JP3938477B2

JP3938477B2 - Phenolic resin molding material

Info

Publication number: JP3938477B2
Application number: JP2001173718A
Authority: JP
Inventors: 悦司大野
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002363378A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、機械的強度に優れたフェノール樹脂成形材料に関するものである。本発明の成形材料は例えば、自動車用機構部品、電装部品などを成形するのに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
フェノール樹脂成形材料は、耐熱性、強度、寸法安定性、耐薬品性等が優れるため、従来金属が多く使用されていた部品の代替に広く検討されている。近年、部品形状の小型・複雑化に伴い、フェノール樹脂成形品の機械的強度の高性能化が必要不可欠となっている。しかし、従来のガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料では、この要求特性に対応することが困難となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来より機械的強度に優れた成形品を成形できるガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料を提供するものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
（１）フェノール樹脂とガラス繊維を必須成分として含有するガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料において、前記フェノール樹脂とガラス繊維の配合量は成形材料全体に対して、それぞれ３０〜５０重量％及び４０〜６０重量％であり、（Ａ）繊維径９〜１３μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維、（Ｂ）繊維径４〜７μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維、及び（Ｃ）繊維径１５〜２５μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維を含有し、ガラス繊維全体に対し、前記ガラス繊維（Ａ）４０〜８０重量％を含有し、ガラス繊維（Ｂ）とガラス繊維（Ｃ）の含有量の重量比（Ｂ）／（Ｃ）が１〜４であることを特徴とするガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料。
【０００５】
本発明者は、ガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料の高強度化について種々検討した結果、一般に使用されている（Ａ）繊維径９〜１３μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維とともに、これとは繊維径の異なるガラス繊維、即ち（Ｂ）繊維径４〜７μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維、及び（Ｃ）繊維径１５〜２５μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維を併用することにより、具体的にはガラス繊維含有量全体に対し、前記ガラス繊維（Ａ）を４０〜８０重量％含有し、ガラス繊維（Ｂ）とガラス繊維（Ｃ）の含有量の重量比（Ｂ）／（Ｃ）を１〜４とすることにより、ガラス繊維充填フェノール樹脂成形品の機械的強度が向上することを見いだしたものである。
【０００６】
本発明の成形材料に用いられる原材料について説明する。本発明に使用されるフェノール樹脂としては固形ノボラック型フェノール樹脂、固形レゾール型フェノール樹脂などがあり、特に限定されない。ノボラック型フェノール樹脂を使用したときは、硬化剤として通常ヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンの配合量はノボラック型フェノール樹脂に対して、通常のフェノール樹脂成形材料と同様、１０〜２０重量％が好ましい。
【０００７】
本発明においては、成形品に機械的強度を付与するために充填材としてガラス繊維を使用するが、かかるガラス繊維は一般に市販されている（Ａ）繊維径９〜１３μｍ、繊維長１〜６ｍｍのチョップドストランド、（Ｂ）繊維径４〜７μｍ、繊維長１〜６ｍｍのチョップドストランド、および（Ｃ）繊維径１５〜２５μｍ、繊維長１〜６ｍｍのチョップドストランドを併用する。
【０００８】
次に、本発明における前記配合物の配合量について説明する。フェノール樹脂の配合量は成形材料全体に対して３０〜５０重量％であることが好ましい。５０重量％を越えると充分な寸法精度をもつ成形品が得られにくいことがある。また、３０重量％未満では成形材料化が難しいか、あるいは成形材料化できても流動性に乏しく成形性に支障をきたすことがあるためこの範囲が最適である。
【０００９】
また、ガラス繊維の配合量は成形材料全体に対して４０〜６０重量％であることが好ましい。ガラス繊維の配合量が４０重量％未満では機械的強度の向上効果が小さくなることがある。一方で、６０重量％を越えると、必然的に樹脂配合量が減少するために成形材料化が困難になったり、あるいは成形性が低下する傾向がある。
【００１０】
本発明において、繊維径の異なる３種類のガラス繊維を併用する目的は、繊維径の異なったガラス繊維は樹脂に及ぼす補強効果が異なると考えられるためである。繊維径の大きなガラス繊維は表面積が大きくなることにより機械的強度の補強効果が大きくなるが、単独では使用できる繊維本数が減少するためその効果は小さくなる。また、繊維径の小さなガラス繊維は表面積が小さいものの、単位重量あたりの本数は多くなり、緻密に充填されるため補強効果が高い。
