JP2010100740A - フェノール樹脂成形材料、およびブレーキピストン - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮強さ、耐熱性、耐摩耗性に優れ、寸法変化の異方性の小さいフェノール樹脂成形材料、及び当該フェノール樹脂成形材料を用いたブレーキピストンを提供する。
【解決手段】（Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）ガラス繊維、（Ｃ）硅灰石、及び（Ｄ）無機充填材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、前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長０．１〜３．０ｍｍあり、かつ、前記（Ｂ）ガラス繊維の含有量が、フェノール樹脂成形材料全体の１〜５重量％であることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
【選択図】 なし

Description

本発明は、フェノール樹脂成形材料、およびブレーキピストンに関するものである。

フェノール樹脂成形材料は、耐熱性、寸法安定性、成形性等に優れ、自動車分野、電気分野、電子分野等の基幹産業分野で長期に渡り使用されている実績を有する。特に、近年は、金属部品で使用されているものをガラス繊維で強化したフェノール樹脂成形品に置き換えることで、大幅なコストダウンが可能となる。そのため、積極的な代替検討が行われている。
中でも、自動車の機構部品用途において、フェノール樹脂成形材料をもちいたブレーキピストンが検討されている（例えば、引用文献１、２、３）。
ブレーキピストンの用途においては、特に寸法精度が、その製品の十分な性能を引き出す上、重要な特性となっている（例えば、引用文献４、５）。
しかし、従来のフェノール樹脂成形材料では、耐摩耗性が十分でなく、また、寸法変化の異方性が大きいという問題があった。
特開２００１−１３１３８７号公報 特開２００１−１５１９８４号公報 特開２００１−１３９７６８号公報 特開２００３−３５３３０号公報 特開２００６−２５７１１１号公報

本発明は、圧縮強さ、耐熱性、耐摩耗性に優れ、寸法変化の異方性の小さいフェノール樹脂成形材料、及び当該フェノール樹脂成形材料を用いたブレーキピストン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］〜［５］により達成される。
［１］（Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）ガラス繊維、（Ｃ）硅灰石、及び（Ｄ）無機充填材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、前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長０．１〜３．０ｍｍあり、かつ、前記（Ｂ）ガラス繊維の含有量が、フェノール樹脂成形材料全体の１〜５重量％であることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
［２］ 前記（Ｃ）硅灰石の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の３０〜６５重量％である［１］項に記載のフェノール樹脂成形材料。
［３］前記（Ｃ）硅灰石の平均粒径は、２〜５０μｍである[１]または［２］項に記載のフェノール樹脂成形材料。
［４］前記（Ｄ）無機充填材の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の５〜３０重量％である［１］ないし［３］項のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
［５］［１］ないし［４］項のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を用いてなるブレーキピストン。

本発明のフェノール樹脂成形材料は、圧縮強さ、耐熱性、耐摩耗性、熱時の寸法安定性に優れ、寸法変化の異方性の小さいものである。

以下に、本発明のフェノール樹脂成形材料、およびブレーキピストンについて詳細に説明する。

本発明のフェノール樹脂成形材料は、（Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）ガラス繊維、（Ｃ）硅灰石、及び（Ｄ）無機充填材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、前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長１００μｍ〜３ｍｍあり、かつ、前記（Ｂ）ガラス繊維の含有量が、フェノール樹脂成形材料全体の１〜５重量％を含有することを特徴とする。

前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長が、０．１ｍｍ未満では、材料の生産性が悪くなり、また高強度のフェノール樹脂成形材料が得られない。３ｍｍより大きいと材料の生産性が悪く、また、得られたフェノール成形材料を用いて成形したブレーキピストンは、寸法変化が大きく、圧縮強さに異方差が生じる。前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長は、好ましくは、０．３〜１．０ｍｍである。

