JP3808228B2 - フェノール樹脂成形材料 - Google Patents
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的特性、電気的特性、摺動特性に優れたフェノール樹脂成形材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、４フッ化エチレン樹脂やグラファイトといった摺動特性に優れる物質を配合したフェノール樹脂成形材料を成形して得られる成形部品は、摺動性に優れ、機構部品として使用されてきた。そして、使用される部品の強度の向上志向から、より一層の高強度化の要求が高まり、さらに電気絶縁性にも優れた材料が望まれてきた。
【０００３】
ところで、ガラス繊維を高充填した高強度のフェノール樹脂成形材料は、上市されてはいるが、摺動特性に問題がある。すなわち、ガラス繊維を高充填することで、機械的強度は向上するものの、摺動特性が低下するため、機械的強度と摺動特性を両立させることは大変困難であった。また、４フッ化エチレン樹脂やグラファイトを配合したフェノール樹脂成形材料は、摺動特性は向上するものの、機械的強度の低下が著しく、特にグラファイトを配合したものについては電気絶縁性も低下するため、前述の要求に応えるのは難しい現状であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高い機械的強度を保持し、電気絶縁性が良好で、かつ摺動特性に優れたフェノール樹脂成形材料を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、重量平均分子量３０，０００〜４０，０００で、脱水工程を省略した初期縮合物であるフェノールノボラック樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末とともに二硫化モリブデン微粉末を特定量配合することによって、機械的強度、電気絶縁性および摺動特性に優れた成形材料が得られることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００６】
即ち、本発明は、重量平均分子量３０，０００〜４０，０００で、脱水工程を省略した初期縮合物であるフェノールノボラック樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末および二硫化モリブデン微粉末を必須成分とし、全体の成形材料に対して、上記フェノールノボラック樹脂を３０〜７０重量％、上記４フッ化エチレン樹脂微粉末を１０〜３０重量％、上記二硫化モリブデン微粉末を０．１〜１０重量％の割合で含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いるノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール、クレゾール等のフェノール類、または糖密、リグニン、キシレン、ナフタレン、石油系芳香族炭化水素による変性フェノール類に対して、ホルマリン、パラホルム等のアルデヒド類を０．８５〜０．９０のモル比に配合し、蓚酸等の酸性触媒下で反応させた重量平均分子量１０，０００〜５０，０００好ましくは３０，０００〜４０，０００のフェノールノボラック樹脂であり、これを脱水工程を省略した初期縮合物の状態で成形材料配合に用いる。このフェノール樹脂の樹脂分配合割合は、成形材料全体に対して０．１〜７０重量％含有するように配合することが望ましく、より望ましくは３０〜６０重量％である。この割合が０．１重量％未満では、機械的強度、電気的特性を向上させる効果はなく、また、７０重量％を超えると、成形材料を乾式法で製造することが困難となり好ましくない。このフェノールノボラック樹脂の他に、必要に応じて重量平均分子量１０，０００未満のノボラック型フェノール樹脂を併用することができる。しかし、フェノールノボラック樹脂を成形材料全体に対して７０重量％を超えないようにすることが好ましい。
【０００９】
本発明に用いる４フッ化エチレン樹脂微粉末としては、平均粒径が１０〜５０μｍで、最大粒径が５０〜１００μｍであることが望ましい。より好ましくは、平均粒径２０〜４０μｍ、最大粒径が６０〜８０μｍである。４フッ化エチレン樹脂微粉末の分子量は、特に制限されるものではない。
【００１０】
４フッ化エチレン樹脂微粉末の配合量は、全体の成形材料に対して、０．１〜４０重量％含有させることが必要であり、より好ましくは、１０〜３０重量％の範囲内である。その配合量が、０．１重量％未満では、摺動特性が低下し好ましくない。また、４０重量％を超えると、摺動特性は向上するものの、機械的強度に劣り好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる二硫化モリブデン微粉末としては、平均粒径が０．５〜１．５μｍで、最大粒径が３〜６μｍであることが望ましい。より好ましくは、平均粒径が０．８〜１．２μｍ、最大粒径が４〜５μｍである。
【００１３】
二硫化モリブデン微粉末の配合割合は、全体の成形材料にたいして０．１〜１０重量％含有させることが必要であり、より好ましくは３〜７重量％の範囲内である。その配合割合が０．１重量％未満では、摺動特性が向上せず、好ましくない。また、１０重量％を超えると摺動特性は向上するものの、機械的強度が劣り、好ましくない。
【００１４】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、前述したフェノール樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末および二硫化モリブデン微粉末を必須成分とするが、本発明の目的に反しない範囲において、また必要に応じて、例えば、炭酸カルシウム、クレー、タルク等の無機質充填剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、塩化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配合することができる。
