JP2019210316A - フェノール樹脂組成物および成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
ノボラック型フェノール樹脂と、
アミン系硬化剤と、
エステル構造を有する芳香族化合物、エステル構造を有する脂肪族化合物、および連結基を介して2個のベンゼン環が結合した構造を有する芳香族二量体からなる群から選択される一種以上の改質剤と、を含む、フェノール樹脂組成物が提供される。
本実施形態のフェノール樹脂組成物は、ノボラック型フェノール樹脂と、アミン系硬化剤と、エステル構造を有する芳香族化合物、エステル構造を有する脂肪族化合物、および連結基を介して2個のベンゼン環が結合した構造を有する芳香族二量体からなる群から選択される一種以上の改質剤と、を含むものである。
本実施形態のフェノール樹脂組成物は、フェノール樹脂として、ノボラック型フェノール樹脂を含む。
上記ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、未変性フェノール系樹脂、クレゾール樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレノール樹脂、クレゾール・キシレノール樹脂、クレゾール変性フェノール系樹脂、レゾルシノール変性フェノール系樹脂、キシレノール変性フェノール系樹脂、アルキルフェノール系樹脂、アルキルフェノール変性フェノール系樹脂、ビスフェノール変性フェノール系樹脂、カシュー油変性フェノール系樹脂、トール油変性フェノール系樹脂、ロジン変性フェノール系樹脂、テルペン油変性フェノール系樹脂、ランダムノボラック型フェノール樹脂、ハイオルソノボラック型フェノール樹脂、または下記に示すフェノール類を2種以上使用した樹脂を用いることができる。また、これら樹脂は、2種以上の樹脂を混合したものを使用しても良い。
なお、このノボラック型フェノール樹脂は、例えば、フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(アルデヒド類/フェノール類)が0.5以上1.0以下となるように制御した上で、反応させて得ることができる。
このようなフェノール類としては、具体的には、フェノール;o−ジヒドロキシベンゼン、m−ジヒドロキシベンゼン、p−ジヒドロキシベンゼンなどのジヒドロキシベンゼン;o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾールなどのクレゾール;エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノールなどのアルキルフェノール;キシレノール;3−ペンタデシルフェノール、3−ペンタデシルフェノールモノエン、3−ペンタデシルフェノールジエン、3−ペンタデシルフェノールトリエンなどのカシューオイルの含有成分;1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼン、1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼンモノエン、1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼンジエン、1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼントリエンといったカルドールの含有成分;2−メチル−1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼン、2−メチル−1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼンモノエン、2−メチル−1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼンジエン、2−メチル−1,3−ジヒドロキシ−5−ペンタデシルベンゼントリエンといったメチルカルドールの含有成分;ウルシオール;ビスフェノールA;ビスフェノールF;ビスフェノールSなどが挙げられる。フェノール類としては、上記具体例のうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、本明細書中、「〜」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。
本実施形態に係るアミン系硬化剤としては限定されず、ノボラック型フェノール樹脂を硬化させるために用いられる従来公知のアミン系硬化剤を用いることができる。
アミン系硬化剤としては、具体的には、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミンなどを用いることができる。アミン系硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミンを用いることが好ましい。
本実施形態のフェノール樹脂組成物は、改質剤を含む。
この改質剤としては、エステル構造を有する芳香族化合物、エステル構造を有する脂肪族化合物、および連結基を介して2個のベンゼン環が結合した構造を有する芳香族二量体からなる群から選択される一種以上を含むものである。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のフェノール樹脂組成物は、充填材を含むことができる。
上記充填材としては、例えば、繊維基材、有機充填材、無機充填材等が挙げられる。
繊維基材は、その形状が繊維状である繊維状充填材である。有機充填材および無機充填材は、それぞれ、粒状充填材または板状充填材のいずれでもよい。板状充填材はその形状が板状である充填材である。粒状充填材は、不定形状を含む繊維状・板状以外の形状の充填材である。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本実施形態においては、フェノール樹脂組成物として、ガラス繊維を含んでもよい。
上記エラストマーとしては、特に限定されないが、アクリルニトリルブタジエンゴム、イソプレン、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。この中でもアクリルニトリルブタジエンゴムが好ましい。エラストマーを用いることで特に靱性を付与することができる。
