JP2016088987A - 成形材料および成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維状フィラーを含ませることで機械的強度を向上させつつ、成形品としての異方性を発現させ難い成形材料を提供すること。【解決手段】本発明の成形材料は、（Ａ）樹脂と、（Ｂ）フィラーとを含む成形材料であって、当該成形材料全体を１００体積部としたとき、（Ｂ）フィラーの含有量は３５体積部以上８０体積部以下であり、前記（Ｂ）フィラーは、（Ｂ１）繊維状フィラーと（Ｂ２）球状フィラーとを含み、前記（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、（Ｂ２）球状フィラーの含有量が４０体積部以上９５体積部以下であり、前記（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径をｄとしたときに、前記（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、２．５ｄ以上６．５ｄ以下の範囲にある。【選択図】なし

Description

本発明は、成形材料および成形品に関する。

昨今より、自動車部品や電子機器等の内部部品として用いられる金属やセラミックで構成される部材について、軽量化を図るための技術開拓がなされている。その一つのアプローチとして、これらの部材を構成する材料について、樹脂からなる材料に置き換える試みがなされている。
上述の用途においては、とりわけ成形品としての機械的強度が求められる。このような点から、機械的強度を向上させることを目的として、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状フィラーを成形材料に配合することが従来から行われている。

これに関連して、繊維状フィラーに加え、繊維状フィラー以外の他の充填材を組み合わせる技術も知られている。
例えば、特許文献１に記載された技術においては、フェノール樹脂成形材料としてガラス繊維を含ませるだけでなく、樹脂処理ガラス繊維粉砕物を加えることで、結果的に、耐熱性や耐熱強度、曲げタワミ性に優れる成形品を得ることができることが記載されている。
また、特許文献２には、樹脂製プーリに関する技術が記載されているが、この樹脂製プーリを製造するにあたり、フェノール樹脂を主材とした配合物としてガラス繊維と、ガラスビーズ、シリカ粉、アルミニウム−シリカ粉、ガラスパウダのグループから選択される充填材を組み合わせることで、ベルトの摩耗を抑え、プーリ自体の耐摩耗性、寸法安定性、耐熱性を向上させることが記載されている。

特開２０００−２１９７９６号公報 特開平２−９２６２８号公報

しかしながら、このような成形材料について、本発明者らが検討した結果、以下のような課題があることが分かってきた。
すなわち、成形材料として繊維状フィラーを配合した際には、成形材料から成形品を得る成形工程において、この繊維状フィラーが流動方向に対して略平行に配向してしまう傾向がある。
結果として、流動方向と、その直交方向において、特性についての詳細に分析を行うと、これらの値にばらつきが見られることがあった。すなわち、成形品の特性として、異方性を有してしまうという懸念があった。
また、自動車部品や電子機器等の内部部品等の用途においては、上記の双方の方向において、安定的に特性の向上が図られた材料が強く所望されているという実情もある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、繊維状フィラーを含ませることで機械的強度を向上させつつ、成形品としての異方性を発現させ難い成形材料を提供するものである。

本発明によれば、
（Ａ）樹脂と、（Ｂ）フィラーとを含む成形材料であって、
当該成形材料全体を１００体積部としたとき、（Ｂ）フィラーの含有量は３５体積部以上８０体積部以下であり、
前記（Ｂ）フィラーは、（Ｂ１）繊維状フィラーと（Ｂ２）球状フィラーとを含み、
前記（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、（Ｂ２）球状フィラーの含有量が４０体積部以上９５体積部以下であり、
前記（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径をｄとしたときに、前記（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、２．５ｄ以上６．５ｄ以下の範囲にある、成形材料が提供される。

また、本発明によれば、上記の成形材料を圧縮成形、トランスファー成形または射出成形することで得られる、成形品が提供される。

本発明の成形材料は、繊維状フィラーと球状フィラーとを含むものであるが、この繊維状フィラーの数平均繊維径に対して、特定の倍率の平均粒径を有する球状フィラーを採用し、かつ、この球状フィラーの含有量を制御している。

