形態は特に限定されず、液状、固形、粉末いずれの形状のものでも使用することができる。
Similarly, aldehydes are not particularly limited. For example, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, acrolein, or a mixture thereof, and substances that generate these aldehydes or these aldehydes. In general, formaldehyde is often used.
The form of the phenol resin is not particularly limited, and any form of liquid, solid, or powder can be used.

本発明の成形材料は、溶液粘度法による粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレン(以下、単に「ポリエチレン」ということがある)を含有する。ポリエチレンの分子量を上記下限値以上にすることで、得られる成形品の耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。ポリエチレンの分子量が上記下限値を下回ると、ポリエチレン自体の耐熱性が劣ることに起因して、溶融摩耗が生じ、得られる成形品は高負荷下で十分な耐摩耗性の向上効果を得られないことがある。
このような目的のためには、ポリエチレンの分子量は100万〜500万であることが特に好ましい。ポリエチレンの分子量が上記上限値を越えると、ポリエチレン自体の弾性率が高くなりすぎる傾向にある。ポリエチレンの分子量を上記範囲内にすることで、衝撃強度と靭性とを併せもつことができ、機械的強度と耐摩耗性とのバランスをより良くすることができる。
The molding material of the present invention contains high-molecular-weight polyethylene (hereinafter sometimes simply referred to as “polyethylene”) having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more according to the solution viscosity method. By making the molecular weight of polyethylene more than the said lower limit, the abrasion resistance of the molded product obtained can be improved dramatically. When the molecular weight of the polyethylene is below the lower limit, melt wear occurs due to the poor heat resistance of the polyethylene itself, and the resulting molded product cannot obtain a sufficient wear resistance improvement effect under high load. Sometimes.
For such purposes, the molecular weight of polyethylene is particularly preferably 1 million to 5 million. When the molecular weight of polyethylene exceeds the above upper limit, the elastic modulus of polyethylene itself tends to be too high. By setting the molecular weight of polyethylene within the above range, impact strength and toughness can be combined, and the balance between mechanical strength and wear resistance can be improved.

本発明の成形材料において、上記ポリエチレンは、粒子形態で用いることが好ましい。
ポリエチレンの平均粒子径は特に限定されないが、150μm以下であることが好ましい。更に好ましくは50μm以下であり、特に好ましくは30μm以下である。
ポリエチレンの平均粒子径を上記上限値以下にすることで、機械的強度を低下させることなく、耐摩耗性を向上させることができる。平均粒子径が上記上限値を超えると、耐摩耗性は向上する反面、機械的強度が低下したり、成形外観を低下させたりすることがある。これは、本来ポリエチレンとフェノール樹脂との相溶性が低いため、ポリエチレンの平均粒子径が必要以上に大きくなると、フェノール樹脂とポリエチレンとの界面が破断の起点になり易いため、機械的強度が低下したり、またブリードアウトし易いため成形外観を損なったりするものと考えられる。
なお、上記ポリエチレンの平均粒子径の下限値は特に限定されないが、取り扱い性、入手の容易さ等の観点から、10μm以上であることが好ましい。
In the molding material of the present invention, the polyethylene is preferably used in the form of particles.
The average particle diameter of polyethylene is not particularly limited, but is preferably 150 μm or less. More preferably, it is 50 micrometers or less, Most preferably, it is 30 micrometers or less.
By setting the average particle diameter of polyethylene to the upper limit value or less, the wear resistance can be improved without reducing the mechanical strength. When the average particle diameter exceeds the upper limit, the wear resistance is improved, but the mechanical strength may be lowered or the molded appearance may be lowered. This is because the inherent compatibility between polyethylene and phenolic resin is low, and if the average particle size of polyethylene is increased more than necessary, the interface between the phenolic resin and polyethylene is likely to be the starting point of fracture, resulting in a decrease in mechanical strength. In addition, it is thought that the molded appearance is impaired because it tends to bleed out.
In addition, the lower limit of the average particle diameter of the polyethylene is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more from the viewpoints of handleability and availability.

