JP2015187229A - Phenolic resin molding material and molded product - Google Patents

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鎌田 徹
Toru Kamata
徹 鎌田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phenolic resin molding material which keeps or improves a mechanical strength and reduces a shrinkage ratio at the time of molding, and thereby can obtain a molded product excellent in dimensional stability.SOLUTION: A phenolic resin molding material contains a bisphenol type phenolic resin and a filler. Preferably, the bisphenol type phenolic resin is obtained by using bisphenols at a rate of 50 mass% or more and 100 mass% or less based on the total monomer components. The molded product is obtained using these phenolic resin molding materials.

Description

本発明は、フェノール樹脂成形材料及び成形物に関する。   The present invention relates to a phenol resin molding material and a molded article.

フェノール樹脂成形材料は、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、成形性等に優れ、自動車分野、電気・電子分野等の基幹産業分野において長期にわたり使用されている。更に近年では、コストダウン及び軽量化等を目的に鉄製やアルミニウム製の金属部品をフェノール樹脂成形品に置換する試みが、積極的に行われている。この過程には多くの要求事項が存在するが、特に高強度化、及び成形寸法精度の向上に対してはより一層の高性能化が望まれている。   Phenolic resin molding materials are excellent in mechanical strength, heat resistance, dimensional stability, moldability, and the like, and have been used for a long time in key industries such as the automobile field and the electric / electronic field. Furthermore, in recent years, attempts have been actively made to replace metal parts made of iron or aluminum with phenolic resin molded articles for the purpose of cost reduction and weight reduction. There are many requirements in this process, but higher performance is desired especially for higher strength and improved molding dimensional accuracy.

ここで一般的にフェノール樹脂を含む熱硬化性樹脂を用いて得られる成形材料の問題点として、硬化反応時に発生する収縮が挙げられる。これは硬化反応時に、一般的に硬化剤として用いられているヘキサメチレンテトラミンが関与する、又は樹脂中のメチロール基が関与する縮合反応を経ることで、新規化学結合が形成し三次元架橋化が進行する際に、フェノール樹脂が占める体積に対して、収縮する部分が生じてしまうためである。この収縮により成形寸法精度が低下してしまうため、成形材料に対して、収縮率を低減するための開発が望まれている。   Here, as a problem of a molding material generally obtained using a thermosetting resin containing a phenol resin, there is a shrinkage generated during a curing reaction. This is due to the condensation reaction involving hexamethylenetetramine, which is generally used as a curing agent, or involving the methylol group in the resin during the curing reaction, resulting in the formation of a new chemical bond and three-dimensional crosslinking. This is because a portion that contracts with respect to the volume occupied by the phenolic resin is generated during the progress. Since this shrinkage reduces the molding dimensional accuracy, development for reducing the shrinkage rate is desired for the molding material.

このような問題を解決するための従来からの検討の一例として、無機フィラーを成形材料中に多量に配合し、フェノール樹脂の割合を極力抑制する手法が取られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら無機フィラーを多量に配合すると機械的強度が大幅に低下し、且つ高密度化することで軽量化には適していない等の多くの問題点が存在している。その他に、硬化時の揮発成分を低減する手法(例えば、特許文献2参照。)があるが、硬化時における収縮反応を低減することには殆ど関与しないため、大きな効果は期待できない。この様に、機械的強度を維持又は向上しながらの低収縮率化を顕現し、寸法精度の安定化を図ることは困難であった。   As an example of conventional studies for solving such a problem, a technique has been adopted in which a large amount of an inorganic filler is blended in a molding material and the ratio of the phenol resin is suppressed as much as possible (see, for example, Patent Document 1). ). However, when a large amount of inorganic filler is blended, the mechanical strength is greatly reduced, and there are many problems such as being unsuitable for weight reduction by increasing the density. In addition, there is a method for reducing the volatile component at the time of curing (see, for example, Patent Document 2), but since it is hardly involved in reducing the shrinkage reaction at the time of curing, a great effect cannot be expected. As described above, it has been difficult to stabilize the dimensional accuracy by realizing the reduction in the shrinkage rate while maintaining or improving the mechanical strength.

特開2011−89095号公報JP 2011-89095 A 特開平05−148335号公報JP 05-148335 A

本発明の課題は、機械的強度を維持又は向上し、かつ成形時の収縮率を低減することで寸法安定性に優れた成形物が得られるフェノール樹脂成形材料を提供することである。   The subject of this invention is providing the phenol resin molding material from which the molding excellent in dimensional stability is obtained by maintaining or improving mechanical strength and reducing the shrinkage rate at the time of shaping | molding.

