JP2008106194A

JP2008106194A - 熱硬化性樹脂成形材料

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Publication number: JP2008106194A
Application number: JP2006292514A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 俊彰藤井
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP4952192B2

Abstract

【課題】従来の熱硬化性樹脂成形材料と比較して、成形性を実用的なレベルに維持しつつ、熱時剛性に優れた成形品を得ることができる熱硬化性樹脂成形材料を提供すること。
【解決手段】熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有することを特徴とし、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の中から選ばれる１種以上を含むことが好ましく、更にバサルト繊維の含有量は熱硬化性樹脂成形材料全体に対して１０重量％以上７５重量％以下であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱硬化性樹脂成形材料に関するものである。

熱硬化性樹脂成形材料は成形性に優れ、成形品の機械的強度、耐熱性、寸法安定性にも優れるため、自動車、電気、電子等の基幹産業分野で長期に渡り使用されてきた。特に最近では、金属部品をガラス繊維で強化した高強度の熱硬化性樹脂成形品に置換することで、大幅なコストダウンが可能となることから、積極的に金属部品からの代替検討が行われている。
しかしながら近年、熱硬化性樹脂成形材料に対する要求レベルは益々高度化しており、特に高温雰囲気下で使用される場合、従来のガラス繊維入り熱硬化性樹脂成形材料によって得られる成形品では剛性に関して不充分であることがあった。
熱硬化性樹脂成形材料によって得られる成形品の高熱時における剛性を向上させる方法については種々検討されてきた（例えば、特許文献１参照）が、更なる向上が望まれている。

特開平０２−６５５１号公報

本発明は、従来のガラス繊維入り熱硬化性樹脂成形材料と比較して、成形性を実用的なレベルに維持しつつ、高熱時における剛性に優れた成形品を得ることができる熱硬化性樹脂成形材料を提供することである。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（９）によって達成される。
（１）熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有することを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料。
（２）前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の中から選ばれる１種以上を含むものである（１）に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（３）前記バサルト繊維の含有量は熱硬化性樹脂成形材料全体に対して１０重量％以上７５重量％以下である（１）又は（２）に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（４）前記バサルト繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（５）前記バサルト繊維の平均繊維径は、５μｍ以上２０μｍ以下である（１）〜（４）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（６）更に、前記バサルト繊維以外の充填材を含有するものである（１）〜（５）のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（７）前記充填材と、前記バサルト繊維との合計含有量は、熱硬化性樹脂成形材料全体に対し、３０重量％以上７５重量％以下である（６）に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（８）前記充填材は無機充填材及び／又は有機充填材を含むものである（６）又は（７）に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
（９）前記無機充填材は、ガラス繊維、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズの中から選ばれる１種類以上を含むものである（８）に記載の熱硬化性樹脂成形材料。

本発明は、熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有することを特徴とするものであり、従来のガラス繊維入り熱硬化性樹脂と比較し、成形性を実用的なレベルに維持しつつ、高熱時の剛性に優れた成形品を得ることができる熱硬化性樹脂成形材料を提供するものである。

以下、本発明の熱硬化性樹脂成形材料（以下、「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、熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有することを特徴とする。

本発明において用いられる熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の中から選ばれたものを１種以上含むものであることが好ましい。この中でもフェノール樹脂が幅広い用途に用いることができる点から好ましい。

上記フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂を挙げることができ、これらを単独、あるいは両者を併用することができる。

ノボラック型フェノール樹脂を使用する場合、通常、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンを用いる場合、その含有量は特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対して、１０〜３０重量部を含有することが好ましく、更に１５〜２０重量部含有することが好ましい。ヘキサメチレンテトラミンの含有量を上記範囲とすることで、成形品の機械的強度及び成形収縮量を良好なものとすることができる。