具体的な効果の発現機構までは定かではないものの、このような特定の球状フィラーを用いることで、適度に分散する球状フィラーの間隙に繊維状フィラーをランダムに配置することができる。

すなわち、この繊維状フィラーがランダムに配置された成形材料から成形品を得ることができるので、結果として、成形品としての異方性の発現を抑制することができることが考えられる。

実施例１および比較例１、２における成形材料について、繊維状フィラーと球状フィラーとの量についてのスクリーニングを行った結果を示すグラフである。

以下、本発明について、実施の形態に基づいて詳しく説明する。なお、本明細書中において「〜」は特に断りがなければ以上から以下を表す。

本実施形態の成形材料は、以下の特徴を備える。
すなわち、本実施形態の成形材料は、（Ａ）樹脂と、（Ｂ）フィラーとを含む成形材料であって、当該成形材料全体を１００体積部としたとき、（Ｂ）フィラーの含有量は３５体積部以上８０体積部以下であり、前記（Ｂ）フィラーは、（Ｂ１）繊維状フィラーと（Ｂ２）球状フィラーとを含み、前記（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、（Ｂ２）球状フィラーの含有量が４０体積部以上９５体積部以下であり、前記（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径をｄとしたときに、前記（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、２．５ｄ以上６．５ｄ以下の範囲にある、成形材料である。

以下、本実施形態に係る成形材料として配合される各成分と配合量について説明する。

［（Ａ）樹脂］
本実施形態の成形材料に含まれる（Ａ）樹脂は、例えば熱硬化性樹脂を用いることができる。

熱硬化性樹脂の例としては、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等のフェノール樹脂；ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂；不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。

これらの中でも、特に、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる１種以上の樹脂を用いることが好ましく、これにより、成形材料として、高い流動性が確保される。

また、（Ａ）樹脂として、ノボラック型フェノール樹脂を用いる場合は、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを組み合わせることができる。ヘキサメチレンテトラミンの含有量は、特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂１００質量部に対して１０〜２０質量部使用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の範囲に設定することで、求められる機械的強度を保持しつつ、硬化時間を適切な時間に調整することができる。

また、（Ａ）樹脂として、エポキシ樹脂を用いた場合には、硬化剤を併用してもよい。ここで用いることのできる硬化剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジアミンジアミドなどのアミン化合物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物などの酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂などのポリフェノール化合物の他、イミダゾール化合物などが挙げられる。中でも、取り扱い作業性、環境面から、フェノール樹脂を好ましく用いることができる。このような硬化剤は、エポキシ樹脂に対する理論当量比の０．８から１．４の範囲の量で配合することできる。
また、硬化剤とともに、熱硬化性樹脂の反応に妨げとならない範囲で、必要に応じて公知の硬化促進剤を用いてもよい。

以上のような（Ａ）樹脂の含有量としては、成形材料全体を１００体積部としたとき、２０体積部以上６５体積部以下の範囲に設定することが好ましい。
（Ａ）樹脂の含有量の下限値としては、成形材料全体を１００体積部としたとき、２５体積部以上に設定することがより好ましく、３０体積部以上に設定することが更に好ましい。
（Ａ）樹脂の含有量の上限値としては、成形材料全体を１００体積部としたとき、６３体積部以下に設定することがより好ましく、６０体積部以下に設定することが更に好ましく、５５体積部以下に設定することが殊更好ましい。
（Ａ）樹脂の含有量を上記のように設定することで、機械的強度を保持しつつ、成形材料としての適度な流動性を発現することができる。
なお、本明細書中において「（Ａ）樹脂の含有量」としては、樹脂に対しての硬化剤や硬化促進剤をも含む量として記載している。
また、一般に流通している、硬化剤等が既に含まれた樹脂材料については、当該樹脂材料そのものの体積量について、上記の範囲に設定することが好ましいものとして記載している。