このような目的は、下記の本発明[1]〜[8]により達成される。
[1] ビスフェノール型フェノール樹脂と、充填材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] 前記フェノール樹脂成形材料全体に対して前記ビスフェノール型フェノール樹脂を15質量%以上、60質量%以下の割合で含有する[1]に記載のフェノール樹脂成形材料。
[3] 前記フェノール樹脂成形材料全体に対して前記充填材を30質量%以上、85質量%以下の割合で含有する[1]又は[2]に記載のフェノール樹脂成形材料。
[4] 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、2個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であるビスフェノール類をモノマーとして用いて得られるものである[1]から[3]のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料。
[5] 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールPH、ビスフェノールS、ビスフェノールTMC、及びビスフェノールZからなる群から選ばれるビスフェノール類1種以上をモノマーとして用いて得られるものである[1]から[4]のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料。
[6] 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、前記ビスフェノール類を全モノマー成分の50質量%以上、100質量%以下の割合で用いて得られるものである[4]又は[5]に記載のフェノール樹脂成形材料。
[7] 前記充填材が、ガラス繊維、ガラス粉末、シリカ繊維、及びシリカ粉末からなる群から選ばれる無機基材、ならびに、炭素繊維、炭素粉末、及び黒鉛粉末からなる群から選ばれる有機基材を1種以上含む[1]から[6]のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料。
[8] [1]から[7]のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料を用いて得られることを特徴とする成形物。
Such an object is achieved by the following present invention [1] to [8].
[1] A phenol resin molding material comprising a bisphenol type phenol resin and a filler.
[2] The phenol resin molding material according to [1], containing the bisphenol type phenol resin in a proportion of 15% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the entire phenol resin molding material.
[3] The phenol resin molding material according to [1] or [2], which contains the filler in a proportion of 30% by mass to 85% by mass with respect to the entire phenol resin molding material.
[4] The phenol resin according to any one of [1] to [3], wherein the bisphenol-type phenol resin is obtained by using, as a monomer, a bisphenol that is a compound having two hydroxyphenyl groups. Molding material.
[5] The bisphenol type phenolic resin is bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol AF, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol S, bisphenol. The phenol resin molding material according to any one of [1] to [4], which is obtained using at least one bisphenol selected from the group consisting of TMC and bisphenol Z as a monomer.
[6] The phenol resin molding according to [4] or [5], wherein the bisphenol-type phenol resin is obtained using the bisphenol in a proportion of 50% by mass or more and 100% by mass or less of the total monomer components. material.
[7] An inorganic base material selected from the group consisting of glass fiber, glass powder, silica fiber, and silica powder, and an organic base material selected from the group consisting of carbon fiber, carbon powder, and graphite powder. The phenolic resin molding material according to any one of [1] to [6], which contains one or more of the above.
[8] A molded product obtained by using the phenol resin molding material according to any one of [1] to [7].

本発明によれば、機械的強度を維持又は向上し、かつ成形時の収縮率を低減することで寸法精度に優れた成形物が得られるフェノール樹脂成形材料を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the phenol resin molding material from which the molded article excellent in dimensional accuracy can be obtained by maintaining or improving mechanical strength and reducing the shrinkage rate at the time of shaping | molding.

本発明のフェノール樹脂成形材料は、ビスフェノール型フェノール樹脂と、充填材を含有することを特徴とする。これにより、機械的強度を維持又は向上し、かつ成形時の収縮率を低減することで寸法精度に優れた成形物を得ることができる。本発明の成形物は上述のフェノール樹脂成形材料を用いて得られることを特徴とする。このため、高強度及び高寸法精度が要求される各種用途に好適に使用することができる。以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   The phenol resin molding material of the present invention is characterized by containing a bisphenol type phenol resin and a filler. Thereby, the molded product excellent in dimensional accuracy can be obtained by maintaining or improving mechanical strength, and reducing the shrinkage rate at the time of shaping | molding. The molded product of the present invention is obtained using the above-mentioned phenol resin molding material. For this reason, it can be suitably used for various applications that require high strength and high dimensional accuracy. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、本発明のフェノール樹脂成形材料について説明する。本発明のフェノール樹脂成形材料は、ビスフェノール型フェノール樹脂と、充填材とを含有することを特徴とする。これにより、機械的強度を維持又は向上し、かつ成形時の収縮率を低減することで寸法精度に優れた成形物を得ることができる。   First, the phenol resin molding material of the present invention will be described. The phenol resin molding material of the present invention contains a bisphenol type phenol resin and a filler. Thereby, the molded product excellent in dimensional accuracy can be obtained by maintaining or improving mechanical strength, and reducing the shrinkage rate at the time of shaping | molding.