【００１１】
従来の成形材料では、これらに対して中間的な径のガラス繊維を単独で使用することで、両方のもつ補強効果のバランスをとることを目的としていたが、さらに機械的強度の向上を図るためには、繊維径の異なる３種類のガラス繊維を併用することが有効であることを見いだした。本発明の成形材料においては、これらのガラス繊維の配合量はガラス繊維全体に対して（Ａ）繊維径９〜１３μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維が４０〜８０重量％、（Ｂ）繊維径が４〜７μｍ、繊維長が１〜６ｍｍのガラス繊維と（Ｃ）繊維径１５〜２５μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維が合計で２０〜６０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは（Ａ）が６０〜７０重量％、（Ｂ）と（Ｃ）の合計が３０〜４０重量％である。また、（Ｂ）と（Ｃ）の併用比（Ｂ）／（Ｃ）は１〜４であることが好ましく、さらに好ましくは２〜３である。ガラス繊維（Ａ）の配合量が前記上限を越えると、ガラス繊維（Ｂ）および（Ｃ）の配合量が減少するため、３種類のガラス繊維を使用することによる効果が小さくなる。一方、前記下限未満では機械的強度が小さくなることがある。さらに、ガラス繊維（Ｂ）と（Ｃ）の併用比が前記上限を越えたり、前記下限未満であると、ガラス繊維（Ｂ）と（Ｃ）の有する補強効果が小さくなる傾向がある。
【００１２】
本発明のフェノール樹脂成形材料を製造する方法は、通常の方法が採用される。即ち、フェノール樹脂と３種類のガラス繊維を配合し、さらに必要に応じて硬化剤、硬化助剤、顔料、離型剤を加えて混合した後、ロール、コニーダ、二軸押出機等を使用して加熱溶融混練した後、冷却、粉砕することにより得られる。
【００１３】
本発明のフェノール樹脂成形材料を成形する場合は、インジェクション成形、トランスファー成形、コンプレッション成形などの方法を用いることができる。トランスファー成形を適用する場合は、金型温度１６０〜１８０℃、硬化時間３〜５分の条件で成形することにより、目的とするフェノール樹脂成形品を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例について説明する。表１に示した配合からなる材料を加熱ロールで混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。実施例及び比較例の配合と特性を表１に示す。表１に示す配合量は全て重量％を表す。特性評価用試験片はトランスファー成形により下記条件で成形し、評価方法は下記の通りである。
（成形条件）
（１）予熱温度：９５〜１００℃
（２）金型温度：１７０〜１７５℃
（３）硬化時間：３分
（評価方法）
（１）引張強度：ＪＩＳＫ６９１１による
（２）曲げ強度：ＪＩＳＫ６９１１による
【００１５】
【表１】

（表の注）
（１）フェノール樹脂：住友デュレズ製ＰＲ−５０７１６
（２）ガラス繊維（Ａ）：日本板硝子製「ＲＥＳ」チョップドガラス繊維、繊維径１１μｍ、繊維長３ｍｍ
（３）ガラス繊維（Ｂ）：日本板硝子製「ＲＥＳ」チョップドガラス繊維、繊維径６μｍ、繊維長３ｍｍ
（４）ガラス繊維（Ｃ）：日本板硝子製「ＲＥＳ」チョップドガラス繊維、繊維径２３μｍ、繊維長３ｍｍ
（５）離型剤：ステアリン酸
（６）顔料：カーボンブラック
【００１６】
実施例１、２では、フェノール樹脂と３種類のガラス繊維を好ましい配合量及び配合比で使用したので、従来の方法である比較例１と比較して機械的強度に優れたものを得ることができた。特に実施例１では、前記原材料を最も好ましい配合量及び配合比で使用したので、機械的強度の向上が特に優れたものとなった。一方、比較例２ではガラス繊維の全量をガラス繊維（Ｂ）とし、比較例３では同じくガラス繊維（Ｃ）としたが、いずれも比較例１と比べて機械的強度の顕著な向上は認められなかった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、フェノール樹脂とガラス繊維を必須成分として含有するガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料において、（Ａ）繊維径９〜１３μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維、（Ｂ）繊維径４〜７μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維、及び（Ｃ）繊維径１５〜２５μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維を含有し、ガラス繊維全体に対し、前記ガラス繊維（Ａ）４０〜８０重量％を含有し、ガラス繊維（Ｂ）とガラス繊維（Ｃ）の含有量の重量比（Ｂ）／（Ｃ）が１〜４であることを特徴とするガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料であり、従来のものと比較し、成形品の機械的強度、特に引張強度を向上させることができる。従って本発明は、機械的強度に優れた成形品を成形できるガラス繊維充填フェノール樹脂成形材料として好適である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a phenol resin molding material excellent in mechanical strength. The molding material of the present invention is suitably used, for example, for molding automotive mechanical parts, electrical parts and the like.