本実施形態のフェノール樹脂組成物は、公知の方法を用いて製造し得る。
上記フェノール樹脂組成物の製造方法の一例としては、上述の各成分をニーダー、ロール等で予め溶融混練し、次いで他の原料と均一に混合した後、あるいは、配合する全原料をロール、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溶融混練した後、造粒または粉砕して得られる。
なお、本実施形態のフェノール樹脂組成物の形状としては、特に限定されないが、例えば、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状等が挙げられる。
まず、射出成形機20をゲート、ランナー、キャビティーなどの成形空間を備える金型10に接続する。
射出成形機20は、例えば、シリンダー21、シリンダー21内で回転可能なスクリュー22、シリンダー21内にフェノール樹脂組成物を投入可能な投入口23、シリンダー21を介してフェノール樹脂組成物を加熱するヒーター24および、シリンダー21内で混練した成形材料を金型10に送り出すノズル25を備える。スクリュー22は、先端に逆流弁26を備える。
混練領域30を通過したフェノール樹脂組成物は、ノズル25の存在するノズル領域40に到達する。これにより、フェノール樹脂組成物は、スクリュー22による圧力によって、ノズル25を介して金型10に射出される。
ノズル25から射出されたフェノール樹脂組成物は、金型の成形領域50に流入しながら硬化する。ここで、成形領域50は金型の成形空間である。なお、金型10の内部には温水などの熱媒体が流れており、これによって、成形空間の温度が一定に保つことができる。
(フェノール樹脂)
・ノボラック型フェノール樹脂1:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト社製、PR−51305、オルソ/パラ結合比=0.8)
・ヘキサメチレンテトラミン1:ヘキサメチレンテトラミン(キシダ化学社製)
(充填材)
・充填材1:ガラスビーズ(Potters社製、平均粒径10μm)
(添加剤)
・離型剤1:ステアリン酸カルシウム(日東化成工業社製、Ca−St)
各実施例、各比較例について、表1に示される配合比率で、各成分を配合し、次のようにして各評価用のフェノール樹脂組成物を得た。
・ラボプラストミル用サンプルの作製
各実施例、各比較例について、表1に示される配合比率で、各成分を配合し、ミキサーで粉砕、混合することでフェノール樹脂組成物(ラボプラストミル用サンプル)を得た。
・キュラスト用サンプルの作製
各実施例、各比較例について、表1に示される配合比率で、各成分を配合、ミキサーで粉砕し、約110℃のラボプラストミルで、溶融粘度が10N・m増加するまで混練し、冷却後粉砕して、フェノール樹脂組成物(キュラスト用サンプル)を得た。
得られたラボプラストミル用サンプル(フェノール樹脂組成物)について、図2に示す時間T1およびT2の測定を次のように行った。まず、ラボプラストミル(東洋精機製作所社製、30C150)を用いて、回転数30rpm、測定温度150℃の条件でフェノール樹脂組成物の溶融トルクを経時的に測定した。
フェノール樹脂組成物の溶融トルク挙動は次のようであった。まず、ラボプラストミルにフェノール樹脂組成物を投入した後、急激にトルクが立ち上がり、溶融ピークを越えた後、トルクが徐々に下がり、トルクが安定した後、再び、トルクが緩やかに上昇する。
このようなトルク挙動において、トルク値が初期ピーク(溶融ピーク)のトップに到達した時間をT1とし、溶融ピークの後、トルクがはじめて3N・mに到達した時間をT2とした。
式|時間T2−時間T1|に基づいて、150℃における熱流動安定時間を算出するとともに、比較例1を基準(150℃における熱流動安定時間=1.00)としたときの、各実施例の150℃における熱流動安定時間の相対値を算出した。その相対値を表1に示す。
キュラストメーター(JSRトレーディング社製、製品名:キュラストメーターIID型)を用い、金型温度150℃にて、得られたキュラスト用サンプル(フェノール樹脂組成物)の硬化トルクを経時的に測定した。測定結果に基づいて、測定開始から15分後におけるトルク(最大トルクと定義する)の50%に到達するまでの時間Tc(50)を得て、比較例1を基準(Tc(50)=1.00)としたときの、各実施例のTc(50)の相対値を算出した。その算出値を表1に示す。
20 射出成形機
21 シリンダー
22 スクリュー
23 投入口
24 ヒーター
25 ノズル
26 逆流弁
30 混練領域
40 ノズル領域
50 成形領域
Claims (9)
- ノボラック型フェノール樹脂と、
アミン系硬化剤と、
エステル構造を有する芳香族化合物、エステル構造を有する脂肪族化合物、および連結基を介して2個のベンゼン環が結合した構造を有する芳香族二量体からなる群から選択される一種以上の改質剤と、を含む、フェノール樹脂組成物。 - 請求項1に記載のフェノール樹脂組成物であって、
前記改質剤の含有量は、当該ノボラック型フェノール樹脂の固形分100質量%に対して、5質量%以下である、フェノール樹脂組成物。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のフェノール樹脂組成物であって、
前記改質剤は、分子内の脂肪族炭素数が10個以上30個以下であるものを含む、フェノール樹脂組成物。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のフェノール樹脂組成物であって、
充填材を含む、フェノール樹脂組成物。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載のフェノール樹脂組成物であって、
離型剤を含む、フェノール樹脂組成物。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のフェノール樹脂組成物の硬化物を備える成形品。
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