次に、フェノール樹脂とポリエチレンとの含有量について説明する。
本発明の成形材料においては、特に限定されないが、フェノール樹脂(ヘキサメチレンテトラミンを使用する場合はそれも含めて)100重量部に対して、ポリエチレン0.5〜30重量部を含有することが好ましい。更に好ましくは1〜20重量部であり、特に好ましくは2〜10重量部である。ポリエチレンの含有量をかかる範囲内とすることによって、耐摩耗性と機械的強度とを良好なものとすることができる。
ポリエチレンの含有量が上記下限値を下回ると、成形品表面に充分な潤滑性を付与することができず、充分な耐摩耗性を得ることが難しくなることがある。これは樹脂やガラス繊維など、その他に含有される材料に比べポリエチレンの量が相対的に少なく、成形品表面での充分な潤滑性を付与するにはその体積が不充分であるためと考えられる。
一方、ポリエチレンの含有量が上記上限値を越えると、成形品の機械的強度や寸法安定性、成形外観を損なうことがある。これはポリエチレン体積が増えることで、応力による破断の起点となり得る樹脂とポリエチレンとの界面が多くなることや、成形時にブリードアウトする量が増えることが要因と考えられる。また、ポリエチレンの含有量が過剰になると、成形品の耐熱性が劣り、ポリエチレンの溶融摩耗に伴う摩耗量が増大することにより、耐摩耗性に対して逆効果になり得る場合があるため、成形品の使用環境に応じて含有量を適宜選択する必要がある。
Next, content of a phenol resin and polyethylene is demonstrated.
Although it does not specifically limit in the molding material of this invention, It is preferable to contain 0.5-30 weight part of polyethylene with respect to 100 weight part of phenol resins (when it uses hexamethylenetetramine). . More preferably, it is 1-20 weight part, Most preferably, it is 2-10 weight part. By setting the polyethylene content within such a range, the wear resistance and the mechanical strength can be improved.
When the polyethylene content is below the lower limit, sufficient lubricity cannot be imparted to the surface of the molded product, and it may be difficult to obtain sufficient wear resistance. This is probably because the amount of polyethylene is relatively small compared to other materials such as resin and glass fiber, and its volume is insufficient to provide sufficient lubricity on the surface of the molded product. .
On the other hand, when the polyethylene content exceeds the upper limit, the mechanical strength, dimensional stability, and molded appearance of the molded product may be impaired. This is thought to be due to an increase in the volume of polyethylene, an increase in the interface between the resin and polyethylene, which can be the starting point of fracture due to stress, and an increase in the amount of bleed out during molding. Also, if the polyethylene content is excessive, the heat resistance of the molded product is inferior, and the amount of wear associated with the melt wear of polyethylene may increase, which may have an adverse effect on the wear resistance. It is necessary to select the content appropriately according to the use environment of the product.

本発明の成形材料は、上記したポリエチレンに加え、1次粒子の平均粒子径が500nm以下の無機充填材(以下、「微粒無機充填材」ということがある)を含有することが好ましい。上記微粒無機充填材を含有することで、機械的強度を向上させ、耐摩耗性を更に向上させることができる。
上記微粒無機充填材の平均粒子径は更に好ましくは100nm以下であり、特に好ましくは50nm以下である。微粒無機充填材の平均粒子径をかかる範囲内にすることで、機械的強度を更に向上させることができる。これは含有する微粒無機充填材の平均粒子径が小さいほど、成形品が微小なマトリックス単位で補強されるためであると推測される。
また、成形品の表面硬度も高くなるため、成形品表面が削られ難くなる。従って、ポリエチレンと上記の微粒無機充填材を併用して含有すると、成形品の表面は潤滑性があり且つ、樹脂が削られ難くなるため、耐摩耗性がより向上すると推測される。
なお、上記微粒無機充填材における1次粒子の平均粒子径の下限値は特に限定されないが、取り扱い性、入手の容易さ等の観点から、10nm以上であることが好ましい。
The molding material of the present invention preferably contains an inorganic filler having an average primary particle diameter of 500 nm or less (hereinafter sometimes referred to as “fine inorganic filler”) in addition to the above-described polyethylene. By containing the fine inorganic filler, the mechanical strength can be improved and the wear resistance can be further improved.
The average particle size of the fine inorganic filler is more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. By setting the average particle diameter of the fine inorganic filler within such a range, the mechanical strength can be further improved. This is presumed to be because the smaller the average particle size of the fine inorganic filler contained, the more the molded product is reinforced in a minute matrix unit.
In addition, since the surface hardness of the molded product is increased, the surface of the molded product is hardly scraped. Therefore, when polyethylene and the above-mentioned fine inorganic filler are contained in combination, the surface of the molded product has lubricity and the resin is difficult to be scraped, so that it is presumed that the wear resistance is further improved.
In addition, the lower limit of the average particle diameter of the primary particles in the fine inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more from the viewpoints of handleability and availability.