［（Ｂ）フィラー］
本実施形態の成形材料に用いられる（Ｂ）フィラーは、公知のフィラーを選択して用いることができるが、少なくとも（Ｂ１）繊維状フィラーと、（Ｂ２）球状フィラーとを含むものである。

（Ｂ）フィラーの含有量は、成形材料全体を１００体積部としたとき、３５体積部以上８０体積部以下である。
また、（Ｂ）フィラーの含有量の下限値としては、成形材料全体を１００体積部としたとき、３７体積部以上に設定することがより好ましく、４０体積部以上に設定することが更に好ましく、４５体積部以上に設定することが殊更好ましい。
また、（Ｂ）フィラーの含有量の上限値としては、成形材料全体を１００体積部としたとき、７５体積部以下に設定することがより好ましく、７０体積部以下に設定することが更に好ましい。
この範囲に設定することで、成形品としての耐熱性や機械的強度の向上を行うことができる。

以下、（Ｂ）フィラーに含まれる（Ｂ１）繊維状フィラーと、（Ｂ２）球状フィラーについて説明する。

［（Ｂ１）繊維状フィラー］
（Ｂ１）繊維状フィラーとしては、例えばガラス繊維、ワラストナイト繊維、炭素繊維、プラスチック繊維等を用いることができる。プラスチック繊維として、例えばアラミド繊維（芳香族ポリアミド）が用いられる。また、（Ｂ１）繊維状フィラーとして、バサルト繊維のような無機繊維やステンレス繊維のような金属繊維を用いることもできる。
これらの中でも、成形品としての機械的強度を高めることができ、また、成形品としての軽量化にも資することから、ガラス繊維、ワラストナイト繊維、及び炭素繊維からなる群から選択することが好ましい。

（Ｂ１）繊維状フィラーとしてガラス繊維を用いる場合、ガラス繊維を構成するガラスの具体例としては、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ガラスが挙げられる。これらの中でもＥガラス、Ａガラス、Ｔガラス、または、Ｓガラスが好ましい。こうしたガラスを用いることにより、ガラス繊維強化材料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。

（Ｂ１）繊維状フィラーとして用いられる炭素繊維としては、たとえば引張り強度３５００ＭＰａ以上の高強度のものや、弾性率２３０ＧＰａ以上の高弾性率のものが用いられる。炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系のどちらでもよいが、ＰＡＮ系のものの方が、引張り強度が高く好ましい。

本実施形態の成形材料に含まれる（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径は、成形品を用いる用途等に応じ適宜設定することができるが、その下限値として３μｍ以上に設定することが好ましく、５μｍ以上に設定することがより好ましく、８μｍ以上に設定することが更に好ましい。
また、上限値としては、５０μｍ以下に設定することが好ましく、３０μｍ以下に設定することがより好ましく、２０μｍ以下に設定することが更に好ましい。
このような数平均繊維径を有する（Ｂ１）繊維状フィラーを用いることで、効果的に成形品の機械的強度を向上させることができる。

なお、この数平均繊維径は、成形品の断面に現れる繊維を、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等で観察することにより計測して求めることができる。
例えば、走査型電子顕微鏡で測定する場合は、成形品の断面の中から上記（Ｂ１）繊維状フィラーを任意の数だけ計測して、平均値を算出することができる。
より具体的には、横断面が確認できる（Ｂ１）繊維状フィラーを１００本計測した後、各繊維断面の最小径の平均を数平均繊維径として求めることができる。

本実施形態の（Ｂ１）繊維状フィラーは、その初期繊維長としては任意のものを使用することができるものの、混練、粉砕、成形等の工程を経ることで折れるため、成形品中に存在する繊維を計測して得られる数平均繊維長を以って、本発明における（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長（すなわち、成形材料中に含まれる（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長）と定義する。
本実施形態の成形材料及び成形品に含まれる（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長は、混練機、混練条件、材料粘度等を適宜選択することにより調整することができる。
本実施形態の（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長は、成形品を用いる用途等に応じ適宜調整することができるが、その下限値として１０μｍ以上に調整することが好ましく、３０μｍ以上に調整することがより好ましく、５０μｍ以上に調整することが更に好ましい。
また、上限値としては、１ｍｍ以下に調整することが好ましく、５００μｍ以下に調整することがより好ましく、３００μｍ以下に調整することが更に好ましい。
このような数平均繊維長を有する（Ｂ１）繊維状フィラーを用いることで、成形の際の流動性を向上させ、かつ、成形品の機械的強度を向上させることができる。