【００１５】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、通常、次のようにして製造される。前述したフェノール樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末、二硫化モリブデン微粉末および必要に応じてその他の添加剤を加えて混合して、均一に分散させた後、混練機で加熱混練し、次いで冷却固化させて適当な大きさに粉砕し成形材料とする。
【００１６】
【作用】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、脱水工程を省略した高分子量のフェノールノボラック樹脂、二硫化モリブデン微粉末を用いることによって、４フッ化エチレン樹脂微粉末で摺動性を向上させているにもかかわらず、機械的強度に優れたものとすることができた。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。以下、「％」とは、特に説明のないかぎり、「重量％」を意味する。
【００１８】
実施例１
重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂であって脱水工程を省略した初期縮合物５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１２％、二硫化モリブデン微粉末３％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００１９】
比較例１
実施例１で使用したと同じ重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂の初期縮合物５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２０】
比較例２
重量平均分子量６，０００のフェノールノボラック樹脂５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２１】
比較例３
重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂５０％、ヘキサミン８％、グラファイト粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに押出機で混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２２】
実施例１および比較例１〜３で製造したフェノール樹脂成形材料を用いて射出成形で１７０℃に加熱した金型中で成形硬化させて成形部品とした。得られた成形部品について、機械的特性、電気的特性、摩擦係数を試験した。その結果を表１に示したが、本発明は、諸特性に優れ、かつバランスのとれた特性を示し、本発明の効果を確認することができた。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明および表１から明らかなように、本発明のフェノール樹脂成形材料は、高い機械的強度、電気的特性を保持しながら摺動性に優れたものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的特性、電気的特性、摺動特性に優れたフェノール樹脂成形材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、４フッ化エチレン樹脂やグラファイトといった摺動特性に優れる物質を配合したフェノール樹脂成形材料を成形して得られる成形部品は、摺動性に優れ、機構部品として使用されてきた。そして、使用される部品の強度の向上志向から、より一層の高強度化の要求が高まり、さらに電気絶縁性にも優れた材料が望まれてきた。
【０００３】
ところで、ガラス繊維を高充填した高強度のフェノール樹脂成形材料は、上市されてはいるが、摺動特性に問題がある。すなわち、ガラス繊維を高充填することで、機械的強度は向上するものの、摺動特性が低下するため、機械的強度と摺動特性を両立させることは大変困難であった。また、４フッ化エチレン樹脂やグラファイトを配合したフェノール樹脂成形材料は、摺動特性は向上するものの、機械的強度の低下が著しく、特にグラファイトを配合したものについては電気絶縁性も低下するため、前述の要求に応えるのは難しい現状であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高い機械的強度を保持し、電気絶縁性が良好で、かつ摺動特性に優れたフェノール樹脂成形材料を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、重量平均分子量３０，０００〜４０，０００で、脱水工程を省略した初期縮合物であるフェノールノボラック樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末とともに二硫化モリブデン微粉末を特定量配合することによって、機械的強度、電気絶縁性および摺動特性に優れた成形材料が得られることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００６】
即ち、本発明は、重量平均分子量３０，０００〜４０，０００で、脱水工程を省略した初期縮合物であるフェノールノボラック樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末および二硫化モリブデン微粉末を必須成分とし、全体の成形材料に対して、上記フェノールノボラック樹脂を３０〜７０重量％、上記４フッ化エチレン樹脂微粉末を１０〜３０重量％、上記二硫化モリブデン微粉末を０．１〜１０重量％の割合で含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いるノボラック型フェノール樹脂としては、フェノール、クレゾール等のフェノール類、または糖密、リグニン、キシレン、ナフタレン、石油系芳香族炭化水素による変性フェノール類に対して、ホルマリン、パラホルム等のアルデヒド類を０．８５〜０．９０のモル比に配合し、蓚酸等の酸性触媒下で反応させた重量平均分子量１０，０００〜５０，０００好ましくは３０，０００〜４０，０００のフェノールノボラック樹脂であり、これを脱水工程を省略した初期縮合物の状態で成形材料配合に用いる。このフェノール樹脂の樹脂分配合割合は、成形材料全体に対して０．１〜７０重量％含有するように配合することが望ましく、より望ましくは３０〜６０重量％である。この割合が０．１重量％未満では、機械的強度、電気的特性を向上させる効果はなく、また、７０重量％を超えると、成形材料を乾式法で製造することが困難となり好ましくない。このフェノールノボラック樹脂の他に、必要に応じて重量平均分子量１０，０００未満のノボラック型フェノール樹脂を併用することができる。しかし、フェノールノボラック樹脂を成形材料全体に対して７０重量％を超えないようにすることが好ましい。