本発明の成形材料は、バサルト繊維を含有することを特徴とする。
バサルト繊維は、玄武岩を高温で溶融紡糸された非晶性の人造鉱物繊維であり、優れた耐熱性を有すると共に、耐湿性、耐薬品性、高絶縁性、防音性等にも優れている。
上記バサルト繊維の含有量は、熱硬化性樹脂成形材料全体に対して１０重量％以上７５重量％以下であることが好ましい。更に好ましくは２０重量％以上７０重量％以下である。特に好ましくは３０重量％以上６５重量％以下である。バサルト繊維の含有量を上記範囲とすることで、特に熱時の剛性を向上させることができる。

上記バサルト繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。バサルト繊維の平均繊維長を上記範囲とすることで、熱時の剛性を向上させる効果を更に高めることができる。

上記バサルト繊維の平均繊維径は、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは７μｍ以上１７μｍ以下である。バサルト繊維の平均繊維径を上記範囲とすることで、熱時の剛性を向上させる効果を更に高めることができる。

上記バサルト繊維は、表面処理を施して用いることができる。例えば、アミノシランを用いることができる。アミノシランで表面処理をすることにより、用いられる熱硬化性樹脂との密着性を向上させることができる。

本発明の成形材料は、更に、上記バサルト繊維以外の充填材を含有することができる。
また、上記充填材は無機充填材及び／又は有機充填材を含むことが好ましい。

上記無機充填材は、ガラス繊維、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズの中から選ばれたものを１種類以上含むものであることが好ましい。これらの中でもガラス繊維が成形品の機械的強度を向上させる効果が高いことから好ましく用いることができる。

上記有機充填材は、例えば、ポリビニールブチラール、アクリロニトリルブタジエンゴム、デニム、木粉等を用いることができる。これらの中でもアクリロニトリルブタジエンゴムが成形品の靭性を向上させる効果が高まることから好ましく用いることができる。

上記充填材の含有量は特に限定されず、適宜用途によって決定することができる。好ましくは充填材と、バサルト繊維との合計含有量で、熱硬化性樹脂成形材料全体に対して、３０重量％以上７５重量％以下、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以上６５重量％以下である。

本発明の成形材料には、以上に説明した成分の他にも、本発明の目的を損なわない範囲で離型剤、硬化助剤、顔料等の添加剤を添加することができる。

本発明の成形材料を製造する方法は、通常の混練方法が適用できる。
例えば、熱硬化性樹脂、バサルト繊維、ガラス繊維、必要に応じて硬化助剤、顔料、離型剤を加えて混合した後、溶融混練し、冷却後粉砕して得ることができる。溶融混練は、混練ロール、コニーダ、二軸押出し機等の混練装置単独あるいは混練ロールと他の混合装置との組み合わせにより行うことができる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例及び比較例の配合と特性を表１に示す。表１に示す含有量は全て重量％を表す。

（表１の注）
１．原材料
（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」（数平均分子量８５０）
（２）クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：日本化薬社製・「ＥＯＣＮ１０２０−７０」
（３）バサルト繊維：昭和高分子社製・バサルトファイバー（平均繊維径１３μｍ、平均繊維長３ｍｍ）
（４）ガラス繊維：日本板硝子社製・「ＲＥＳ０３−ＢＭ３８」（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍのチョップドストランド）
（５）シリカ：Ｅｌｋｅｍ社製・「マイクロシリカ９４０−Ｕ」
（６）有機充填材：アクリロニトリルブタジエンゴム：ＪＳＲ社製・ＰＮＣ−３８
（７）硬化助剤Ａ：秩父石灰工業社製・「消石灰」
（８）硬化助剤Ｂ：四国化成社製・キュアゾール「２Ｐ４ＭＺ」
（９）着色剤：三菱化学社製・「カーボンブラック＃７５０Ｂ」
（１０）離型剤：日本油脂社製・「ステアリン酸」

２．成形材料の作製
（実施例１）
ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン６重量％、バサルト繊維１８重量％、ガラス繊維３８重量％、硬化助剤として消石灰１重量％、離型剤としてステアリン酸１重量％、顔料としてカーボンブラック１重量％を混合して組成物を調製した。
上記組成物を８０〜９０℃の混練ロールで約１５分間溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。

