JP2008184490A - フェノール樹脂成形材料及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】高温雰囲気下での寸法安定性や、曲げ強さに優れていると共に、成形サイクルにも優れているフェノール樹脂成形材料を提供する。
【解決手段】ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、無機充填材を含有するフェノール樹脂成形材料に関する。ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量がフェノール樹脂成形材料全量に対して１０〜３０質量％である。
【選択図】なし

Description

本発明は、各種成形品の成形に使用されるフェノール樹脂成形材料及びこのフェノール樹脂成形材料を使用して成形される成形品に関するものである。

従来からフェノール樹脂成形材料は、耐熱性、寸法安定性、成形性に優れ、自動車電装用モーターのコンミテータやその周辺の構造部品に使用されてきた実績がある（例えば、特許文献１参照。）。特に車載用途に使用されるモーターには、車内環境の快適性追求の観点から、モーター作動時の騒音が小さいことが求められている。モーターを構成するコンミテータは、摺動部品であり、その寸法精度（真円度、隣接間段差）はモーター騒音に大きな影響を与える。このためコンミテータ用材料には実使用環境を想定した高温雰囲気下での寸法安定性が要求される。また同時に、製造コストを安価なものにしたいという要求に応えるため効率の良い生産性が求められる。生産性を高めるためには種々の手段があるが、その１つとして成形時間の短縮がある。これを達成するためには樹脂成形材料の硬化時間を短縮する必要がある。
特開２００４−２６９７６２号公報

しかし一方で、フェノール樹脂成形材料としてフェノール樹脂をポリ酢酸ビニルなどの熱可塑性樹脂で変性したものを用いると、寸法安定性には優れるものの、熱可塑性樹脂による硬化阻害などにより、成形サイクルが低下するという問題がある。このように、モーター作動時の騒音が小さく、かつ、生産性に優れるコンミテータ用材料を得るためには、高温雰囲気下での寸法安定性や曲げ強さに優れ、同時に硬化時間が短く、成形サイクルに優れる材料を開発する必要がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高温雰囲気下での寸法安定性や、曲げ強さに優れていると共に、成形サイクルにも優れているフェノール樹脂成形材料及び成形品を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係るフェノール樹脂成形材料は、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、無機充填材を含有するフェノール樹脂成形材料であって、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量がフェノール樹脂成形材料全量に対して１０〜３０質量％であることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、フェノール樹脂成形材料全量に対してレゾール型フェノール樹脂の含有量が２〜１０質量％であることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂以外のノボラック型フェノール樹脂を含有して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る成形品は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフェノール樹脂成形材料を成形して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係るフェノール樹脂成形材料によれば、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、無機充填材が含有されていることによって、曲げ強さを高めることができるものであり、特に、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が１０質量％以上であることによって、高温雰囲気下での寸法安定性を向上させることができるものであり、また、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が３０質量％以下であることによって、成形品製造時の成形サイクルを短縮することができるものである。

請求項２に係る発明によれば、レゾール型フェノール樹脂の含有量が２質量％以上であることによって、成形品製造時の成形サイクルをさらに短縮することができ、特にコンミテータ製造時の生産性を向上することができるものであり、また、レゾール型フェノール樹脂の含有量が１０質量％以下であることによって、フェノール樹脂成形材料の製造時に混練を十分に行うことができるものである。

請求項３に係る発明によれば、成形品製造時の成形サイクルをさらに短縮することができるものである。

本発明の請求項４に係る成形品によれば、高温雰囲気下での寸法安定性や、曲げ強さに優れているものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明においてフェノール樹脂成形材料は、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂と、レゾール型フェノール樹脂と、無機充填材とを含有するものであり、これによって曲げ強さを高めることができるものである。

ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂は、例えば、フェノール、ホルマリン（約５０％水溶液）、蓚酸を１００℃で９０分間反応させ、さらに１２０分間かけて乳化させた後、この乳化物にポリ酢酸ビニル樹脂（重量平均分子量１００００〜２００００）を添加して、５２０ｍｍＨｇ（６９．３ｋＰａ）の雰囲気下で１６０℃の温度で処理したものを冷却・固化し、この固化物を粉砕することによって得ることができる。このようなポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂を用いることによって、高温雰囲気下での成形品の寸法安定性を向上させることができるものである。

レゾール型フェノール樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチロール型やジメチレンエーテル型などを用いることができる。このうち１種のみを使用しても２種以上を併用してもよい。このようなレゾール型フェノール樹脂を用いることによって、成形品製造時の成形サイクルを短縮することができるものであり、特にコンミテータ製造時の生産性を向上することができるものである。

また、フェノール樹脂成形材料全量に対してポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量は１０〜３０質量％であり、１５〜２５質量％であることが好ましい。このように、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が１０質量％以上であると、高温雰囲気下での寸法安定性を向上させることができるものであり、また、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が３０質量％以下であると、成形品製造時の成形サイクルを短縮することができるものである。しかし、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が１０質量％未満であると、寸法安定性向上の効果が小さくなるおそれがあり、逆に、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が３０質量％を超えると、成形品製造時の成形サイクルが悪化するおそれがある。なお、この理由は明確ではないが、ポリ酢酸ビニルがフェノール樹脂の硬化を阻害するからであると考えられる。

また、フェノール樹脂成形材料全量に対してレゾール型フェノール樹脂の含有量は２〜１０質量％であることが好ましく、３〜７質量％であることがより好ましい。このように、レゾール型フェノール樹脂の含有量が２質量％以上であることによって、成形品製造時の成形サイクルをさらに短縮することができ、特にコンミテータ製造時の生産性を向上することができるものであり、また、レゾール型フェノール樹脂の含有量が１０質量％以下であることによって、フェノール樹脂成形材料の製造時に混練を十分に行うことができるものである。しかし、レゾール型フェノール樹脂の含有量が２質量％未満であると、生産性向上の効果が小さくなるおそれがあり、逆に、レゾール型フェノール樹脂の含有量が１０質量％であると、フェノール樹脂成形材料の製造時に混練を十分に行うことができなくなるおそれがある。

また、本発明においては、ポリ酢酸ビニルノボラック型フェノール樹脂以外のノボラック型フェノール樹脂がフェノール樹脂成形材料に含有されているのが好ましい。これにより成形品製造時の成形サイクルをさらに短縮することができるものであり、特にコンミテータ製造時の生産性を向上することができるものである。

無機充填材としては、例えば、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、シリカ、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ガラスビーズ、ガラス繊維などの無機繊維等を用いることができる。このうち１種のみを使用しても２種以上を併用してもよい。本発明においては、特にガラス繊維を用いるのが好ましい。これにより、フェノール樹脂成形材料をコンミテータ用材料として用いる場合には、コンミテータの基本的な特性として要求される機械強度や耐熱性を付与することができるものである。また、無機充填材の含有量はフェノール樹脂成形材料全量に対して４０〜６５質量％であることが好ましい。無機充填材の含有量が４０質量％未満であると、機械強度向上の効果が不十分なおそれがあり、逆に、無機充填材の含有量が６５質量％を超えると、フェノール樹脂成形材料の製造時に混練を十分に行うことができなくなるおそれがある。

そして、フェノール樹脂成形材料は、次のようにして製造することができる。まず、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂と、レゾール型フェノール樹脂と、無機充填材とを混合すると共に、必要に応じて、ノボラック型フェノール樹脂、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤、カルナバ等の滑剤、ソルベントブラック等の染料、硬化触媒、着色剤、離型剤等を混合し、２軸ロール等の２軸混練機によってこの混合物を１００〜１１０℃の温度で２〜５分間混練する。次にこの混練物を冷却・固化し、さらにこの固化物を粉砕した後、造粒することによって、フェノール樹脂成形材料を得ることができる。