本発明の成形材料に用いられる上記微粒無機充填材としては特に限定されないが、例えば炭酸カルシウム、クレー、タルク、ワラストナイト、シリカ、ガラスビーズ、ベーマイト、ガラス粉末、金属や希土類及び亜金属などの酸化物又は水酸化物などが挙げられ、成形品表面の硬度を高くし、摩耗し難くするという点ではシリカや酸化ジルコニウムなど、モース硬度の高い充填材が好ましい。しかしながら、必要以上にモース硬度が高いと自己摩耗性は低いが、相手材への攻撃性が高くなることがあるため、相手材や使用環境に応じて適宜選択する必要がある。これらの中でも安価で容易に入手できる点でシリカが特に好ましい。一方、成形品の耐熱性や耐薬品性が優れるという点ではクレーが好ましく、これは微小な板状であるクレーが成形品表面に無数に配向することにより、成形品内部への酸素や薬品の浸入を防ぎ劣化を抑えるためと推測する。またそのメカニズムは明らかではないが、機械的強度の向上効果が得られ易いという点ではベーマイトが好ましい。   The fine inorganic filler used in the molding material of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include calcium carbonate, clay, talc, wollastonite, silica, glass beads, boehmite, glass powder, metals, rare earths and sub-metals. Examples thereof include oxides and hydroxides, and fillers having high Mohs hardness such as silica and zirconium oxide are preferable in terms of increasing the hardness of the surface of the molded article and making it difficult to wear. However, if the Mohs hardness is higher than necessary, the self-abrasion property is low, but the aggressiveness to the counterpart material may be high. Therefore, it is necessary to select appropriately according to the counterpart material and the use environment. Among these, silica is particularly preferable because it is inexpensive and easily available. On the other hand, clay is preferable in terms of excellent heat resistance and chemical resistance of the molded product. This is because the clay in the form of a minute plate is oriented innumerably on the surface of the molded product, so that oxygen and chemicals inside the molded product are Presumed to prevent intrusion and suppress deterioration. Further, although the mechanism is not clear, boehmite is preferable in that an effect of improving mechanical strength is easily obtained.

本発明の成形材料に用いられる上記微粒無機充填材の含有量は特に限定されないが、フェノール樹脂(ヘキサメチレンテトラミンを使用する場合はそれも含めて)100重量部に対して、0.5〜30重量部であることが好ましい。更に好ましくは1〜20重量部であり、特に好ましくは2〜15重量部である。微粒無機充填材の含有量をかかる範囲内にすることにより、機械的強度と耐摩耗性とを向上させ、低コスト化が可能な成形材料を提供することができる。
微粒無機充填材の含有量が上記下限値を下回ると、微粒無機充填材の体積が不十分で、微少なマトリックスによる補強が弱く、機械的強度向上や耐摩耗性向上の十分な効果が得られないことがある。一方、微粒無機充填材の含有量が上記上限値を超えても、機械的強度や耐摩耗性の更なる向上効果は低くコストも高くなるため、要求特性と市場価格に適合した含有量を適宜選択する必要がある。
The content of the fine inorganic filler used in the molding material of the present invention is not particularly limited, but is 0.5 to 30 with respect to 100 parts by weight of phenol resin (including hexamethylenetetramine when used). It is preferable that it is a weight part. More preferably, it is 1-20 weight part, Most preferably, it is 2-15 weight part. By setting the content of the fine inorganic filler in such a range, it is possible to provide a molding material capable of improving mechanical strength and wear resistance and reducing cost.
If the content of the fine inorganic filler is below the above lower limit, the fine inorganic filler volume is insufficient, the reinforcement by the fine matrix is weak, and sufficient effects of improving mechanical strength and wear resistance are obtained. There may not be. On the other hand, even if the content of the fine inorganic filler exceeds the above upper limit, the effect of further improving the mechanical strength and wear resistance is low and the cost is high. Must be selected.