本発明のフェノール樹脂成形材料で用いられるビスフェノール型フェノール樹脂は、ノボラックタイプ及びレゾールタイプのどちらであってもよい。ノボラックタイプのビスフェノール型フェノール樹脂の製造方法は、特に限定されるものではないが、2個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であるビスフェノール類を必須のモノマー成分として用い、必要に応じてフェノール類をモノマー成分に加えたモノマー成分と、アルデヒド類とを、蓚酸、塩酸、硫酸、トルエンスルホン酸等の酸性触媒の存在下、ビスフェノール類又は、ビスフェノール類とフェノール類とからなるモノマー成分(M)に対するアルデヒド類(F)の反応モル比(F/M)を、通常0.5以上、0.9以下として反応させる方法が好ましい。一方レゾールタイプのビスフェノール型フェノール樹脂の製造方法は、特に限定されるものではないが、2個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であるビスフェノール類を必須のモノマー成分として用い、必要に応じてフェノール類をモノマー成分に加えたモノマー成分と、アルデヒド類とを、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、アンモニア、トリエチルアミン等の塩基性触媒の存在下、ビスフェノール類又は、ビスフェノール類とフェノ
ール類とからなるモノマー成分(M)に対するアルデヒド類(F)の反応モル比(F/M)を、通常1.0以上、3.0以下として反応させる方法が好ましい。ここで、全モノマー成分中のビスフェノール類の割合は、50質量%以上、100質量%以下で用いられることがより好ましく、70質量%以上、100質量%以下で用いられることが特に好ましい。100質量%用いられることが最も好ましい。これにより、機械的強度及び寸法精度をより向上させることができる。
The bisphenol type phenol resin used in the phenol resin molding material of the present invention may be either a novolac type or a resol type. The method for producing the novolac-type bisphenol-type phenol resin is not particularly limited, but bisphenols, which are compounds having two hydroxyphenyl groups, are used as essential monomer components, and phenols are used as monomers as required. Aldehydes for monomer components (M) consisting of bisphenols or bisphenols and phenols in the presence of an acidic catalyst such as oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, toluenesulfonic acid, etc. A method in which the reaction molar ratio (F / M) of (F) is usually 0.5 or more and 0.9 or less is preferable. On the other hand, the method for producing a resol-type bisphenol-type phenol resin is not particularly limited, but bisphenols, which are compounds having two hydroxyphenyl groups, are used as essential monomer components, and phenols are used as necessary. In the presence of a basic catalyst such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, triethylamine, the monomer component added to the monomer component and aldehydes, A method in which the reaction molar ratio (F / M) of the aldehydes (F) to the monomer component (M) composed of bisphenols or bisphenols and phenols is usually 1.0 or more and 3.0 or less is preferable. . Here, the ratio of bisphenols in all monomer components is more preferably 50% by mass to 100% by mass, and particularly preferably 70% by mass to 100% by mass. Most preferably, 100% by mass is used. Thereby, mechanical strength and dimensional accuracy can be further improved.

本発明のフェノール樹脂成形材料において、ビスフェノール類を必須のモノマー成分として得られるビスフェノール型フェノール樹脂を用いることにより、成形時の収縮率(硬化収縮)を低減することができる理由は定かではないが、例えば、以下のように考えることができる。まず、硬化収縮が発生又は増大する原因としては、硬化反応中に発生するミクロゲルが不均一構造を形成し、その不均一構造によって生じる歪みを解消するために構造が収縮してしまうことにあると考えられる。従って、硬化反応又は架橋構造を制御する等して歪みを発生させないように硬化物(成形物)の均一性を付与することにより、収縮の低減が図られることが期待される。この点において、ビスフェノール類を必須のモノマー成分として得られるビスフェノール型フェノール樹脂は、フェノール類由来のベンゼン環の結合がより抑制された構造となること、換言すると、フェノール類のみをモノマー成分として得られる一般のフェノール樹脂におけるランダム構造を極力低減した構造となることにより、硬化収縮率の低減が図れるものと推察される。より具体的には、ビスフェノール類を必須のモノマー成分として用いた場合、ビスフェノール類はフェノール骨格のパラ位同士が予め結合した構造を有していることから、アルデヒド類との反応点はオルソ位のみが活性となり、構造が均一化され易くなる。これにより、三次元架橋化しながら配向性が高い樹脂構造が得られることとなり、硬化時の歪みが発生しにくくなり、硬化収縮の低減が可能となるものと推察される。また、均一に三次元架橋化していることから機械的強度も向上することができるものと推察される。   In the phenolic resin molding material of the present invention, by using a bisphenol type phenolic resin obtained by using bisphenols as an essential monomer component, the reason why the shrinkage rate during molding (curing shrinkage) can be reduced is not clear, For example, it can be considered as follows. First, the cause of the occurrence or increase of shrinkage in curing is that the microgel generated during the curing reaction forms a heterogeneous structure, and the structure shrinks to eliminate distortion caused by the heterogeneous structure. Conceivable. Accordingly, it is expected that shrinkage can be reduced by imparting uniformity of the cured product (molded product) so as not to generate distortion by controlling the curing reaction or the crosslinked structure. In this respect, the bisphenol type phenol resin obtained by using bisphenols as an essential monomer component has a structure in which the bonding of benzene rings derived from phenols is further suppressed, in other words, only phenols can be obtained as monomer components. It is presumed that by reducing the random structure of general phenolic resin as much as possible, the curing shrinkage can be reduced. More specifically, when bisphenols are used as an essential monomer component, bisphenols have a structure in which the para positions of the phenol skeleton are pre-bonded, so the reaction point with aldehydes is only the ortho position. Becomes active, and the structure is easily made uniform. As a result, a resin structure with high orientation can be obtained while being three-dimensionally cross-linked, and it is assumed that distortion during curing is less likely to occur and curing shrinkage can be reduced. In addition, it is presumed that the mechanical strength can be improved because the three-dimensional cross-linking is uniformly performed.

