JP2022114531A - Thermosetting resin composition - Google Patents

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thermosetting resin
resin composition
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dimensional change
less
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英明 井口
Hideaki Iguchi
宙 中井戸
Hiroshi Nakaido
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

To provide a resin material which has reduced dimensional change and is lightweight, and therefore can be suitably used as a substitute for metallic parts.SOLUTION: A thermosetting resin composition comprises a thermosetting resin and an organic filler, where a cured material of the thermosetting resin composition has a relative density of 1.30 to 1.75 inclusive, and a dimensional change rate of the cured material of the thermosetting resin composition, measured under the following condition, is 0.15% or less. (Condition): the thermosetting resin composition is molded at a mold temperature of 175°C for a cure time of 5 minutes under a molding pressure of 30 MPa to obtain a molding having a dimension of 80 mm×50 mm×5 mm (t0); thereafter, the molding is post-cured at 220°C for 3 hours; the molding after curing is allowed to stand at 120°C for 250 hours and a thickness (t1) after processing is measured; and a dimensional change rate is obtained by the following formula (1): dimensional change (%)=[(t0-t1)/t0]×100.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱硬化性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to thermosetting resin compositions.

フェノール樹脂成形材料は耐熱性、比較的寸法安定性に優れていることから、各種分野において金属部品の代替材料として使用されている。自動車分野においても、小型軽量化、低コスト化への要求が高まるのに伴い、各種部品の樹脂化が進められている。特に、従来は金属製のものが主だった車体用部品が樹脂製のものに替りつつあり、種々の形状のものが成形されている。例えば、特許文献1には、ガラス繊維のような無機繊維を含有するフェノール樹脂成形材料が開示されている。 Phenolic resin molding materials are used as substitute materials for metal parts in various fields because of their excellent heat resistance and relatively good dimensional stability. In the field of automobiles as well, the use of resin for various parts is being promoted in response to the growing demand for smaller, lighter, and lower costs. In particular, car body parts, which were mainly made of metal in the past, are now being replaced by parts made of resin, and parts of various shapes are being molded. For example, Patent Document 1 discloses a phenolic resin molding material containing inorganic fibers such as glass fibers.

特開号公報2005-247908号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-247908

しかし、無機充填材を含有する樹脂複合材料は、無機充填材の使用により樹脂複合材の強度・剛性の向上や寸法変化の低減を図れるものの、無機充填材の配合量が多くなるほど、得られる樹脂複合材の比重が高くなる場合があった。 However, in the case of resin composite materials containing inorganic fillers, although the use of inorganic fillers can improve the strength and rigidity of the resin composite material and reduce dimensional changes, the higher the amount of inorganic fillers, the more the resin obtained. In some cases, the specific gravity of the composite material increased.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、寸法変化が低減されるとともに、軽量であり、よって金属製部品の代替物として好適に使用できる樹脂材料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a resin material which is reduced in dimensional change and light in weight, and which can be suitably used as a substitute for metal parts.

本発明によれば、
熱硬化性樹脂と、
有機フィラーと、を含む、熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の比重が、1.30以上1.75以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の下記条件で測定された寸法変化率が、0.15%以下である、熱硬化性樹脂組成物が提供される。
(条件)当該熱硬化性樹脂組成物を、金型温度175℃、硬化時間5分間、成形圧力30MPaで成形して、寸法80mm×50mm×5mm(t0)の成形体を得る。その後、220℃で3時間、後硬化させる。硬化後の前記成形体を120℃で250時間静置し、処理後の厚み(t1)を測定する。寸法変化率を、以下の式(1)より求める。
寸法変化率(%)=[(t0-t1)/t0]×100
According to the invention,
a thermosetting resin;
A thermosetting resin composition comprising an organic filler,
The specific gravity of the cured product of the thermosetting resin composition is 1.30 or more and 1.75 or less,
A thermosetting resin composition is provided in which a cured product of the thermosetting resin composition has a dimensional change rate of 0.15% or less as measured under the following conditions.
(Conditions) The thermosetting resin composition is molded at a mold temperature of 175° C., a curing time of 5 minutes, and a molding pressure of 30 MPa to obtain a molded body having dimensions of 80 mm×50 mm×5 mm (t0). After that, it is post-cured at 220° C. for 3 hours. The molded article after curing is allowed to stand at 120° C. for 250 hours, and the thickness (t1) after the treatment is measured. The dimensional change rate is obtained from the following formula (1).
Dimensional change rate (%) = [(t0-t1)/t0] x 100

本発明によれば、寸法変化が低減されるとともに、軽量であり、よって金属製部品の代替物として好適に使用できる樹脂材料が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin material which has a reduced dimensional change and is lightweight, and therefore can be suitably used as a substitute for metal parts is provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、「a以上b以下」を意味する。例えば、「5~90質量%」とは「5質量%以上90質量%以下」を意味する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. In this specification, the notation "a to b" in the description of numerical ranges means "a or more and b or less" unless otherwise specified. For example, "5 to 90% by mass" means "5% by mass or more and 90% by mass or less".