また、ここで規定する（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長については、数平均繊維径と同様の方法により求めることができ、成形品の断面の中で（Ｂ１）繊維状フィラーの両端が確認できるものから（Ｂ１）繊維状フィラーを任意の数だけ計測して、平均値を算出することができる。この場合、平均値を求めるにあたっては、任意に選んだ（Ｂ１）繊維状フィラー５０本の測定値の平均を数平均繊維長として求めることができる。

本実施形態の成形材料及び成形品中に含まれる（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維長と数平均繊維径との比（アスペクト比）としては、その下限値として３以上に設定することが好ましく、５以上に設定することがより好ましく、１０以上に設定することが更に好ましい。
また、上限値としては、３０以下に設定することが好ましく、２７以下に設定することがより好ましく、２４以下に設定することが更に好ましい。
このようにアスペクト比を設定することで、（Ｂ２）球状フィラーと（Ｂ１）繊維状フィラーとが相互作用しやすくなり、効果的に異方性の発現を抑制することができる。

本実施形態の成形材料における（Ｂ１）繊維状フィラーの含有量の下限値は、（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、例えば５体積部以上であり、好ましくは１０体積部以上であり、より好ましくは２０体積部以上である。
また、本実施形態の成形材料における（Ｂ１）繊維状フィラーの含有量の上限値は、（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、例えば６０体積部以下であり、好ましくは５８体積部以下であり、より好ましくは５５体積部以下である。
本実施形態の成形材料における（Ｂ１）繊維状フィラーの含有量の下限値は、成形材料全体を１００体積部としたとき、例えば１体積部以上であり、好ましくは５体積部以上であり、より好ましくは１０体積部以上である。
また、本実施形態の成形材料における（Ｂ１）繊維状フィラーの含有量の上限値は、成形材料全体を１００体積部としたとき、例えば５０体積部以下であり、好ましくは４５体積部以下であり、より好ましくは４０体積部以下である。
（Ｂ１）繊維状フィラーの含有量を上記の範囲に設定することで、効果的に得られる成形品の機械的強度を向上させることができる。

［（Ｂ２）球状フィラー］
本実施形態の成形材料に含まれる（Ｂ２）球状フィラーとしては、たとえば球状の無機充填材を用いることができ、ガラスビーズ、ガラスパウダー、炭酸カルシウム、シリカ、水酸化アルミニウム、クレーなどを用いることができる。
これらの中でも、耐熱性の高さ及び入手容易性の高さからガラスビーズを用いることが好ましい。

本実施形態の成形材料に含まれる（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、先述の（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径をｄとしたときに、２．５ｄ以上６．５ｄ以下の範囲に設定される。
このように平均粒径を設定することで、成形時における（Ｂ１）繊維状フィラーの配向をランダムにすることができ、得られる成形品の異方性の発生を抑制することができる。
また、上記の効果をより効果的に発現させるために、（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径の下限値として３．０以上に設定することが好ましい。また、同様の理由により、（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径の上限値として６．０以下に設定することも好ましい態様である。

本実施形態の成形材料に含まれる（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、成形品を用いる用途等に応じ適宜設定することができるが、その下限値として１２μｍ以上に設定することが好ましく、１５μｍ以上に設定することがより好ましく、２０μｍ以上に設定することが更に好ましい。
また、上限値としては、１００μｍ以下に設定することが好ましく、９０μｍ以下に設定することがより好ましく、８０μｍ以下に設定することが更に好ましい。
このような平均粒径を有する（Ｂ２）球状フィラーを用いることで、成形材料の流動性を担保させつつ、成形時における（Ｂ１）繊維状フィラーの配向をランダムにすることができ、得られる成形品の異方性の発生を抑制することができる。