上記のようにして得られたフェノール樹脂成形材料を用いて、加熱プレス、射出成形、トランスファー成形、圧縮成形等により成形を行うことによって、コンミテータ等の成形品を得ることができる。このようにして得られた成形品にあっては、高温雰囲気下での寸法安定性や、曲げ強さに優れているものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂として、松下電工株式会社製「ＴＮＲ」（重量平均分子量約３０００）を用いた。これ以外のノボラック型フェノール樹脂として、松下電工株式会社製「ＰＤＲ」（重量平均分子量約３０００）を用いた。レゾール型フェノール樹脂として、メチロールレゾール型フェノール樹脂である松下電工株式会社製「ＡＸ−１０」（重量平均分子量約３０００）を用いた。

また、無機充填材として、ＮＹＣＯ社製「ウォラストナイトＮＹＡＤ４００」と、ガラス繊維である日東紡績社製「ＣＳ３Ｅ−４７９Ｓ」（繊維径平均φ１２μｍ、繊維長３ｍｍ）とを用いた。

その他に、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン（三井東圧株式会社製「Ｓ−４」）を用い、滑剤としてカルナバ（大日化学工業株式会社製「カルナバＦ−１」）を用い、染料としてソルベントブラック（オリエント化学工業株式会社製「ＳＡＰ−Ｌ」）を用いた。

そして、下記［表１］に示す配合量（質量％）で、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂、これ以外のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、無機充填材、硬化剤、滑剤、染料を１分間混合し、この混合物を２軸混練機によって１００〜１１０℃の温度で３分間混練した。次にこの混練物を冷却・固化し、さらにこの固化物を粉砕した後、造粒することによって、フェノール樹脂成形材料を製造した。

上記のようにして得られたフェノール樹脂成形材料の高温雰囲気下での寸法安定性については、次のようにして評価した。まず、ＪＩＳＫ６９１１に基づいてフェノール樹脂成形材料を用いて試験片を成形した後、この試験片に１８０℃で２時間、さらに２１０℃で７時間のアニール処理を施した。そして、アニール処理を施した試験片にさらに２００℃で５００時間高温処理を施し、この処理の前後の試験片の寸法から算出した寸法変化率によって、高温雰囲気下での寸法安定性の良否を判定した。その結果を下記［表１］に示す。なお、寸法変化率は０．２０％以下であることが好ましく、０．１８％以下であることがより好ましい。

また、曲げ強さについては、次のようにして評価した。まず、射出成形金型を用い、金型温度１７０℃、硬化時間９０秒、射出圧力１２８ＭＰａの条件で、ＪＩＳＫ６９１１に基づいてフェノール樹脂成形材料を用いて試験片を成形した。そして、引き続きＪＩＳＫ６９１１に基づいて曲げ強さの試験を行った。その結果を下記［表１］に示す。

また、成形サイクル（成形性）については、次のようにして評価した。すなわち、ＪＩＳＫ６９１１に基づく押出式流れ試験用金型を用い、挿入質量４０ｇ、金型温度１６０℃、圧力２９．４ＭＰａの条件で測定したフェノール樹脂成形材料の流出量（樹脂押し出し量）によって、成形サイクルの良否を判定した。その結果を下記［表１］に示す。なお、樹脂押し出し量は１６〜２４ｇであることが好ましい。

Claims (4)

1. ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、無機充填材を含有するフェノール樹脂成形材料であって、ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量がフェノール樹脂成形材料全量に対して１０〜３０質量％であることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
2. フェノール樹脂成形材料全量に対してレゾール型フェノール樹脂の含有量が２〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載のフェノール樹脂成形材料。
3. ポリ酢酸ビニル変性ノボラック型フェノール樹脂以外のノボラック型フェノール樹脂を含有して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェノール樹脂成形材料。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフェノール樹脂成形材料を成形して成ることを特徴とする成形品。