前記（Ｂ）ガラス繊維の含有量は、好ましくは、１．５〜４．５重量部であり、さらに好ましくは、２．０〜３．５重量部である。フェノール樹脂成形材料中の、１重量部未満の場合は、圧縮強さが低下することがあり、２０重量部より大きいとガラス繊維の配向により寸法変化や圧縮強さの異方差が生じたり、摩擦時に接触材の摩耗を大きくなり、高コストになるといった問題が生じることがある。

前記（Ａ）フェノール樹脂は、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上の前述した樹脂と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらの中でも特に、フェノールノボラック樹脂が好ましい。これにより、さらに生産性を向上させることができる。

前記（Ｂ）ガラス繊維は、特に限定されない。ガラス繊維を構成するガラスは、特に限定されないが、例えばＥガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラス、Ｈガラス等が挙げられる。これらの中でもＥガラス、Ｔガラス、または、Ｓガラスが好ましい。これにより、ガラス繊維の高弾性化を達成することができ、熱膨張係数も小さくすることができる。

前記（Ｃ）硅灰石は、特に限定されるものでなく、天然に存在するもののほか、一般に市販されているものを用いることができる。

前記（Ｃ）硅灰石の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の３０〜６５重量％であることが好ましい。好ましくは、４０〜６０重量部であり、さらに好ましくは、４５〜５５重量部である。前記下限値未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある上に、寸法精度にも影響することがある。前記上限値より多いと成形材料化する際に作業性が悪くなることや、成形時の流動性が低下することで成形性が低下することがある。

前記（Ｃ）硅灰石の平均粒径は、２〜５０μｍであることが好ましい。好ましくは、５μｍ〜３０μｍあり、さらに好ましくは、１０μｍ〜２５μｍである。かかる粒径の硅灰石を使用することで、耐摩耗性、及び圧縮強さに優れたブレーキピストン用成形材料を得ることができる。
前記下限値未満では、成形材料化の際に作業性が悪くなる傾向があり、前記上限値より大きいと成形時に配向性が生じ、寸法変化や圧縮強さに異方差を生じたり、寸法精度も悪くなることがある。 尚、平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置Ｌａ９２０（堀場製作所社製）を用いて測定することができる。

前記（Ｄ）無機充填材は、特に限定されないが、例えば、クレー、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ロックウール、水酸化アルミニウムが好ましい。さらに好ましくはクレーを使用することで、耐熱性・耐薬品性に優れたブレーキピストンを得ることができる。中でも特に焼成クレーが好ましい。

前記（Ｄ）無機充填材の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の５〜３０重量％であることが好ましい。さらに好ましくは、１０〜２０重量％である。含有量が前記下限未満では耐熱性が低下する場合がある。また、前記上限を越えると耐摩耗性が低下することがある。

本発明のフェノール樹脂成形材料には、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。

本発明のフェノール樹脂成形材料を製造する方法は、通常の混練による方法が適用できる。
例えば、（Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）ガラス繊維、（Ｃ）硅灰石、及び（Ｄ）無機充填材、を所定量配合し、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、冷却後粉砕または造粒化してフェノール樹脂成形材料を得ることができる。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ことができる。

本発明のフェノール樹脂成形材料を用いたブレーキピストンは、本発明のフェノール樹脂成形材料を通常の方法により成形することにより得ることができる。すなわち、前記フェノール樹脂成形材料を、射出成形、移送成形、圧縮成形等いずれの方法を用い成形することでブレーキピストンを得ることもできる。成形の方法は特に限定されないが、通常は射出成形及び圧縮成形が多く用いられる。圧縮成形の成形条件は、特に限定されないが、例えば、温度１５０〜１８０℃、圧力５〜２０ＭＰa 、時間２〜５分で、ブレーキピストンを成形することができる。