(熱硬化性樹脂組成物)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、例えば、自動車部品、電子機器部品、家電部品として用いられる金属製部品の代替材として使用可能な樹脂成型品を得るための材料である。本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、有機フィラーとを含む。
(Thermosetting resin composition)
The thermosetting resin composition of the present embodiment is, for example, a material for obtaining a resin molded product that can be used as a substitute for metal parts used as automobile parts, electronic equipment parts, and household appliance parts. The thermosetting resin composition of this embodiment contains a thermosetting resin and an organic filler.

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、その比重が、1.30以上1.75以下である。また、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の硬化物の下記条件で測定された寸法変化率は、0.15%以下である。
(条件)当該熱硬化性樹脂組成物を、金型温度175℃、硬化時間5分間、成形圧力30MPaで成形して、寸法80mm×50mm×5mm(t0)の成形体を得る。その後、220℃で3時間、後硬化させる。硬化後の前記成形体を120℃で250時間静置し、処理後の厚み(t1)を測定する。寸法変化率を、以下の式(1)より求める。
寸法変化率(%)=[(t0-t1)/t0]×100
The cured product of the thermosetting resin composition of the present embodiment has a specific gravity of 1.30 or more and 1.75 or less. Moreover, the dimensional change rate of the cured product of the thermosetting resin composition of the present embodiment measured under the following conditions is 0.15% or less.
(Conditions) The thermosetting resin composition is molded at a mold temperature of 175° C., a curing time of 5 minutes, and a molding pressure of 30 MPa to obtain a molded body having dimensions of 80 mm×50 mm×5 mm (t0). After that, it is post-cured at 220° C. for 3 hours. The molded article after curing is allowed to stand at 120° C. for 250 hours, and the thickness (t1) after the treatment is measured. The dimensional change rate is obtained from the following formula (1).
Dimensional change rate (%) = [(t0-t1)/t0] x 100

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、その硬化物が、比較的小さい比重を有するため、軽量性において優れる。また、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、高温環境に晒された場合の寸法変化が低減される。そのため、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、金属代替材として好適に使用することができる。 The thermosetting resin composition of the present embodiment is excellent in lightness because the cured product thereof has a relatively low specific gravity. In addition, the cured product of the thermosetting resin composition of the present embodiment exhibits reduced dimensional change when exposed to a high-temperature environment. Therefore, the thermosetting resin composition of this embodiment can be suitably used as a metal substitute material.

一実施形態において、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の比重は、1.35以上1.70以下とすることができ、好ましくは、1.35以上1.65以下であり、より好ましくは、1.35以上1.62以下である。 In one embodiment, the specific gravity of the cured product of the thermosetting resin composition can be 1.35 or more and 1.70 or less, preferably 1.35 or more and 1.65 or less, more preferably It is 1.35 or more and 1.62 or less.

一実施形態において、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、上記条件にて測定される寸法変化率は、0.14%以下とすることができ、好ましくは、0.13%以下であり、より好ましくは、0.12%以下である。 In one embodiment, the dimensional change rate of the cured product of the thermosetting resin composition measured under the above conditions can be 0.14% or less, preferably 0.13% or less, More preferably, it is 0.12% or less.

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の硬化物の比重および寸法変化率は、これに使用する各成分の種類、その配合量、および硬化条件等を調整することにより制御することができ、特に、使用する有機フィラーの粒径、粒度分布、配合量、フェノール樹脂の種類、これらとともに使用する無機フィラーの種類、粒径等を調整することにより制御することができる。以下に、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられる成分について、以下に説明する。 The specific gravity and dimensional change rate of the cured product of the thermosetting resin composition of the present embodiment can be controlled by adjusting the type of each component used for this, the amount thereof, curing conditions, and the like. , the particle size, particle size distribution, and compounding amount of the organic filler used, the type of phenolic resin, and the type and particle size of the inorganic filler used together with these. Components used in the thermosetting resin composition of the present embodiment are described below.

(熱硬化性樹脂)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂としては、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;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。
(Thermosetting resin)
Thermosetting resins used in the thermosetting resin composition of the present embodiment include novolac-type phenolic resins such as phenolic novolac resin, cresol novolac resin, and bisphenol A novolak resin; unmodified resol phenolic resin, tung oil, and linseed oil. , resol-type phenolic resins such as oil-modified resol phenolic resins modified with walnut oil; bisphenol-type epoxy resins such as bisphenol A epoxy resin and bisphenol F epoxy resin; Epoxy resins such as biphenyl-type epoxy resins and tris(hydroxyphenyl)methane-type epoxy resins; resins having a triazine ring such as urea (urea) resins and melamine resins; unsaturated polyester resins, bismaleimide resins, polyurethane resins, diallyl phthalate resins , silicone resins, resins having a benzoxazine ring, cyanate ester resins, and the like.