なお、（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、（Ｂ１）繊維状フィラーと同様に、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等で観察することにより計測して求めることができる。
また、走査型電子顕微鏡で測定する場合は、成形品を不活性雰囲気下で焼成することで有機成分を除去した残存物の中から（Ｂ２）球状フィラーを任意の数だけ計測して、平均値を算出することができる。
より具体的には、（Ｂ２）球状フィラーのサンプルを５０点計測した測定値の平均を平均粒径として求めることができる。

本実施形態の成形材料における（Ｂ２）球状フィラーの含有量の下限値は、（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、４０体積部以上であり、好ましくは４２体積部以上であり、より好ましくは４５体積部以上である。
また、本実施形態の成形材料における（Ｂ２）球状フィラーの含有量の上限値は、（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、９５体積部以下であり、好ましくは９０体積部以下であり、より好ましくは８０体積部以下である。
本実施形態の成形材料における（Ｂ２）球状フィラーの含有量の下限値は、成形材料全体を１００体積部としたとき、例えば１体積部以上であり、好ましくは５体積部以上であり、より好ましくは１０体積部以上である。
また、本実施形態の成形材料における（Ｂ２）球状フィラーの含有量の上限値は、成形材料全体を１００体積部としたとき、例えば５０体積部以下であり、好ましくは４５体積部以下であり、より好ましくは４０体積部以下である。
（Ｂ２）球状フィラーの含有量を上記の範囲に設定することで、効果的に成形材料としての流動性を向上させることができ、また、（Ｂ１）繊維状フィラーの配列を制御しやすくなる。

［その他添加剤］
また、本実施形態に係る成形材料は、必要に応じて、通常の成形材料に使用される、各種添加剤、たとえばステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ポリエチレンなどの離型剤、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、トリフェニルホスフィンなどの硬化助剤、カーボンブラックなどの着色剤、充填材と熱硬化性樹脂との接着性を向上させるための密着性向上剤、もしくはカップリング剤、溶剤等を配合してもよい。

［成形材料の製造方法］
本実施形態に係る成形材料は、例えば上述した各成分を配合して、均一に混合後、ロール、コニーダ、二軸押出し機等の混練装置単独またはロールと他の混合装置との組み合わせで加熱溶融混練した後、造粒または粉砕することにより製造することができる。

［特性］
本実施形態に係る成形材料は、以下に示す特性を満たすことが好ましい。

（線膨張係数差Δα）
本実施形態の成形材料は、以下の条件で測定される線膨張係数差Δαの絶対値が２．５ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。

（条件）
まず、当該成形材料を用い、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向が流動方向となるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を切り出す。
続いて、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて５℃／分の圧縮条件で、２５℃から１５０℃の範囲における、流動方向の線膨張係数α_１と、流動に対して直交方向の線膨張係数α_２を算出する。
最後に、α_２からα_１を減ずることにより、Δαを算出する。

すなわち、本実施形態の成形材料は（Ｂ１）繊維状フィラーに対して、（Ｂ２）球状フィラーを適切に組み合わせているため、異方性が発生し難く、流動方向の線膨張係数α_１と直交方向の線膨張係数α_２との差が小さくなる傾向がある。
すなわち、これらの差Δαの値の絶対値として、２．５ｐｐｍ／Ｋ以下に制御することが好ましく、２．０ｐｐｍ／Ｋ以下に制御することがより好ましい。このような要件を具備する成形材料であれば、例えば高温に曝される部位に適用させる部材を製造する等、様々な用途に適用することができる。