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、及び比較例において用いた原材料は以下の通りである。
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）ガラス繊維Ａ：日東紡績社製・「ＳＳ１５−４０４」（平均繊維径１２μｍ、平均繊維長５００μｍ）
（３）ガラス繊維Ｂ：日本板硝子社製・「ＲＥＶ−８」（平均繊維径１３μｍ、平均繊維長７０μｍ）
（４）ガラス繊維Ｃ：日東紡績社製・「ＲＳ２４０ＰＥ−９８５」（平均繊維径１３μｍのガラスロービングを平均繊維長５ｍｍ程度にカットして使用）
（５）硅灰石：社製「ＮＹＡＤ３２５」
（６）焼成クレー：イメリス社製・「ポールスター５０１」
（７）硬化助剤：社製・「キョーワマグ３０」
（８）離型剤：日本油脂社製・「ステアリン酸」
（９）顔料：三菱化学社製・「カーボンブラック＃７５０Ｂ」

実施例、及び比較例の配合と特性を表１に示す。表１に示す原材料および配合量で原材料を予備混練後、８０〜９０℃の加熱ロールで約１５分間溶融混練した。その後、冷却し粉砕してフェノール樹脂成形材料を得た。表１に示す含有量は全て重量部を表す。

評価方法は、以下で説明する。

（１）圧縮強さ
前記で得られたフェノール樹脂成形材料を用い、コンプレッション成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分間）により試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して行った。
測定温度は、２０℃のときと、２４０℃のときで行った。

（２）耐摩耗性
前記で得られたフェノール樹脂成形材料を用い、コンプレッション成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分間）により試験片を作製し、滑り摩耗試験により評価を行った（成形材料との接触材：アルミニウム（アルマイト処理品））。

（３）線熱膨張係数
前記で得られたフェノール樹脂成形材料を用い、トランスファー成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分間）により試験片を作製し、成形時の流れに直行方向と平行方向に関し、線膨張係数を測定した。測定には、熱機械測定装置（ＴＡインスツルメント社製）を用い、空気雰囲気下、圧縮モードで昇温速度５℃／ｍｉｎ、温度２５〜３００℃、荷重１００ｍＮ、１サイクル測定を行った。熱膨張率は、温度８０〜１２０℃における平均線熱膨張係数とした。

（４）寸法変化の異方差
前記で得られ成形時の流れに直行方向と流れに平行方向の線熱膨張の比により求めた。

表１からも明らかなように、実施例１ないし３は、いずれも圧縮強さ、耐熱性、耐摩耗性に優れ、寸法変化の異方性の小さいフェノール樹脂成形材料であった。
一方、ガラス繊維の含有量が０．５重量部と少ない比較例１は、強度が低下した。またガラス繊維の含有量が７．０重量部と多い比較例２は、寸法変化の異方性が大きくなった。
さらにガラス繊維の平均粒径が、７０μｍと短いガラス繊維を用いた比較例３は、フェノール樹脂成形材料を得ることができなかった。これは、ロール混練工程において、せん断力がかかりにくかったため、フェノール樹脂の溶け性が悪かったため思われる。ガラス繊維の平均粒径が、５ｍｍと長いガラス繊維を用いた比較例４は、磨耗性が低下し、寸法変化の異方性も大きくなった。

本発明のフェノール樹脂成形材料は、圧縮強さ、耐熱性、耐摩耗性に優れ、寸法変化の異方性の小さいことから、ブレーキピストンに好適に用いることができる。

Claims (5)

1. （Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）ガラス繊維、（Ｃ）硅灰石、及び（Ｄ）無機充填材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、前記（Ｂ）ガラス繊維の平均繊維長０．１〜３．０ｍｍあり、かつ、前記（Ｂ）ガラス繊維の含有量が、フェノール樹脂成形材料全体の１〜５重量％であることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
2. 前記（Ｃ）硅灰石の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の３０〜６５重量％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）硅灰石の平均粒径は、２〜５０μｍである請求項１または２に記載のフェノール樹脂成形材料。
4. 前記（Ｄ）無機充填材の含有量は、フェノール樹脂成形材料中の５〜３０重量％である請求項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。
5. 請求項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を用いてなるブレーキピストン。