(有機フィラー)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は有機フィラーを含む。有機フィラーにより、得られる熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、機械的強度を損なうことなく、低比重化され、また高温下における寸法変化が低減される。本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられる有機フィラーとしては、熱硬化性樹脂硬化物、耐熱性熱可塑性ポリマー微粒子、およびエラストマーが挙げられる。
(organic filler)
The thermosetting resin composition of this embodiment contains an organic filler. The organic filler lowers the specific gravity of the resulting cured product of the thermosetting resin composition without impairing the mechanical strength, and reduces dimensional change at high temperatures. Organic fillers used in the thermosetting resin composition of the present embodiment include cured thermosetting resins, heat-resistant thermoplastic polymer fine particles, and elastomers.

熱硬化性樹脂硬化物としては、フェノール樹脂硬化物、ポリイミド樹脂硬化物、カシューダスト、エポキシ樹脂硬化物等が挙げられる。耐熱性熱可塑性樹脂ポリマー微粒子としては、ナイロン微粒子等が挙げられる。エラストマーとしては、ポリビニルブチラール、ニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。有機フィラーは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、高耐熱性と低熱膨張性の観点から、有機フィラーとして、フェノール樹脂硬化物を用いることが好ましい。 Examples of cured thermosetting resins include cured phenol resins, cured polyimide resins, cashew dust, and cured epoxy resins. Examples of heat-resistant thermoplastic resin polymer fine particles include nylon fine particles. Elastomers include polyvinyl butyral, nitrile butadiene rubber, and the like. An organic filler may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Among them, it is preferable to use a cured phenol resin as the organic filler from the viewpoint of high heat resistance and low thermal expansion.

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられる有機フィラーは、球形粉体または不定形粉体、あるいはこれらの組み合わせであってよい。球形粉体とは、粉体粒子の角部を丸めた球状体をいう。また、不定形粉体とは、破砕片状、板状、鱗片状、針状など形状が一定な形を取らないものをいう。 The organic filler used in the thermosetting resin composition of this embodiment may be spherical powder, amorphous powder, or a combination thereof. A spherical powder means a spherical body obtained by rounding the corners of a powder particle. In addition, irregularly shaped powder refers to powder that does not have a constant shape, such as crushed flakes, plates, scales, needles, and the like.

有機フィラーが、球形粉体および不定形粉体の少なくとも一方であることにより、熱硬化性樹脂組成物における樹脂中の充填状態が均一分散または最密充填となり得る。さらに熱硬化性樹脂組成物の硬化物を金属製部材と接合して使用する用途では、樹脂中から有機フィラーの一部が露出するような配合設計とすることができ、この場合、有機フィラーにより形成される表面凹凸により、金属製部材に対する接合強度を向上することができる。 When the organic filler is at least one of spherical powder and amorphous powder, the filling state in the thermosetting resin composition can be uniform dispersion or close-packing. Furthermore, in applications where the cured product of the thermosetting resin composition is used by joining it to a metal member, it is possible to design the compound so that a part of the organic filler is exposed from the resin. The formed surface unevenness can improve the bonding strength to the metal member.

有機フィラーの平均粒径D50は、例えば、0.1μm以上600μm以下である。有機フィラーの平均粒径D50の上限値は、好ましくは、500μm以下であり、より好ましくは、400μm以下であり、さらにより好ましくは、300μm以下であり、なおさらに好ましくは、200μm以下であり、特に好ましくは、100μm以下である。有機フィラーの平均粒径D50の下限値は、好ましくは、0.5μm以上であり、より好ましくは、1.0μm以上であり、さらにより好ましくは、1.2μm以上である。有機フィラーの平均粒径D50が上記範囲内にあることにより、樹脂中に有機フィラーが適切に充填されて、得られる熱硬化性樹脂組成物の硬化物は高い機械的強度と軽量性とを両立して有し得る。 The average particle size D50 of the organic filler is, for example, 0.1 μm or more and 600 μm or less. The upper limit of the average particle diameter D50 of the organic filler is preferably 500 μm or less, more preferably 400 μm or less, even more preferably 300 μm or less, still more preferably 200 μm or less, and particularly Preferably, it is 100 μm or less. The lower limit of the average particle size D50 of the organic filler is preferably 0.5 µm or more, more preferably 1.0 µm or more, and even more preferably 1.2 µm or more. When the average particle diameter D50 of the organic filler is within the above range, the organic filler is appropriately filled in the resin, and the cured product of the obtained thermosetting resin composition has both high mechanical strength and lightness. can have

ここで、有機フィラーが球形粉体の場合、その直径(外径)を粒子径とし、有機フィラーが不定形粉体の場合、その形状の最も長い箇所を粒子径とする。なお本明細書中において、平均粒径D50は、メディアン径とも称され、レーザ回折法等の方法で粒径分布を測定して、粒径の頻度の累積が50%となる粒径を平均粒径(D50)を指す。 Here, when the organic filler is spherical powder, the diameter (outer diameter) is defined as the particle size, and when the organic filler is amorphous powder, the longest part of the shape is defined as the particle size. In the present specification, the average particle diameter D50 is also referred to as the median diameter. It refers to the diameter (D50).