なお、本発明の成形材料には、これまで説明した原材料以外にも、本発明の目的および効果に反しない範囲内において、ガラス繊維、粉末状無機充填材など、上記以外の無機充填材、有機充填材のほか、可塑剤、離型剤など、成形材料として一般的に用いられるものを用いることができる。   In addition to the raw materials described so far, the molding material of the present invention includes inorganic fillers other than those described above, such as glass fibers and powdered inorganic fillers, as long as the objects and effects of the present invention are not adversely affected. In addition to the filler, those generally used as a molding material such as a plasticizer and a release agent can be used.

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含有し、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、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。   The molding material of this invention can be manufactured by a normal method. That is, it contains a predetermined amount of the above raw materials, premixed using a ribbon blender, planetary mixer, etc., and then melt-kneaded using a heating roll or a twin-screw kneader and further granulated or cooled and pulverized -It can be used as a molding material through operations such as classification.

また、本発明の成形材料は、通常の成形方法により成形することができる。例えば、圧縮成形、移送成形、射出成形もしくは射出圧縮成形により、所定の成形品形状に成形できる。
射出成形について一例を挙げると、シリンダー温度60〜110℃、射出圧力50〜200MPa、射出速度1〜20mm/sec、金型温度150〜200℃、硬化時間15〜120秒間、型締め圧力50〜400トンで成形加工することができるが、上記の成形条件は、使用するフェノール樹脂の溶融粘度や硬化剤、離型剤などの種類や含有量、成形品の大きさにより適宜選択されるものである。
The molding material of the present invention can be molded by a normal molding method. For example, it can be molded into a predetermined molded product shape by compression molding, transfer molding, injection molding or injection compression molding.
As an example of injection molding, cylinder temperature 60-110 ° C., injection pressure 50-200 MPa, injection speed 1-20 mm / sec, mold temperature 150-200 ° C., curing time 15-120 seconds, mold clamping pressure 50-400. However, the above molding conditions are appropriately selected according to the melt viscosity of the phenol resin used, the type and content of the curing agent, the release agent, and the size of the molded product. .

本発明の成形材料を成形してなる成形品は、高い機械的強度を有し、かつ、優れた耐摩耗性を有するものであり、例えば、高負荷時においても優れた耐摩耗性を要求されるコンプレッサーピストンのようなコンプレッサー部品などに好適に用いられるものである。   A molded product formed by molding the molding material of the present invention has high mechanical strength and excellent wear resistance. For example, excellent wear resistance is required even under a high load. It is suitably used for a compressor component such as a compressor piston.

以下、実施例により本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

1.成形材料の製造
(1)実施例1
成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂40.0重量%、ヘキサメチレンテトラミン8.0重量%、ガラス繊維45重量%、ポリエチレン樹脂粉末(A)2.5重量%、コロイダルシリカ(固形分)2.5重量%、硬化触媒として酸化マグネシウム1.0重量%と、離型剤としてステアリン酸1.0重量%を、ヘンシェルミキサーを用いて3分間予備混合した。
得られた混合物を90℃の加熱ロールにより3分間溶融混練し、シート状にして冷却したものを粉砕して、顆粒状の成形材料を得た。
1. Production of molding material (1) Example 1
Novolak-type phenolic resin 40.0% by weight, hexamethylenetetramine 8.0% by weight, glass fiber 45% by weight, polyethylene resin powder (A) 2.5% by weight, colloidal silica (solid content) 2.5 wt%, magnesium oxide 1.0 wt% as a curing catalyst, and 1.0 wt% stearic acid as a release agent were premixed for 3 minutes using a Henschel mixer.
The obtained mixture was melt-kneaded for 3 minutes with a heating roll at 90 ° C., cooled in a sheet form, and pulverized to obtain a granular molding material.