ビスフェノール型フェノール樹脂の製造に用いられるビスフェノール類としては、2個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であれば特に限定されるものではないが、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールPH、ビスフェノールS、ビスフェノールTMC、ビスフェノールZ等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これの中でも、フェノールを結合する部位の立体障害が大きいとアルデヒド類との反応性が低下すること、および原料価格における経済性を考慮すると、ビスフェノールA又はビスフェノールFが好ましい。   The bisphenols used in the production of the bisphenol type phenol resin are not particularly limited as long as they are compounds having two hydroxyphenyl groups. For example, bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol AF, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol S, bisphenol TMC, bisphenol Z and the like can be mentioned. May be used in combination. Among these, bisphenol A or bisphenol F is preferable in view of the low steric hindrance at the site to which phenol is bonded, in which the reactivity with aldehydes decreases and the economy in raw material prices.

また、ビスフェノール型フェノール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては特に限定されるものではないが、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、レゾルシン等のフェノール類が挙げられ、通常、フェノール、クレゾール等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。   The phenols used for the production of the bisphenol type phenol resin are not particularly limited. For example, phenol, orthocresol, metacresol, paracresol, xylenol, para tertiary butylphenol, paraoctylphenol, paraphenylphenol. And phenols such as resorcin, and usually phenol and cresol. These may be used alone or in combination of two or more.

また、ビスフェノール型フェノール樹脂の製造に用いられるアルデヒド類としても特に限定されるものではないが、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、又はこれらの混合物が挙げられ、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。   The aldehydes used in the production of the bisphenol type phenol resin are not particularly limited, and examples thereof include aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, acrolein, and mixtures thereof. Substances that are the source of aldehydes, or solutions of these aldehydes can be used, but usually formaldehyde is often used.

なお、ビスフェノール型フェノール樹脂の製造方法としては、前述したとおり、ビスフ
ェノール類を必須のモノマー成分として用い、必要に応じてフェノール類をモノマー成分に加えたモノマー成分と、ホルムアルデヒドとを、酸性又は塩基性触媒下で反応させる方法が好ましいが、これ以外の方法、例えば、ビスフェノール類のみからなるモノマー成分と、ホルムアルデヒドとを、酸性又は塩基性触媒下で反応させることにより合成した樹脂と、フェノール類のみからなるモノマー成分と、ホルムアルデヒドとを、酸性又は塩基性触媒下で反応させることにより合成した一般的なランダム型フェノール樹脂とを、有機溶剤中に溶解させて攪拌混合する方法、又は加圧ニーダー、ロール、単軸又は二軸混練機等で溶融混練する方法によっても得ることができる。
As described above, as a method for producing a bisphenol-type phenol resin, a bisphenol is used as an essential monomer component, and if necessary, a monomer component obtained by adding phenols to the monomer component and formaldehyde are acidic or basic. A method of reacting under a catalyst is preferable, but other methods, for example, a resin synthesized by reacting a monomer component consisting only of bisphenols with formaldehyde under an acidic or basic catalyst, and only from phenols A general random type phenol resin synthesized by reacting a monomer component and formaldehyde in the presence of an acidic or basic catalyst, dissolved in an organic solvent and stirred and mixed, or a pressure kneader, roll Also by a melt kneading method with a single screw or twin screw kneader Rukoto can.