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物中の有機フィラーの含有量は、この熱硬化性樹脂組成物の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、5体積%以上50体積%以下とすることができる。熱硬化性樹脂組成物中の有機フィラーの含有量が上記範囲内であれば、得られる熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、高温環境下における寸法変化が低減されるとともに、軽量性が改善され得る。 The content of the organic filler in the thermosetting resin composition of the present embodiment can be appropriately selected according to the application of the thermosetting resin composition. , 5% by volume or more and 50% by volume or less. When the content of the organic filler in the thermosetting resin composition is within the above range, the resulting cured product of the thermosetting resin composition has reduced dimensional change in a high-temperature environment and improved lightness. can be

(無機フィラー)
一実施形態において、熱硬化性樹脂組成物は、無機フィラーを含んでもよい。無機フィラーとしては、繊維状フィラーまたは粉末状フィラーを用いることができる。
(Inorganic filler)
In one embodiment, the thermosetting resin composition may contain an inorganic filler. A fibrous filler or a powdery filler can be used as the inorganic filler.

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、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。 Examples of fibrous fillers that can be used include glass fiber, wollastonite fiber, carbon fiber, and plastic fiber. Aramid fibers (aromatic polyamide), for example, are used as plastic fibers. Inorganic fibers such as basalt fibers and metal fibers such as stainless steel fibers can also be used as fibrous fillers.

これらの中でも、成形体としての機械的強度を高めることができ、また、成形体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、および炭素繊維、またはこれらの組み合わせを使用することが好ましい。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、得られる成形体の熱膨張係数を小さくすることができる。 Among these, glass fiber, wollastonite fiber, and carbon fiber, or a combination thereof, are used because they can increase the mechanical strength of the molded article and also contribute to the weight reduction of the molded article. is preferred. When glass fiber is used as the fibrous filler, specific examples of glass constituting the glass fiber include E glass, C glass, A glass, S glass, D glass, NE glass, T glass, and H glass. Among these, E glass, A glass, T glass, or S glass is preferable. By using such a glass, it is possible to achieve high elasticity of the glass fiber reinforced material and to reduce the coefficient of thermal expansion of the obtained molded product.

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。 As the carbon fiber used as the fibrous filler, for example, a high-strength carbon fiber with a tensile strength of 3500 MPa or more and a high-elasticity modulus of 230 GPa or more are used. Either polyacrylonitrile (PAN)-based or pitch-based carbon fibers may be used, but PAN-based fibers are preferred because of their high tensile strength.

粉末状フィラーとしては、ガラスビーズ、ガラスパウダー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、水酸化アルミニウム、ダイアモンド粉、フッ素樹脂粉、ジルコン粉、マイカ、クレーなどを用いることができる。 Examples of powdery fillers that can be used include glass beads, glass powder, calcium carbonate, magnesium carbonate, silica, aluminum hydroxide, diamond powder, fluororesin powder, zircon powder, mica, and clay.

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物が無機フィラーを含む場合、その配合量は、用途に応じて選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、5体積%以上50体積%以下とすることができる。熱硬化性樹脂組成物中の無機フィラーの含有量が上記範囲内であれば、得られる熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、その機械的強度の低下をともなうことなく、高温環境下における寸法変化が低減されるとともに、軽量性が改善され得る。 When the thermosetting resin composition of the present embodiment contains an inorganic filler, the amount thereof can be selected according to the application. It can be vol% or less. If the content of the inorganic filler in the thermosetting resin composition is within the above range, the resulting cured product of the thermosetting resin composition does not suffer from a decrease in mechanical strength, and the dimensions in a high-temperature environment are maintained. Variation can be reduced and lightness can be improved.

(その他の成分)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、その用途に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の種々の成分を含み得る。他の成分としては、カップリング剤、難燃剤、着色剤、離型剤等が挙げられるが、これらに限定されない。
(other ingredients)
The thermosetting resin composition of the present embodiment may contain various other components depending on its use within a range that does not impair the effects of the present invention. Other ingredients include, but are not limited to, coupling agents, flame retardants, colorants, release agents, and the like.