(2)実施例2
コロイダルシリカの代わりにベーマイトを配合した以外は、実施例1と同様にして、成形材料を得た。
(2) Example 2
A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that boehmite was blended instead of colloidal silica.

(3)実施例3
ガラス繊維を42.5重量%に減量し、コロイダルシリカを5重量%に増量したこと以外は、実施例1と同様にして、成形材料を得た。
(3) Example 3
A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the glass fiber was reduced to 42.5% by weight and the colloidal silica was increased to 5% by weight.

(4)実施例4
ガラス繊維を38.5重量%に減量し、ベーマイトを9重量%に増量したこと以外は、実施例2と同様にして、成形材料を得た。
(4) Example 4
A molding material was obtained in the same manner as in Example 2 except that the glass fiber was reduced to 38.5% by weight and the boehmite was increased to 9% by weight.

(5)実施例5
ガラス繊維を45.5重量%に増量し、ポリエチレン樹脂粉末(A)を4.5重量%に増量し、コロイダルシリカを配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして、成形材料を得た。
(5) Example 5
The molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the glass fiber was increased to 45.5% by weight, the polyethylene resin powder (A) was increased to 4.5% by weight, and no colloidal silica was added. It was.

(6)実施例6
ポリエチレン樹脂粉末(A)の代わりに、ポリエチレン樹脂粉末(B)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。
(6) Example 6
A molding material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene resin powder (B) was blended in place of the polyethylene resin powder (A).

(7)比較例1
成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂40.0重量%、ヘキサメチレンテトラミン8.0重量%、ガラス繊維50重量%、硬化触媒として酸化マグネシウム1.0重量%と、離型剤としてステアリン酸1.0重量%を、ヘンシェルミキサーを用いて3分間予備混合した。
得られた混合物を90℃の加熱ロールにより3分間溶融混練し、シート状にして冷却したものを粉砕して、顆粒状の成形材料を得た。
(7) Comparative Example 1
40.0% by weight of novolak-type phenolic resin, 8.0% by weight of hexamethylenetetramine, 50% by weight of glass fiber, 1.0% by weight of magnesium oxide as a curing catalyst, and stearic acid as a release agent 1.0% by weight was premixed for 3 minutes using a Henschel mixer.
The obtained mixture was melt-kneaded for 3 minutes with a heating roll at 90 ° C., cooled in a sheet form, and pulverized to obtain a granular molding material.

(6)比較例2
ポリエチレン樹脂粉末(A)の代わりにポリエチレン樹脂粉末(C)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、成形材料を得た。
(6) Comparative Example 2
A molding material was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyethylene resin powder (C) was used instead of the polyethylene resin powder (A).

(7)比較例3
ポリエチレン樹脂粉末(A)の代わりにポリエチレン樹脂粉末(D)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、成形材料を得た。
(7) Comparative Example 3
A molding material was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyethylene resin powder (D) was used instead of the polyethylene resin powder (A).

実施例及び比較例で得られた成形材料の配合、及び、これらの成形材料を用いた成形品の特性評価を行った。結果を表1に示す。   The blending of the molding materials obtained in Examples and Comparative Examples, and the characteristics of molded products using these molding materials were evaluated. The results are shown in Table 1.