本発明のフェノール樹脂成形材料において、成形材料全体に対するビスフェノール型フェノール樹脂の含有量としては、特に限定されるものではないが、15質量%以上、60質量%以下の割合であることが好ましく、20質量%以上、50質量%以下の割合であることがより好ましい。上記範囲内とすることにより、本発明による効果をより確実に得ることができる。また、上記下限値以上とすることで、混練等の成形材料化が困難になったり、成形材料段階での作業性が低下したりする恐れが少ない。また、上記上限値以下とすることで、成形品の機械的強度が低下したり、寸法精度が低下したりする恐れが少ない。   In the phenol resin molding material of the present invention, the content of the bisphenol-type phenol resin with respect to the entire molding material is not particularly limited, but it is preferably a ratio of 15% by mass or more and 60% by mass or less, It is more preferable that the ratio is not less than 50% by mass and not more than 50% by mass. By making it within the above range, the effect of the present invention can be obtained more reliably. Moreover, by setting it as the said lower limit or more, there is little possibility that formation of molding materials, such as kneading | mixing, will become difficult, or workability | operativity in a molding material stage will fall. Moreover, by setting it as the said upper limit or less, there is little possibility that the mechanical strength of a molded product falls or a dimensional accuracy falls.

本発明のフェノール樹脂成形材料で用いられる充填材は、特に限定されるものではないが、例えば、木粉、ヤシガラ粉、モミ殻粉、トウモロコシ粉、合板粉末、樹脂製成形品粉末、パルプ粉末、炭素粉末、黒鉛粉末等の有機粉末充填材;シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、カーボン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ワラストナイト、金属粉等の無機粉末充填材;ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維(バサルト/ロックウール)、カオリンウール、セラミックス繊維等の無機繊維;アラミド繊維、メリヤス布、パルプ、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール(PBO)繊維等の有機繊維;ステンレス繊維、スチール繊維等の金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変成した天然繊維等の強化繊維が挙げられる。上記の充填材は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。寸法精度の安定性からは、ガラス粉末、シリカ粉末等の無機粉末充填材の使用が特に好ましい。また、機械的強度の観点からは、ガラス繊維、シリカ繊維、炭素繊維等の繊維基材の使用が特に好ましい。さらに、熱放散性の観点からは、炭素粉末、黒鉛粉末等の熱伝導性が高い充填材が特に好ましい。   The filler used in the phenolic resin molding material of the present invention is not particularly limited. For example, wood powder, coconut powder, fir shell powder, corn powder, plywood powder, resin molded product powder, pulp powder, Organic powder fillers such as carbon powder and graphite powder; silica, alumina, magnesia, zirconia, carbon, silicon carbide, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, calcium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, clay , Talc, mica, calcium hydroxide, aluminum hydroxide, wollastonite, inorganic powder fillers such as metal powder; glass fiber, carbon fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, Tyranno fiber, basalt fiber (basalt / rock wool) , Inorganic fibers such as kaolin wool and ceramic fibers; aramid fibers, knitted fabrics, Help, polyethylene fibers, organic fibers such as polyparaphenylene benzoxazole (PBO) fibers; stainless steel fibers, metal fibers steel fibers, other, boron fibers, natural fibers, reinforcing fibers natural fibers or the like modified. The above fillers may be used alone or in combination of two or more. In view of the stability of dimensional accuracy, it is particularly preferable to use an inorganic powder filler such as glass powder or silica powder. From the viewpoint of mechanical strength, it is particularly preferable to use a fiber substrate such as glass fiber, silica fiber, or carbon fiber. Furthermore, from the viewpoint of heat dissipation, fillers with high thermal conductivity such as carbon powder and graphite powder are particularly preferable.

本発明で用いるガラス粉末としては、ビーズ状のものやパウダー状のものがあり、組成、形状、粒径等が多種類存在し、使用目的に応じて選択性が広い点で好適である。特に球状のガラスビーズでは、成形の際、流動時に配向がなく、成形収縮や後収縮が均一となり、良好な寸法精度、寸法安定性を確保することが可能となる。   The glass powder used in the present invention is in the form of beads or powders, and there are many types of compositions, shapes, particle sizes, etc., which are preferable in terms of wide selectivity depending on the purpose of use. In particular, in the case of spherical glass beads, there is no orientation during flow during molding, molding shrinkage and post-shrinkage are uniform, and good dimensional accuracy and dimensional stability can be ensured.