(熱硬化性樹脂組成物の製造方法)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、上記成分を、公知の手段で混合することにより製造することができる。混合には、上記成分を混合する手法、または有機溶媒中に上記成分を添加し、混合する手法を用いることができる。
(Method for producing thermosetting resin composition)
The thermosetting resin composition of the present embodiment can be produced by mixing the above components by known means. For mixing, a method of mixing the above components or a method of adding the above components to an organic solvent and mixing can be used.

混合する際には、加圧ニーダー、ロール、コニーダー、二軸押し出し機、熱板等の混練装置を用いることができる、また、混合物が硬化する温度未満で加熱溶融混練することもできる。加熱する際の具体的な加熱温度は、選択する組成に応じて若干異なるが、好ましくは50~130℃程度とされる。このような混合によって、熱硬化性樹脂組成物が得られる。熱硬化性樹脂組成物は、粉末状、顆粒状、タブレット状、板状、塊状、シート状等の形態で提供され得る。熱硬化性樹脂組成物の形態は、これを用いる用途により、適宜選択することができる。 When mixing, a kneading device such as a pressure kneader, a roll, a co-kneader, a twin-screw extruder or a hot plate can be used, and the mixture can be heated, melted and kneaded at a temperature lower than the temperature at which the mixture hardens. The specific heating temperature for heating varies slightly depending on the selected composition, but is preferably about 50 to 130°C. A thermosetting resin composition is obtained by such mixing. The thermosetting resin composition can be provided in the form of powder, granules, tablets, plates, blocks, sheets, and the like. The form of the thermosetting resin composition can be appropriately selected depending on the application for which it is used.

熱硬化性樹脂組成物を製造する際に有機溶媒を使用する場合、この有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセルソルブ、アセトン、メチルセルソルブ、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、N、N-ジメチルホルムアミド、N、N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、キノリン、シクロペンタノン、キシレン、m-クレゾール、クロロホルム等が挙げられるが、これらに限定されない。有機溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 When an organic solvent is used in producing the thermosetting resin composition, examples of the organic solvent include methanol, ethanol, propanol, butanol, methyl cellosolve, acetone, methyl cellosolve, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Examples include, but are not limited to, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, quinoline, cyclopentanone, xylene, m-cresol, chloroform, and the like. An organic solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

(成形体)
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を硬化させることで、成形体を製造することができる。例えば、上述の熱硬化性樹脂組成物および適当な金型を用い、トランスファー成形、コンプレッション成形、射出成形等の方法により、成形体(熱硬化性樹脂組成物の硬化物)を製造することができる。
(Molded body)
A molded article can be produced by curing the thermosetting resin composition of the present embodiment. For example, using the above-described thermosetting resin composition and an appropriate mold, a molded article (cured product of the thermosetting resin composition) can be produced by a method such as transfer molding, compression molding, or injection molding. .

本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の硬化物よりなる成形体は、例えば、半導体部品、航空機部品、自動車部品、産業用機械部品、電子部品、電気部品、機構部品等の用途に適用することができる。 The molded article made of the cured product of the thermosetting resin composition of the present embodiment can be applied to applications such as semiconductor parts, aircraft parts, automobile parts, industrial machine parts, electronic parts, electrical parts, and mechanical parts. can be done.

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もできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