Figure 2006265321
Figure 2006265321

3.表の注
[使用した材料]
(1)ノボラック型フェノール樹脂:住友ベークライト社製 A−1082
(2)へキサメチレンテトラミン:三菱瓦斯化学社製 ヘキサミン
(3)ガラス繊維:日本板硝子社製 チョップドストランドRES(繊維長1〜4mm、繊維径10〜13μm)
(4)ポリエチレン樹脂粉末(A):三井化学社製 ミペロン(粘度平均分子量130万、平均粒子径25μm)
(5)ポリエチレン樹脂粉末(B):三井化学社製 ハイゼックス(粘度平均分子量130万、平均粒子径150μm)
(6)ポリエチレン樹脂粉末(C):住友精化社製 フローセンUF20(粘度平均分子量4万、平均粒子径25μm)
(7)ポリエチレン樹脂粉末(D):三洋化成工業社製 サンワックスLEL−250P(粘度平均分子量3000、平均粒子径75μm)
(8)コロイダルシリカ:扶桑化学工業社製 PL−3(1次粒子の平均粒子径35nm)
(9)ベーマイト:巴工業社製 CAM9010 (1次粒子の平均粒子径15nm)
(10)酸化マグネシウム:協和化学社製 キョウワマグ30
(11)ステアリン酸:花王社製 ルナックS40
3. Notes to the table [Materials used]
(1) Novolac type phenolic resin: A-1082 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
(2) Hexamethylenetetramine: Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. Hexamine (3) Glass fiber: Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Chopped strand RES (fiber length 1 to 4 mm, fiber diameter 10 to 13 μm)
(4) Polyethylene resin powder (A): Miteron (viscosity average molecular weight 1.3 million, average particle diameter 25 μm) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
(5) Polyethylene resin powder (B): Hi-Zex (viscosity average molecular weight 1.3 million, average particle diameter 150 μm) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
(6) Polyethylene resin powder (C): Fluxen UF20 manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd. (viscosity average molecular weight 40,000, average particle diameter 25 μm)
(7) Polyethylene resin powder (D): Sunwax LEL-250P (viscosity average molecular weight 3000, average particle diameter 75 μm) manufactured by Sanyo Chemical Industries
(8) Colloidal silica: PL-3 (average particle diameter of primary particles: 35 nm) manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.
(9) Boehmite: CAM9010 manufactured by Sakai Kogyo Co., Ltd. (average particle diameter of primary particles: 15 nm)
(10) Magnesium oxide: Kyowa Mug 30 manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd.
(11) Stearic acid: Lunac S40 manufactured by Kao Corporation

[成形品の評価]
実施例及び比較例で得られた成形材料を金型温度175℃、硬化時間3分間で移送成形して、試験片を作製した。
[Evaluation of molded products]
The molding materials obtained in the examples and comparative examples were transferred and molded at a mold temperature of 175 ° C. and a curing time of 3 minutes to prepare test pieces.

(1)耐摩耗性(JIS K 7218に準拠した)
スラスト式摩擦摩耗試験機により、次の条件で摩耗試験を行い、試験片の摩耗量及び動摩擦係数を測定した。試験条件は下記のとおりである。
試験圧力:4.9MPa
滑り速度:0.2m/sec
試験環境:常温、ドライ雰囲気下
試験時間:4hr
(1) Abrasion resistance (conforms to JIS K 7218)
A wear test was performed under the following conditions using a thrust friction and wear tester, and the amount of wear and the dynamic friction coefficient of the test piece were measured. The test conditions are as follows.
Test pressure: 4.9 MPa
Sliding speed: 0.2m / sec
Test environment: normal temperature, in dry atmosphere Test time: 4 hr

(2)曲げ強さ、曲げ弾性率、圧縮強度(常温及び熱時120℃)
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。
(2) Bending strength, flexural modulus, compressive strength (normal temperature and 120 ° C when heated)
Measured according to JIS K 6911 “General Thermosetting Plastics Test Method”.

(1)圧縮強度
成形品の開口部を下向きに置き、圧縮した時の破断荷重を測定した。
(1) Compressive strength The opening of the molded product was placed downward, and the breaking load when compressed was measured.

(2)耐摩耗性
図−1bに示すように、成形品側部から10mm角×厚み3mmの試験片を切り出し、スラスト式摩擦摩耗試験機により、動摩擦係数を測定した。
(2) Abrasion resistance As shown in FIG. 1b, a 10 mm square × 3 mm thick test piece was cut out from the side of the molded product, and the dynamic friction coefficient was measured with a thrust type frictional wear tester.