本発明のフェノール樹脂成形材料において、成形材料全体に対する充填材の含有量としては、特に限定されるものではないが、30質量%以上、85質量%以下の割合であることが好ましく、40質量%以上、75質量%以下の割合であることがより好ましい。上記範囲内とすることにより、本発明による効果をより確実に得ることができる。また、上記下限値以上とすることで、成形品の機械的強度が低下したり、寸法精度が低下したりする恐れが少ない。また、上記上限値以下とすることで、混練等の成形材料化が困難になったり、成形材料段階での作業性が低下したりする恐れが少ない。   In the phenolic resin molding material of the present invention, the content of the filler relative to the entire molding material is not particularly limited, but is preferably a ratio of 30% by mass or more and 85% by mass or less, and 40% by mass. The ratio is more preferably 75% by mass or less. By making it within the above range, the effect of the present invention can be obtained more reliably. Moreover, by setting it as the said lower limit or more, there is little possibility that the mechanical strength of a molded product falls or a dimensional accuracy falls. Moreover, by making it into the said upper limit or less, there is little possibility that formation of molding materials, such as kneading | mixing, will become difficult, or workability | operativity in the molding material stage will fall.

本発明のフェノール樹脂成形材料には、本発明の効果を損なわない範囲で、目的、用途に応じ、着色剤、離型剤、導電剤、カップリング剤、硬化助剤、溶剤等を配合することができる。   In the phenol resin molding material of the present invention, a colorant, a release agent, a conductive agent, a coupling agent, a curing aid, a solvent, and the like are blended according to the purpose and application within a range not impairing the effects of the present invention. Can do.

本発明のフェノール樹脂成形材料の製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ミキサー等に上述の原材料を混合した後、二本ロール、コニーダー、二軸押出機等の混練機を単独又は複数用いて混練することにより、得ることができる。混練時の材料温度、混練時間等の混練条件等は、特に限定されるものではなく、樹脂の種類や含有量や充填材の種類や含有量等によっても異なるが、混練時の材料温度としては、例えば、80〜120℃程度、好ましくは90〜110℃程度であり、混練時間としては、例えば、30秒〜30分程度、好ましくは1〜20分程度である。   The method for producing the phenol resin molding material of the present invention is not particularly limited. For example, after mixing the above-described raw materials in a mixer or the like, a kneading machine such as a two-roll, a kneader, or a twin-screw extruder is used. It can be obtained by kneading alone or in plural. The material temperature at the time of kneading, kneading conditions such as the kneading time are not particularly limited, and vary depending on the type and content of the resin, the type and content of the filler, etc. The kneading time is, for example, about 30 seconds to 30 minutes, preferably about 1 to 20 minutes.

次に、本発明の成形物について、説明する。本発明の成形物は、上述した本発明のフェノール樹脂成形材料を用いて得られることを特徴とする。本発明の成形物を得るための成形方法としては、特に限定されるものではないが、トランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形等の成形方法によって成形することができる。成形温度、成形時間(硬化時間)等の成形条件等は、特に限定されるものではなく、成形物の肉厚や成形方法によっても異なるが、成形温度としては、例えば、150〜200℃程度、好ましくは160〜190℃程度であり、硬化時間としては、例えば、20秒〜10分程度、好ましくは30秒〜5分程度である。また、本発明の成形物は、本発明の効果を損なわない範囲で、目的、用途に応じて、アフターベーキング(後硬化処理)を起こってもよい。アフターベーキング条件についても、特に限定されるものではなく、目的、用途によっても異なるが、処理温度としては、例えば、120〜300℃程度、好ましくは150〜250℃程度であり、処理時間としては、例えば、30分〜24時間程度、好ましくは1〜12時間程度である。   Next, the molded product of the present invention will be described. The molded product of the present invention is obtained by using the above-described phenol resin molding material of the present invention. Although it does not specifically limit as a shaping | molding method for obtaining the molding of this invention, It can shape | mold by shaping | molding methods, such as transfer shaping | molding, compression shaping | molding, and injection shaping | molding. Molding conditions such as molding temperature and molding time (curing time) are not particularly limited and vary depending on the thickness of the molded product and the molding method, but the molding temperature is, for example, about 150 to 200 ° C., The temperature is preferably about 160 to 190 ° C., and the curing time is, for example, about 20 seconds to 10 minutes, preferably about 30 seconds to 5 minutes. Further, the molded product of the present invention may be subjected to after baking (post-curing treatment) depending on the purpose and application as long as the effects of the present invention are not impaired. The after-baking conditions are not particularly limited and vary depending on the purpose and application, but the processing temperature is, for example, about 120 to 300 ° C., preferably about 150 to 250 ° C., and the processing time is as follows: For example, it is about 30 minutes to 24 hours, preferably about 1 to 12 hours.