なお、このα_１とα_２の値は、用いられる（Ａ）樹脂、（Ｂ）フィラー等により左右されるものであるが、このα_１の値の下限値としては、例えば１０ｐｐｍ／Ｋ以上であり、好ましくは１２ｐｐｍ／Ｋ以上であり、さらに好ましくは１５ｐｐｍ／Ｋ以上である。また、このα_１の値の上限値としては、例えば３５ｐｐｍ／Ｋ以下であり、好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下であり、さらに好ましくは２５ｐｐｍ／Ｋ以下である。
また、α_２の値としては、通常はα_１よりも大きくなる値であるが、下限値として例えば１２ｐｐｍ／Ｋ以上であり、好ましくは１４ｐｐｍ／Ｋ以上であり、さらに好ましくは１７ｐｐｍ／Ｋ以上である。また、このα_２の値の上限値としては、例えば３７ｐｐｍ／Ｋ以下であり、好ましくは３２ｐｐｍ／Ｋ以下であり、さらに好ましくは２７ｐｐｍ／Ｋ以下である。

（流動性）
また、本実施形態の成形材料は流動性を高くすることが好ましい。
より具体的には、ラボプラストミル（東洋精機製作所社製）により、測定条件を、温度１３０℃、回転数３０ｒｐｍとした時に測定される最低溶融トルク値として、１．５Ｎ・ｍ以上３５Ｎ・ｍ以下の範囲に設定することが好ましい。最低溶融トルクを上記範囲とすることで、射出成形時における充填速度を制御しやすくなる。

（曲げ強度）
本実施形態の成形材料は、以下の（曲げ強度測定時における試験片作製条件）に従って作製される試験片について、「流動方向」と「直交方向」との曲げ強度が以下の特性を具備するように調整されていることが好ましい。
なお、この「曲げ強度」は、ＩＳＯ １７８に準拠して測定される値である。

（曲げ強度測定時における試験片作製条件）
成形材料を、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃の条件による射出成形により、ＩＳＯ ２９４−４に示される６０×６０×２ｍｍの成形体を作製し、該成形体から、該成形体の中心部分を含むようにして、流動方向、直交方向のそれぞれについて、６０×１０×２ｍｍの試験片を切り出す。
続いて、得られた試験片について、ＩＳＯ １７８に準拠し、流動方向の曲げ強度と、直交方向の曲げ強度とを測定する。

すなわち、本実施形態の成形材料は、上記の条件で作製される試験片の「直交方向の曲げ強度」を、同試験片の「流動方向の曲げ強度」で除した値として、０．７０以上に調整されていることが好ましく、０．７５以上に調整されていることがより好ましい。
このように調整されていることで、得られる成形品は、あらゆる方向から応力が負荷されるような部材としても用いることができることとなる。

［成形品］
本実施形態に係る成形品は、上述の成形材料を用い、成形工程を経ることにより得ることができる。具体的な成形方法としては、たとえば圧縮成形、トランスファー成形または射出成形などの公知の成形方法の中から適宜条件を選択することができる。
このときの条件は成形品の厚みにもよるが、たとえば、射出成形で５ｍｍ程度の肉厚成形品を成形する場合は、金型温度１７０〜１９０℃、成形圧力１００〜１５０ＭＰａ、硬化時間３０〜９０秒の条件を採用することができる。

［用途］
本実施形態の成形材料から成形品を得た場合、成形品としての異方性を生じさせることなく、適度な機械的強度を持たせることができる。そのため、あらゆる方向から力のかかる部位における部材としての展開が期待できる。
また、本実施形態の成形材料から成形品を得た場合は、先述のΔαの絶対値が小さくなる傾向にあるため、温度変化のある環境にも十分に耐えうる部材としての展開も期待できる。
そのため、自動車や精密機器の内部における部材等、多種の用途に適用できることが期待される。
もちろん、ここで掲げた用途は、本発明が用いられる実施形態の一例であり、これ以外の用途であっても本発明の成形材料について組成等の最適化ができることは言うまでもない。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