【０００９】
本発明に用いる４フッ化エチレン樹脂微粉末としては、平均粒径が１０〜５０μｍで、最大粒径が５０〜１００μｍであることが望ましい。より好ましくは、平均粒径２０〜４０μｍ、最大粒径が６０〜８０μｍである。４フッ化エチレン樹脂微粉末の分子量は、特に制限されるものではない。
【００１０】
４フッ化エチレン樹脂微粉末の配合量は、全体の成形材料に対して、０．１〜４０重量％含有させることが必要であり、より好ましくは、１０〜３０重量％の範囲内である。その配合量が、０．１重量％未満では、摺動特性が低下し好ましくない。また、４０重量％を超えると、摺動特性は向上するものの、機械的強度に劣り好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる二硫化モリブデン微粉末としては、平均粒径が０．５〜１．５μｍで、最大粒径が３〜６μｍであることが望ましい。より好ましくは、平均粒径が０．８〜１．２μｍ、最大粒径が４〜５μｍである。
【００１３】
二硫化モリブデン微粉末の配合割合は、全体の成形材料にたいして０．１〜１０重量％含有させることが必要であり、より好ましくは３〜７重量％の範囲内である。その配合割合が０．１重量％未満では、摺動特性が向上せず、好ましくない。また、１０重量％を超えると摺動特性は向上するものの、機械的強度が劣り、好ましくない。
【００１４】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、前述したフェノール樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末および二硫化モリブデン微粉末を必須成分とするが、本発明の目的に反しない範囲において、また必要に応じて、例えば、炭酸カルシウム、クレー、タルク等の無機質充填剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、塩化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配合することができる。
【００１５】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、通常、次のようにして製造される。前述したフェノール樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末、二硫化モリブデン微粉末および必要に応じてその他の添加剤を加えて混合して、均一に分散させた後、混練機で加熱混練し、次いで冷却固化させて適当な大きさに粉砕し成形材料とする。
【００１６】
【作用】
本発明のフェノール樹脂成形材料は、脱水工程を省略した高分子量のフェノールノボラック樹脂、二硫化モリブデン微粉末を用いることによって、４フッ化エチレン樹脂微粉末で摺動性を向上させているにもかかわらず、機械的強度に優れたものとすることができた。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。以下、「％」とは、特に説明のないかぎり、「重量％」を意味する。
【００１８】
実施例１
重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂であって脱水工程を省略した初期縮合物５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１２％、二硫化モリブデン微粉末３％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００１９】
比較例１
実施例１で使用したと同じ重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂の初期縮合物５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２０】
比較例２
重量平均分子量６，０００のフェノールノボラック樹脂５０％、ヘキサミン８％、４フッ化エチレン樹脂微粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに熱ロールで混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２１】
比較例３
重量平均分子量３８，０００のフェノールノボラック樹脂５０％、ヘキサミン８％、グラファイト粉末１５％、木粉１５％、炭酸カルシウム５％、その他添加剤７％を常温で混合し、さらに押出機で混練して冷却した後、粉砕してフェノール樹脂成形材料を製造した。
【００２２】
実施例１および比較例１〜３で製造したフェノール樹脂成形材料を用いて射出成形で１７０℃に加熱した金型中で成形硬化させて成形部品とした。得られた成形部品について、機械的特性、電気的特性、摩擦係数を試験した。その結果を表１に示したが、本発明は、諸特性に優れ、かつバランスのとれた特性を示し、本発明の効果を確認することができた。
【００２３】
【表１】
【発明の効果】
以上の説明および表１から明らかなように、本発明のフェノール樹脂成形材料は、高い機械的強度、電気的特性を保持しながら摺動性に優れたものである。
Claims (1)
- 重量平均分子量３０，０００〜４０，０００で、脱水工程を省略した初期縮合物であるフェノールノボラック樹脂、４フッ化エチレン樹脂微粉末および二硫化モリブデン微粉末を必須成分とし、全体の成形材料に対して、上記フェノールノボラック樹脂を３０〜７０重量％、上記４フッ化エチレン樹脂微粉末を１０〜３０重量％、上記二硫化モリブデン微粉末を０．１〜２０重量％の割合で含有することを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
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