以下、本発明について実施例及び比較例により具体的に説明するが、実施例及び比較例で採用した実験例は、本発明の効果を確認するための実験例であり、本発明は以下の実施例のみに何ら限定されるものではない。なお以下に記載の「部」は「質量部」を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. Experimental examples employed in the examples and comparative examples are experimental examples for confirming the effects of the present invention. It is not limited to only examples. In the following description, “part” means “part by mass”.

実施例及び比較例に用いたフェノール樹脂は、以下の通りである。
(合成例1)
撹拌機、温度調節機、温度計、冷却コンデンサーの付いた反応装置にて、ビスフェノールF1000部、50%ホルムアルデヒド水溶液90部及びシュウ酸1部を加えて、100℃にて3時間反応した後、200℃まで真空化にて昇温し、ビスフェノール型フェノール樹脂A950部を得た(数平均分子量:800)。
The phenol resins used in Examples and Comparative Examples are as follows.
(Synthesis Example 1)
In a reactor equipped with a stirrer, a temperature controller, a thermometer, and a cooling condenser, 1000 parts of bisphenol F, 90 parts of a 50% formaldehyde aqueous solution and 1 part of oxalic acid were added and reacted at 100 ° C. for 3 hours. The temperature was raised to 0 ° C. under vacuum to obtain 950 parts of a bisphenol type phenol resin A (number average molecular weight: 800).

(合成例2)
ビスフェノールF800部、フェノール200部、50%ホルムアルデヒド水溶液110部用いた以外は合成1と同様の合成条件にて、ビスフェノール型フェノール樹脂B950部(数平均分子量800)を得た。
(Synthesis Example 2)
950 parts of bisphenol type phenol resin B (number average molecular weight 800) was obtained under the same synthesis conditions as in Synthesis 1 except that 800 parts of bisphenol F, 200 parts of phenol, and 110 parts of 50% formaldehyde aqueous solution were used.

(合成例3)
ビスフェノールA1000部、50%ホルムアルデヒド水溶液79部用いた以外は合成1と同様の合成条件にて、ビスフェノール型フェノール樹脂C950部(数平均分子量800)を得た。
(合成例4)
ビスフェノールF600部、フェノール400部、50%ホルムアルデヒド水溶液131部用いた以外は合成1と同様の合成条件にて、ビスフェノール型フェノール樹脂D950部(数平均分子量800)を得た。
(Synthesis Example 3)
Under the same synthesis conditions as in Synthesis 1 except that 1000 parts of bisphenol A and 79 parts of 50% formaldehyde aqueous solution were used, 950 parts of bisphenol type phenol resin C (number average molecular weight 800) was obtained.
(Synthesis Example 4)
Under the same synthesis conditions as in Synthesis 1 except that 600 parts of bisphenol F, 400 parts of phenol, and 131 parts of 50% formaldehyde aqueous solution were used, 950 parts of a bisphenol type phenol resin (number average molecular weight 800) was obtained.

比較用として、フェノールのみをモノマー成分として用いて得られた、一般的なランダム型フェノール樹脂(住友ベークライト社製、商品名PR−51714、数平均分子量:
800)を用いた。
For comparison, a general random type phenol resin obtained by using only phenol as a monomer component (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., trade name: PR-51714, number average molecular weight:
800) was used.

実施例及び比較例に用いた上記以外の原料は以下の通りである。
硬化剤:ヘキサメチレンテトラミン
ガラスビーズ:ユニチカ株式会社製、商品名ユニビーズ UB−13L
離型剤:ステアリン酸カルシウム
The raw materials other than the above used in Examples and Comparative Examples are as follows.
Hardener: Hexamethylenetetramine Glass beads: manufactured by Unitika Ltd., trade name UNIBEADS UB-13L
Mold release agent: calcium stearate

(実施例1〜6、比較例1)
合成例1〜4で調製したビスフェノール型フェノール樹脂A,B,C,D及びランダム型フェノール樹脂を、表1記載の各原料と、表1に示す割合でドライブレンドした後、ラボプラストミルにより90℃で10分間溶融混練を行い、冷却後粉砕することで成形材料を得た。
(Examples 1-6, Comparative Example 1)
The bisphenol type phenol resins A, B, C, D and the random type phenol resin prepared in Synthesis Examples 1 to 4 were dry blended with the raw materials shown in Table 1 at the ratio shown in Table 1, and then subjected to 90 using a lab plast mill. A molding material was obtained by melt-kneading at a temperature of 10 ° C. for 10 minutes, pulverizing after cooling.