（実施例２）
バサルト繊維を２８重量％に増量し、ガラス繊維を２８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）
バサルト繊維を３８重量％に増量し、ガラス繊維を１８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４）
バサルト繊維を４８重量％に増量し、ガラス繊維を８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５）
バサルト繊維を５６重量％に増量し、ガラス繊維を用いなかった以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。

（実施例６）
ノボラック型フェノール樹脂及びヘキサメチレンテトラミンをそれぞれ２８重量％、４重量％に減量し、バサルト繊維を６５重量％に増量した以外は、実施例５と同様にして成形材料を得た。

（実施例７）
バサルト繊維を５２重量％に減量し、有機充填材としてアクリロニトリルブタジエンゴムを４重量％追加配合した以外は、実施例５と同様にして成形材料を得た。

（実施例８）
ノボラック型フェノール樹脂を１４重量％に減量し、ヘキサメチレンテトラミンを用いず、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂２７重量％を配合し、硬化助剤として消石灰の代わりにキュアゾールを用いた以外は、実施例５と同様にして成形材料を得た。

（比較例１）
ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン６重量％、ガラス繊維５６重量％、硬化助剤として消石灰１重量％、離型剤としてステアリン酸１重量％、顔料としてカーボンブラック１重量％を混合して組成物を調製した。
上記組成物を８０〜９０℃の混練ロールで約１５分間溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。

（比較例２）
ガラス繊維を２８重量％に減量、シリカを２８重量％追加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）
ガラス繊維を１８重量％に減量、シリカを３８重量％に増量した以外は比較例２と同様にして成形材料を得た。

（比較例４）
ガラス繊維を５２重量％に減量、アクリロニトリルブタジエンゴムを４重量％追加配合した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。

３．試料の作製及び評価方法
（１）曲げ強度、曲げ弾性率
トランスファー成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分間）により試料を作製し、ＪＩＳＫ６９１１に準拠して行った。

（２）熱時曲げ強度、曲げ弾性率
２００℃において、上記同様にして測定した。

（３）成形性
結果を表２に示す。

表２の結果から明らかなように、熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有する本発明の熱硬化性成形材料によって得られた成形品は、バサルト繊維を含まない比較例と比較して室温における曲げ強度、曲げ弾性率は同等ながら、２００℃において特に剛性の指標となる曲げ弾性率が向上していることが判明した。また、表には記載されていないが、ガラス繊維を含む従来タイプの成形材料である比較例と同等の成形性を有していた。
更に、実施例においては、熱硬化性樹脂としてノボラック型フェノール樹脂及びクレゾール型エポキシ樹脂を用いた例を示したが、バサルト繊維と同じ無機充填材であるガラス繊維が、多くの熱硬化樹脂においても機械的強度が向上することから、他の熱硬化性樹脂に本発明に用いられるバサルト繊維を含有させた場合も、上記熱時の曲げ弾性率が向上するという効果が発揮されるものと推察される。
本発明の熱硬化性樹脂成形材料によって得られる成形品の一例としては、自動車のエンジン周りの部品、ブレーキ関連部品等が挙げられる。

Claims

熱硬化性樹脂と、バサルト繊維とを含有することを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料。
前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の中から選ばれる１種以上を含むものである請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記バサルト繊維の含有量は熱硬化性樹脂成形材料全体に対して１０重量％以上７５重量％以下である請求項１又は２に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記バサルト繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記バサルト繊維の平均繊維径は、５μｍ以上２０μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
更に、前記バサルト繊維以外の充填材を含有するものである請求項１〜５のいずれかに記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記充填材と、前記バサルト繊維との合計含有量は、熱硬化性樹脂成形材料全体に対し、３０重量％以上７５重量％以下である請求項６に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記充填材は無機充填材及び／又は有機充填材を含むものである請求項６又は７に記載の熱硬化性樹脂成形材料。
前記無機充填材は、ガラス繊維、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズの中から選ばれる１種類以上を含むものである請求項８に記載の熱硬化性樹脂成形材料。