表1の結果から、実施例1〜6は粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンと、1次粒子の平均粒子径が500nm以下の微粒無機充填材とを含有した本発明の成形材料であり、得られた成形品の摩耗量および動摩擦係数がいずれも低く、耐摩耗性が良好なものとなった。また、機械的特性も良好なものであった。
特に実施例1〜3は、高分子量ポリエチレンの配合量、微粒無機充填材の配合量、及び、用いた高分子量ポリエチレンの平均粒子径が最適であったため、耐摩耗性、機械的強度において特に優れたものとなった。
一方、比較例1では、粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンを含有していないため、樹脂摩耗量および動摩擦係数が高く、耐摩耗性に劣るものとなった。
また、比較例2及び比較例3では、低分子量のポリエチレンを含有しているため、比較例1よりは耐摩耗性が良好であるが、分子量が小さいためその効果は僅かであり、また特に熱時の機械的強度が低く耐熱性に劣るものとなった。
From the result of Table 1, Examples 1-6 are the molding materials of this invention containing the high molecular weight polyethylene whose viscosity average molecular weight is 1 million or more, and the fine inorganic filler whose average particle diameter of a primary particle is 500 nm or less. In addition, the wear amount and the dynamic friction coefficient of the obtained molded product were both low, and the wear resistance was good. Also, the mechanical properties were good.
Particularly in Examples 1 to 3, since the blending amount of the high molecular weight polyethylene, the blending amount of the fine inorganic filler, and the average particle diameter of the high molecular weight polyethylene used were optimal, the wear resistance and the mechanical strength were particularly excellent. It became a thing.
On the other hand, Comparative Example 1 does not contain high-molecular-weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more, so that the resin wear amount and the dynamic friction coefficient are high and the wear resistance is poor.
In Comparative Example 2 and Comparative Example 3, since low molecular weight polyethylene is contained, the abrasion resistance is better than that of Comparative Example 1, but since the molecular weight is small, the effect is slight, and in particular heat The mechanical strength was low and the heat resistance was poor.

本発明は、フェノール樹脂と粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンを必須成分として含有するフェノール樹脂成形材料であって、機械的強度を損なうことなく、優れた耐摩耗性を有する成形品を得ることができる。また上記成形材料に、1次粒子の平均粒子径が500nm以下の微粒無機充填材を含有することにより、これらの特性を更に向上させることができるため、例えば、コンプレッサーピストンのようなコンプレッサー部品など、高負荷で使用される機構部品に好適に用いることができる。
The present invention is a phenol resin molding material containing a phenol resin and a high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more as essential components, and a molded article having excellent wear resistance without impairing mechanical strength. Obtainable. In addition, since the molding material contains a fine inorganic filler having an average primary particle diameter of 500 nm or less, these characteristics can be further improved, for example, a compressor component such as a compressor piston, etc. It can be suitably used for mechanical parts used at high loads.

Claims (6)

フェノール樹脂と、溶液粘度法による粘度平均分子量が100万以上の高分子量ポリエチレンとを含有することを特徴とする、フェノール樹脂成形材料。 A phenol resin molding material comprising a phenol resin and high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more according to a solution viscosity method. 前記高分子量ポリエチレンの平均粒子径が150μm以下である請求項1に記載のフェノール樹脂成形材料。 The phenol resin molding material according to claim 1, wherein the high molecular weight polyethylene has an average particle size of 150 μm or less. 前記高分子量ポリエチレンの含有量は、フェノール樹脂100重量部に対して、0.5〜30重量部である請求項1または請求項2に記載のフェノール樹脂成形材料。 The phenol resin molding material according to claim 1 or 2, wherein a content of the high molecular weight polyethylene is 0.5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin. 更に、1次粒子の平均粒子径が500nm以下の無機充填材を含有するものである請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。 Furthermore, the phenol resin molding material in any one of Claim 1 thru | or 3 which contains the inorganic filler whose average particle diameter of a primary particle is 500 nm or less. 前記無機充填材の含有量は、フェノール樹脂100重量部に対して、0.5〜30重量部である請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
The phenol resin molding material according to any one of claims 1 to 4, wherein a content of the inorganic filler is 0.5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin.
前記無機充填材がシリカ、ベーマイト、及び、クレーから選ばれたものである請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
The phenol resin molding material according to any one of claims 1 to 5, wherein the inorganic filler is selected from silica, boehmite, and clay.
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