得られた成形材料については、175℃の金型を用いてトランスファー成形機により試験片を作製し、得られた成形品の性能を測定した。その結果を表1に示す。なお、試験片作製時の成形条件は、成形温度175℃度、硬化時間3分で行った。また、各種特性評価については、JIS K 6911規格に準じて測定した。   About the obtained molding material, the test piece was produced with the transfer molding machine using the metal mold | die of 175 degreeC, and the performance of the obtained molded article was measured. The results are shown in Table 1. The molding conditions for preparing the test piece were a molding temperature of 175 ° C. and a curing time of 3 minutes. Moreover, about various characteristic evaluation, it measured according to JISK6911 standard.

表1より、ビスフェノール型フェノール樹脂を用いた場合では、ランダム型フェノール樹脂を用いた場合よりも、機械的強度が向上し、かつ成形収縮率が低減できていることが明らかとなった(実施例1、2、3、4、5、6、比較例1)。   From Table 1, it was clarified that the mechanical strength was improved and the molding shrinkage ratio was reduced in the case of using the bisphenol type phenol resin than in the case of using the random type phenol resin (Examples). 1, 2, 3, 4, 5, 6, Comparative Example 1).

本発明のフェノール樹脂成形材料は、機械的強度及び寸法精度の向上した成形品を得ることができるものであり、自動車分野、電気・電子分野等の基幹産業分野における金属製の構造部品や機構部品の樹脂代替化を大幅に促進することができるものである。
The phenolic resin molding material of the present invention is capable of obtaining a molded product with improved mechanical strength and dimensional accuracy, and is a metal structural component or mechanical component in a key industry field such as the automobile field or the electric / electronic field. It is possible to greatly promote the replacement of resin.

Claims (8)

ビスフェノール型フェノール樹脂と、充填材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 phenolic resin molding material comprising a bisphenol type phenolic resin and a filler. 前記フェノール樹脂成形材料全体に対して前記ビスフェノール型フェノール樹脂を15質量%以上、60質量%以下の割合で含有する請求項1に記載のフェノール樹脂成形材料。   2. The phenol resin molding material according to claim 1, wherein the phenol resin molding material contains the bisphenol type phenol resin in a ratio of 15% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the entire phenol resin molding material. 前記フェノール樹脂成形材料全体に対して前記充填材を30質量%以上、85質量%以下の割合で含有する請求項1又は2に記載のフェノール樹脂成形材料。   The phenol resin molding material of Claim 1 or 2 which contains the said filler in the ratio of 30 to 85 mass% with respect to the said phenol resin molding material whole. 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、2個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であるビスフェノール類をモノマーとして用いて得られるものである請求項1から3のいずれか一項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 3, wherein the bisphenol-type phenol resin is obtained by using, as a monomer, a bisphenol that is a compound having two hydroxyphenyl groups. 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールPH、ビスフェノールS、ビスフェノールTMC、及びビスフェノールZからなる群から選ばれるビスフェノール類1種以上をモノマーとして用いて得られるものである請求項1から4のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料。   The bisphenol type phenol resin is bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol AF, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol S, bisphenol TMC, and The phenol resin molding material according to any one of claims 1 to 4, which is obtained using one or more bisphenols selected from the group consisting of bisphenol Z as a monomer. 前記ビスフェノール型フェノール樹脂が、前記ビスフェノール類を全モノマー成分の50質量%以上、100質量%以下の割合で用いて得られるものである請求項4又は5に記載のフェノール樹脂成形材料。   The phenol resin molding material according to claim 4 or 5, wherein the bisphenol-type phenol resin is obtained by using the bisphenol at a ratio of 50% by mass or more and 100% by mass or less of the total monomer components. 前記充填材が、ガラス繊維、ガラス粉末、シリカ繊維、及びシリカ粉末からなる群から選ばれる無機基材、ならびに、炭素繊維、炭素粉末、及び黒鉛粉末からなる群から選ばれる有機基材を1種以上含む請求項1から6のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料。   The filler is one kind of an inorganic base material selected from the group consisting of glass fiber, glass powder, silica fiber, and silica powder, and an organic base material selected from the group consisting of carbon fiber, carbon powder, and graphite powder. The phenol resin molding material as described in any one of Claim 1 to 6 included above. 請求項1から7のいずれか一項に記載のフェノール樹脂成形材料を用いて得られることを特徴とする成形物。
A molded product obtained by using the phenol resin molding material according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110343224A (en) * 2019-07-16 2019-10-18 沙县宏盛塑料有限公司 The preparation method of bisphenol A modified phenolic resin and modified alkyd resin moulding material

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