まず、各実施例及び各比較例で用いた原料成分を以下に示す。
（１）ノボラック型フェノール樹脂Ａ：ＰＲ−５１３０５（住友ベークライト社製）
（２）ヘキサメチレンテトラミン：ヘキサミンスーパーファイン（長春石油化学社製）
（３）エポキシ樹脂：トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、ＥＰＰＮ−５０２Ｈ（日本化薬社製）
（４）ノボラック型フェノール樹脂Ｂ：ＰＲ−５１４７０（住友ベークライト社製）
（５）ガラス繊維：ＣＳ３Ｅ４７９（日東紡績社製、数平均繊維径 １１μｍ、数平均繊維長 ３ｍｍ）
（６）炭素繊維：ＨＴ Ｃ４１３（東邦テナックス社製、数平均繊維径 ７μｍ、数平均繊維長 ６ｍｍ）
（７）ガラスビーズＡ：ＵＢ−１３ＬＡ（ユニチカ社製、平均粒径 ４５μｍ）
（８）ガラスビーズＢ：ＵＢ−ＳＰＬ−３０（ユニチカ社製、平均粒径 ３０μｍ）
（９）ガラスビーズＣ：２５３０（Ｐｏｔｔｅｒｓ社製、平均粒径 ６５μｍ）
（１０）ガラスビーズＤ：５０００（Ｐｏｔｔｅｒｓ社製、平均粒径 １０μｍ）
（１１）シリカ：ＳＩＤＩＳＴＡＲ（ＥＬＫＥＭ社製、平均粒径 ０．１５μｍ）
（１２）酸化マグネシウム：キョーワマグ３０（協和化学工業社製）
（１３）トリフェニルホスフィン：トリフェニルホスフィン（和光純薬工業社製）
（１４）ステアリン酸カルシウム：Ｃａ−Ｓｔ（日東化成工業社製）
（１５）カーボンブラック：カーボンブラック＃７５０（三菱化学社製）

実施例１〜６および比較例１〜３について、以下の表１に示す配合量に従って各成分を配合した材料混合物を回転速度の異なる加熱ロールで混練し、シート状に冷却したものを粉砕することにより、顆粒状の成形材料を得た。
なお、加熱ロールの混練条件は、回転速度は高速側／低速側２０／１４ｒｐｍ、温度は高速側／低速側９０／２０℃で、混練時間は５〜１０分間とした。

表１の配合比率で得られた各成形材料について、下記に示す測定及び評価を行った。
なお、得られた成形材料については、下記評価項目（１）で得られた試験片について、その断面を走査型電子顕微鏡で測定し、繊維状フィラーの両端が確認できるものから５０本について繊維長を測定し、その測定値の平均を数平均繊維長として求めた。結果については、表１に合わせて示す。

（評価項目）
（１）線膨張率
各実施例および各比較例で得られた成形材料を用い、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向が流動方向となるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を切り出した。
続いて、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて５℃／分の圧縮条件で、２５℃から１５０℃の範囲における、流動方向の線膨張係数α_１と、流動に対して直交方向の線膨張係数α_２を測定した。
表１には、α_１とα_２に加え、α_２からα_１を減ずることにより算出されるΔαを示した。

（２）流動性評価
各実施例および各比較例で得られた成形材料について、ラボプラストミル（東洋精機製作所社製）により、測定条件を、温度１３０℃、回転数３０ｒｐｍとした際の最低溶融トルク値を測定した。結果を表１に示した。

（３）曲げ強度
各実施例および各比較例で得られた成形材料を用い、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃の条件による射出成形により、ＩＳＯ ２９４−４に示される６０×６０×２ｍｍの成形体を作製し、該成形体から、該成形体の中心部分を含むようにして、流動方向、直交方向のそれぞれについて、６０×１０×２ｍｍの試験片を切り出した。
続いて、得られた試験片について、ＩＳＯ １７８に準拠し、流動方向の曲げ強度と、直交方向の曲げ強度とを測定した。結果を表１に示した。
また、これにあわせて、試験片の「直交方向の曲げ強度」を「流動方向の曲げ強度」で除した値を表１に示した。

表１において示されるように、実施例で得られた成形材料は、成形品を得た場合に高い強度を有しつつ、異方性をもたらさない。
そのため、あらゆる方向から力のかかる部位における部材、温度変化のある環境にも耐えうる部材としての展開が期待できる。