[0002]
[Prior art]
Since phenol resin molding materials are excellent in heat resistance, strength, dimensional stability, chemical resistance, etc., they are widely studied as an alternative to parts that have conventionally used many metals. In recent years, with the reduction in size and complexity of component shapes, it has become essential to improve the mechanical strength of phenolic resin molded products. However, it is difficult for conventional glass fiber-filled phenolic resin molding materials to meet this required characteristic.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a glass fiber-filled phenol resin molding material capable of molding a molded article having excellent mechanical strength as compared with the prior art.
[0004]
[Means for solving problems]
(1) In a glass fiber-filled phenol resin molding material containing phenol resin and glass fiber as essential components, the blending amount of the phenol resin and glass fiber is 30 to 50% by weight and 40 to 60%, respectively, with respect to the whole molding material. % (A) glass fiber having a fiber diameter of 9 to 13 μm, fiber length of 1 to 6 mm, (B) fiber diameter of 4 to 7 μm, glass fiber of fiber length of 1 to 6 mm, and (C) fiber diameter of 15 to 25 μm The glass fiber contains a glass fiber having a fiber length of 1 to 6 mm, contains 40 to 80% by weight of the glass fiber (A) with respect to the whole glass fiber, and the weight of the glass fiber (B) and the glass fiber (C). Ratio (B) / (C) is 1-4, The glass fiber filling phenol resin molding material characterized by the above-mentioned.
[0005]
As a result of various investigations on increasing the strength of a glass resin-filled phenol resin molding material, the present inventor has generally used (A) glass fibers having a fiber diameter of 9 to 13 μm and a fiber length of 1 to 6 mm, as well as fibers. By using glass fibers having different diameters, that is, (B) glass fibers having a fiber diameter of 4 to 7 μm and fiber lengths of 1 to 6 mm, and (C) glass fibers having a fiber diameter of 15 to 25 μm and fiber lengths of 1 to 6 mm, Specifically, the glass fiber (A) is contained in an amount of 40 to 80% by weight with respect to the entire glass fiber content, and the weight ratio (B) / (C) of the content of the glass fiber (B) and the glass fiber (C). It has been found that the mechanical strength of the glass fiber-filled phenol resin molded article is improved by setting the value of 1 to 4.
[0006]
The raw material used for the molding material of this invention is demonstrated. Examples of the phenolic resin used in the present invention include a solid novolac type phenolic resin and a solid resol type phenolic resin, and are not particularly limited. When a novolac type phenol resin is used, hexamethylenetetramine is usually used as a curing agent. The blending amount of hexamethylenetetramine is preferably 10 to 20% by weight with respect to the novolac type phenolic resin as in the case of a normal phenolic resin molding material.
[0007]
In the present invention, glass fiber is used as a filler to impart mechanical strength to the molded product. Such glass fiber is generally commercially available (A) having a fiber diameter of 9 to 13 μm and a fiber length of 1 to 6 mm. A chopped strand, (B) a chopped strand having a fiber diameter of 4 to 7 μm and a fiber length of 1 to 6 mm, and (C) a chopped strand having a fiber diameter of 15 to 25 μm and a fiber length of 1 to 6 mm are used in combination.