<有機フィラーの調製>
(調製例1)
フェノール1000質量部、37%ホルムアルデヒド水溶液1120質量部、2%ヒドロキシエチルセルロース水溶液200質量部、エチレングリコール41質量部、および純水235質量部を混合液の原料成分として準備した。次いで、上記原料成分を反応容器に投入し、均一に混合することで混合液を作製した。次いで、フェノールと、ホルムアルデヒドとを反応させるために、混合液に、逐次添加温度40℃とし、塩基性触媒としての33%トリエチレンテトラミン水溶液270質量部を60分間かけて逐次添加し、次いで、混合液を反応温度60℃として1時間反応させ、次いで、混合液を温度100℃に昇温し6時間反応させた。なお、フェノールと、ホルムアルデヒドとの反応は、混合液を撹拌しながら行った。これにより、フェノール及びホルムアルデヒドの懸濁粒子を作製した。
次いで、反応液を温度50℃まで冷却し、金網で篩分けし、篩を通過しなかったものを懸濁粒子とした。
次いで、得られた懸濁粒子を1140質量部の純水中に分散させ、目開き100μm金網で金網を通過した懸濁粒子を除去する洗浄を5回繰り返し行った。なお、洗浄を行った懸濁粒子は1140質量部であった。これにより、懸濁粒子表面のヒドロキシエチルセルロースやイオン性の不純物を洗浄した。
次いで、得られた懸濁粒子を乾燥した。乾燥は、減圧撹拌乾燥装置として円錐型リボン混合/乾燥装置(大川原製作所製、製品名;リボコーン、型式:RM-50)を用いて、10kPaで常温から加熱を開始し、水分を減圧除去した。内温が90℃に到達した段階での乾燥した懸濁粒子の含水率は1.4%であった。なお、含水率とは、乾燥した懸濁粒子を、温度135℃で1時間処理した際の重量変化率をX%としたとき、(100-X)%が含水率である。
次いで、乾燥した懸濁粒子を加熱することで半硬化した。半硬化するための硬化条件は、引き続き円錐型リボン混合/乾燥装置を用いて、10kPaで温度110℃で2時間とした。
次いで、篩工程として、乾燥した懸濁粒子を目開き710μmの金網及び目開き250μmの金網を用いて篩分けした。これにより、乾燥した懸濁粒子のうち、目開き710μmの金網を通過し、目開き250μmの金網を通過しなかった懸濁粒子を取り出した。
得られた懸濁粒子(フェノール樹脂粒子1)の平均粒径D50を、レーザ回折粒度分布測定装置(HORIBA製:LA-950V2)を用いて測定したところ、560μmであった。
<Preparation of organic filler>
(Preparation Example 1)
1000 parts by mass of phenol, 1120 parts by mass of a 37% formaldehyde aqueous solution, 200 parts by mass of a 2% hydroxyethyl cellulose aqueous solution, 41 parts by mass of ethylene glycol, and 235 parts by mass of pure water were prepared as raw material components for a mixed liquid. Next, the raw material components were put into a reaction vessel and uniformly mixed to prepare a mixed liquid. Next, in order to react phenol with formaldehyde, 270 parts by mass of a 33% triethylenetetramine aqueous solution as a basic catalyst was added to the mixed solution at a sequential addition temperature of 40° C. over a period of 60 minutes, followed by mixing. The liquid was reacted at a reaction temperature of 60° C. for 1 hour, then the mixed liquid was heated to 100° C. and reacted for 6 hours. The reaction between phenol and formaldehyde was carried out while stirring the mixture. This produced suspended particles of phenol and formaldehyde.
Then, the reaction liquid was cooled to a temperature of 50° C. and sieved with a wire mesh to obtain suspended particles that did not pass through the sieve.
Next, the obtained suspended particles were dispersed in 1,140 parts by mass of pure water, and washing was repeated five times with a wire mesh having an opening of 100 μm to remove the suspended particles that had passed through the wire mesh. The suspended particles washed were 1140 parts by mass. As a result, hydroxyethyl cellulose and ionic impurities on the surface of the suspended particles were washed.
The resulting suspended particles were then dried. Drying was performed using a conical ribbon mixing/drying device (manufactured by Okawara Seisakusho, product name: Ribocon, model: RM-50) as a vacuum agitation drying device, and heating was started from room temperature at 10 kPa to remove moisture under reduced pressure. The moisture content of the dried suspended particles was 1.4% when the internal temperature reached 90°C. The moisture content is defined as (100-X)%, where X% is the rate of weight change when the dried suspended particles are treated at a temperature of 135° C. for 1 hour.
The dried suspended particles were then semi-cured by heating. Curing conditions for semi-curing were 10 kPa and 110° C. temperature for 2 hours followed by a conical ribbon mixing/drying device.
Next, as a sieving step, the dried suspended particles were sieved using a wire mesh with an opening of 710 μm and a wire mesh with an opening of 250 μm. As a result, suspended particles that passed through a wire mesh with an opening of 710 μm but did not pass through a wire mesh with an opening of 250 μm were taken out from among the dried suspended particles.
The average particle size D50 of the resulting suspended particles (phenol resin particles 1) was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by HORIBA: LA-950V2) and found to be 560 μm.

(調製例2)
逐次添加温度を60℃、反応温度を60℃、篩工程として目開き330μmの金網を通過した懸濁粒子を取り出した以外は、調製例1と同様にして、フェノール樹脂粒子2を得た。フェノール樹脂粒子2の平均粒径D50は、200μmであった。
(Preparation Example 2)
Phenol resin particles 2 were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the sequential addition temperature was set to 60° C., the reaction temperature was set to 60° C., and the suspended particles passed through a wire mesh having an opening of 330 μm were taken out in the sieving step. The average particle diameter D50 of the phenol resin particles 2 was 200 μm.

(調製例3)
逐次添加温度を75℃、反応温度を75℃、篩工程として目開き250μmの金網を通過した懸濁粒子を取り出した以外は、調製例1と同様にして、フェノール樹脂粒子3を得た。フェノール樹脂粒子3の平均粒径D50は、100μmであった。
(Preparation Example 3)
Phenol resin particles 3 were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the sequential addition temperature was 75° C., the reaction temperature was 75° C., and the suspended particles that had passed through a wire mesh with an opening of 250 μm were taken out in the sieving step. The average particle size D50 of the phenol resin particles 3 was 100 μm.