また、実施例１および比較例１、比較例２に関し、用いた（Ａ）樹脂、（Ｂ１）繊維状フィラー、（Ｂ２）球状フィラーの種類を固定しながら、（Ｂ１）繊維状フィラーと（Ｂ２）球状フィラーの量を変動させて、線膨張係数差Δαがどのように変動するかのスクリーニングを行った。結果は、図１に示す通りである。
なお、このグラフにおいては、横軸を繊維状フィラー（ガラス繊維）の体積部とし、フィラー全体量を６０体積部として固定している。すなわち、横軸の「０」は球状フィラーが６０体積部含まれていることを示している。また、縦軸として線膨張係数差Δαを示している。
この図１に示されるように、平均粒径１０μｍのガラスビーズや平均粒径０．１５μｍのシリカを用いた場合は、繊維状フィラーの含有量を増加させるに比例し、ほぼ直線関係で線膨張係数差Δαが増加していくことが見て取れる。
しかしながら、平均粒径４５μｍのガラスビーズを用いた系においては、繊維状フィラーの含有量を一定の値以下とする（すなわち、球状フィラーの含有量を一定以上とする）領域においては、線膨張係数差Δαの増加の度合が十分に抑制されていることが見て取れる。このことは、平均粒径４５μｍのガラスビーズを用いた系においては、繊維状フィラーと、特定の大きさを有するフィラーとが何らかの相互作用をし、他の系とは異なる挙動を示していることを示唆するものである。

本発明の成形材料から成形品を得た場合、異方性を生じさせることなく、適度な機械的強度を持たせることができる。そのため、あらゆる方向から力のかかる部位における部材、また、温度変化のある環境にも十分に耐えうる部材としての展開が期待できる。
そのため、自動車や精密機器の内部における部材等、多種の用途に適用できることが期待される。

Claims (6)

1. （Ａ）樹脂と、（Ｂ）フィラーとを含む成形材料であって、
   当該成形材料全体を１００体積部としたとき、（Ｂ）フィラーの含有量は３５体積部以上８０体積部以下であり、
   前記（Ｂ）フィラーは、（Ｂ１）繊維状フィラーと（Ｂ２）球状フィラーとを含み、
   前記（Ｂ）フィラー全体を１００体積部としたとき、（Ｂ２）球状フィラーの含有量が４０体積部以上９５体積部以下であり、
   前記（Ｂ１）繊維状フィラーの数平均繊維径をｄとしたときに、前記（Ｂ２）球状フィラーの平均粒径は、２．５ｄ以上６．５ｄ以下の範囲にある、成形材料。
2. 請求項１に記載の成形材料であって、
   以下の条件で測定される線膨張係数差Δαの絶対値が２．５ｐｐｍ／Ｋ以下である成形材料。
   （条件）
   まず、当該成形材料を用い、ゲート寸法：８×３ｍｍ、射出圧力：１５０ＭＰａ、金型温度：１７５℃、充填時間：４秒の条件による射出成形により、長手方向が流動方向となるようにして、８０×１０×４ｍｍの成形体を作製し、該成形体から１０×１０×４ｍｍの試験片を切り出す。
   続いて、熱機械分析装置ＴＭＡを用いて５℃／分の圧縮条件で、２５℃から１５０℃の範囲における、流動方向の線膨張係数α_１と、流動に対して直交方向の線膨張係数α_２を算出する。
   最後に、α_２からα_１を減ずることにより、Δαを算出する。
3. 請求項１または２に記載の成形材料であって、
   前記（Ｂ１）繊維状フィラーのアスペクト比が３以上３０以下である、成形材料。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成形材料であって、
   前記（Ｂ１）繊維状フィラーは、ガラス繊維、ワラストナイト繊維および炭素繊維からなる群から選ばれる、成形材料。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の成形材料であって、
   前記（Ａ）樹脂はフェノール樹脂またはエポキシ樹脂である、成形材料。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の成形材料を圧縮成形、トランスファー成形または射出成形することで得られる、成形品。

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