(調製例4)
逐次添加温度を95℃、反応温度を95℃、篩工程として目開き75μmの金網を通過した懸濁粒子を取り出した以外は、調製例1と同様にして、フェノール樹脂粒子4を得た。フェノール樹脂粒子4の平均粒径D50は、20μmであった。
(Preparation Example 4)
Phenolic resin particles 4 were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the sequential addition temperature was 95° C., the reaction temperature was 95° C., and the suspended particles that had passed through a wire mesh with an opening of 75 μm were taken out in the sieving step. The average particle size D50 of the phenol resin particles 4 was 20 μm.

(調製例5)
逐次添加温度を100℃、反応温度を100℃、篩工程として目開き63μmの金網を通過した懸濁粒子を取り出すとした以外は、調製例1と同様にして、フェノール樹脂粒子5を得た。フェノール樹脂粒子5の平均粒径D50は、8μmであった。
(Preparation Example 5)
Phenol resin particles 5 were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the sequential addition temperature was set to 100° C., the reaction temperature was set to 100° C., and the suspended particles passed through a wire mesh having an opening of 63 μm were taken out in the sieving step. The average particle diameter D50 of the phenol resin particles 5 was 8 μm.

<熱硬化性樹脂組成物の調製>
(実施例1~7、比較例1)
表1に示す配合となるように各成分を混合し、樹脂組成物を製造した。詳細には、表1に記載の成分を、容器内に投入し、約90℃の加熱ロールで、約5分間混練し、冷却後に粉砕して、熱硬化性樹脂組成物を得た。
表1に示す成分の詳細は以下のとおりである。
(フェノール樹脂)
・フェノール樹脂1:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、製品名「スミライトレジンPR-51470」、重量平均分子量:3000)
・フェノール樹脂2:レゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、製品名「スミライトレジンPR-55329」)
(有機フィラー)
・有機フィラー1:調製例1で得られたフェノール樹脂粒子1
・有機フィラー2:調製例2で得られたフェノール樹脂粒子2
・有機フィラー3:調製例3で得られたフェノール樹脂粒子3
・有機フィラー4:調製例4で得られたフェノール樹脂粒子4
・有機フィラー5:調製例5で得られたフェノール樹脂粒子5
・有機フィラー6:ノボラックタイプ粉末状フェノール樹脂(エア・ウォーター・ベルパール株式会社製、製品名「ベルパールR100」、平均粒径D50:1.5μm)
(無機フィラー)
・無機フィラー1:ガラス繊維(日東紡績社製、製品名「CS3E479」)
(添加剤)
・添加剤1:水酸化カルシウム(河合石灰工業社製、製品名「消石灰超特号」)
・添加剤2:ステアリン酸カルシウム(日東化成工業社製、製品名「Ca-St」)
・添加剤3:カーボンブラック(三菱化学社製、製品名「#5」)
<Preparation of thermosetting resin composition>
(Examples 1 to 7, Comparative Example 1)
Each component was mixed so that it might become the formulation shown in Table 1, and the resin composition was manufactured. Specifically, the components shown in Table 1 were placed in a container, kneaded with a heating roll at about 90° C. for about 5 minutes, cooled and pulverized to obtain a thermosetting resin composition.
Details of the components shown in Table 1 are as follows.
(Phenolic resin)
Phenolic resin 1: novolac type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product name "SUMILITE RESIN PR-51470", weight average molecular weight: 3000)
・ Phenolic resin 2: Resol type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product name “Sumilite Resin PR-55329”)
(organic filler)
- Organic filler 1: Phenolic resin particles 1 obtained in Preparation Example 1
- Organic filler 2: Phenolic resin particles 2 obtained in Preparation Example 2
- Organic filler 3: Phenolic resin particles 3 obtained in Preparation Example 3
- Organic filler 4: Phenolic resin particles 4 obtained in Preparation Example 4
- Organic filler 5: Phenolic resin particles 5 obtained in Preparation Example 5
・Organic filler 6: Novolak type powdery phenolic resin (manufactured by Air Water Bellpearl Co., Ltd., product name “Bellpearl R100”, average particle size D50: 1.5 μm)
(Inorganic filler)
・ Inorganic filler 1: glass fiber (manufactured by Nitto Boseki, product name “CS3E479”)
(Additive)
・ Additive 1: Calcium hydroxide (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd., product name “Slaked lime super special”)
・ Additive 2: calcium stearate (manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd., product name “Ca-St”)
・Additive 3: Carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name “#5”)

<成形体の物性評価>
(寸法変化率の測定)
上述で得た熱硬化性樹脂組成物を、離型剤を塗布した金型にセットし、コンプレッション成形を175℃、圧力30MPaで、5分間行い、寸法80mm×50mm×(厚み)5mm樹脂成形物を得た。その後、オーブンにて220℃、3時間の後硬化を行って、成形体試験片を得た。
この成形体試験片を、さらに120℃で250時間静置することにより、熱処理した。この熱処理後の厚み(t1)を測定し、寸法変化率を、以下の式(1)より求めた。
寸法変化率(%)=[(t0-t1)/t0]×100
結果を以下の表1に示す。
<Evaluation of physical properties of compact>
(Measurement of dimensional change rate)
The thermosetting resin composition obtained above is set in a mold coated with a release agent, compression molding is performed at 175 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes, and a resin molded product with dimensions of 80 mm × 50 mm × (thickness) 5 mm got After that, post-curing was performed in an oven at 220° C. for 3 hours to obtain a molded body test piece.
This compact test piece was heat-treated by further standing at 120° C. for 250 hours. The thickness (t1) after this heat treatment was measured, and the dimensional change rate was obtained from the following formula (1).
Dimensional change rate (%) = [(t0-t1)/t0] x 100
The results are shown in Table 1 below.

(樹脂成形体の比重の測定)
上述で得た熱硬化性樹脂組成物を使用し、温度175℃、移送圧力50MPa、5分間の条件のトランスファー成形法により、(直径)50mm×(厚み)3mmの成形体試験片を得た。
この成形体試験片の比重を、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。比重(SP)の単位をg/cmとする。
(Measurement of specific gravity of resin molding)
Using the thermosetting resin composition obtained above, a test piece of a molded body of (diameter) 50 mm x (thickness) 3 mm was obtained by a transfer molding method under conditions of a temperature of 175°C, a transfer pressure of 50 MPa, and 5 minutes.
The specific gravity of this molded body test piece was determined in accordance with JIS K 6911 (general test method for thermosetting plastics). The unit of specific gravity (SP) is g/ cm3 .

Figure 2022114531000001
Figure 2022114531000001

実施例の樹脂成形体は、有機フィラーを含まない比較例の樹脂成形体に比べ、軽量であるとともに、寸法変化率が低減されていた。 The resin molded bodies of Examples were lighter in weight and had a reduced dimensional change rate than the resin molded bodies of Comparative Examples containing no organic filler.

Claims (6)

熱硬化性樹脂と、
有機フィラーと、を含む、熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の比重が、1.30以上1.75以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の下記条件で測定された寸法変化率が、0.15%以下である、熱硬化性樹脂組成物。
(条件)当該熱硬化性樹脂組成物を、金型温度175℃、硬化時間5分間、成形圧力30MPaで成形して、寸法80mm×50mm×5mm(t0)の成形体を得る。その後、220℃で3時間、後硬化させる。硬化後の前記成形体を120℃で250時間静置し、処理後の厚み(t1)を測定する。寸法変化率を、以下の式(1)より求める。
寸法変化率(%)=[(t0-t1)/t0]×100
a thermosetting resin;
A thermosetting resin composition comprising an organic filler,
The specific gravity of the cured product of the thermosetting resin composition is 1.30 or more and 1.75 or less,
A thermosetting resin composition, wherein the dimensional change rate of a cured product of the thermosetting resin composition measured under the following conditions is 0.15% or less.
(Conditions) The thermosetting resin composition is molded at a mold temperature of 175° C., a curing time of 5 minutes, and a molding pressure of 30 MPa to obtain a molded body having dimensions of 80 mm×50 mm×5 mm (t0). After that, it is post-cured at 220° C. for 3 hours. The molded article after curing is allowed to stand at 120° C. for 250 hours, and the thickness (t1) after the treatment is measured. The dimensional change rate is obtained from the following formula (1).
Dimensional change rate (%) = [(t0-t1)/t0] x 100
前記有機フィラーが、熱硬化性樹脂硬化物、耐熱性熱可塑性ポリマー微粒子、およびエラストマーから選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。 2. The thermosetting resin composition according to claim 1, wherein the organic filler contains at least one selected from thermosetting resin cured products, heat-resistant thermoplastic polymer fine particles, and elastomers. 前記有機フィラーの平均粒径D50が、0.1μm以上600μm以下である、請求項1または2に記載の熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to claim 1 or 2, wherein the organic filler has an average particle size D50 of 0.1 µm or more and 600 µm or less. 前記有機フィラーが、球状、破砕片状、板状、鱗片状、または針状である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。 4. The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic filler is spherical, fragment-shaped, plate-shaped, scale-shaped, or needle-shaped. 前記有機フィラーが、当該熱硬化性樹脂組成物全体に対して、5体積%以上50体積%以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic filler is 5% by volume or more and 50% by volume or less with respect to the entire thermosetting resin composition. 無機フィラーをさらに含む、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 5, further comprising an inorganic filler.
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