[0008]
Next, the compounding quantity of the said compound in this invention is demonstrated. It is preferable that the compounding quantity of a phenol resin is 30 to 50 weight% with respect to the whole molding material. If it exceeds 50% by weight, it may be difficult to obtain a molded product having sufficient dimensional accuracy. Further, if it is less than 30% by weight, it is difficult to make a molding material, or even if it can be made into a molding material, this range is optimal because the fluidity is poor and the moldability may be hindered.
[0009]
Moreover, it is preferable that the compounding quantity of glass fiber is 40 to 60 weight% with respect to the whole molding material. If the glass fiber content is less than 40% by weight, the effect of improving the mechanical strength may be reduced. On the other hand, if it exceeds 60% by weight, the amount of the resin inevitably decreases, so that it becomes difficult to make a molding material or the moldability tends to deteriorate.
[0010]
In the present invention, the purpose of using three types of glass fibers having different fiber diameters is that glass fibers having different fiber diameters are considered to have different reinforcing effects on the resin. A glass fiber having a large fiber diameter has a greater effect of reinforcing the mechanical strength due to an increase in surface area, but the effect is reduced because the number of fibers that can be used alone is reduced. Moreover, although glass fiber with a small fiber diameter has a small surface area, the number per unit weight increases, and since it is filled densely, the reinforcing effect is high.
[0011]
In the conventional molding materials, the purpose was to balance the reinforcing effect of both by using glass fibers with intermediate diameters alone, but to further improve the mechanical strength. It was found that it is effective to use three kinds of glass fibers having different fiber diameters together. In the molding material of the present invention, the blending amount of these glass fibers is (A) 40 to 80% by weight of glass fibers having a fiber diameter of 9 to 13 μm and fiber lengths of 1 to 6 mm, and (B) fibers with respect to the whole glass fibers. It is preferable that the glass fiber having a diameter of 4 to 7 μm and a fiber length of 1 to 6 mm and (C) a glass fiber having a fiber diameter of 15 to 25 μm and a fiber length of 1 to 6 mm is 20 to 60% by weight in total, and more preferably. (A) is 60 to 70% by weight, and the total of (B) and (C) is 30 to 40% by weight. The combined ratio (B) / (C) of (B) and (C) is preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3. If the blending amount of the glass fiber (A) exceeds the above upper limit, the blending amount of the glass fibers (B) and (C) decreases, so the effect of using three types of glass fibers becomes small. On the other hand, if it is less than the lower limit, the mechanical strength may be small. Furthermore, when the combined ratio of the glass fibers (B) and (C) exceeds the upper limit or less than the lower limit, the reinforcing effect of the glass fibers (B) and (C) tends to be reduced.
[0012]
A normal method is employ | adopted as the method of manufacturing the phenol resin molding material of this invention. That is, a phenol resin and three types of glass fibers are blended, and after further adding a curing agent, a curing aid, a pigment and a release agent as necessary, a roll, a kneader, a twin screw extruder, etc. are used. It is obtained by heating, melt-kneading and then cooling and pulverizing.
[0013]
When molding the phenol resin molding material of the present invention, methods such as injection molding, transfer molding, compression molding, and the like can be used. When applying transfer molding, the target phenol resin molded product can be obtained by molding under conditions of a mold temperature of 160 to 180 ° C. and a curing time of 3 to 5 minutes.
[0014]
【Example】
Examples and comparative examples will be described below. A material having the composition shown in Table 1 was kneaded with a heating roll, cooled and pulverized to obtain a molding material. Table 1 shows the composition and characteristics of Examples and Comparative Examples. All the compounding quantities shown in Table 1 represent% by weight. The test piece for characteristic evaluation is molded by transfer molding under the following conditions, and the evaluation method is as follows.
(Molding condition)
(1) Preheating temperature: 95-100 ° C
(2) Mold temperature: 170-175 ° C
(3) Curing time: 3 minutes (evaluation method)
(1) Tensile strength: according to JIS K6911 (2) Bending strength: according to JIS K6911
[Table 1]

(Note to table)
(1) Phenol resin: PR-50716 manufactured by Sumitomo Durez
(2) Glass fiber (A): “RES” manufactured by Nippon Sheet Glass Chopped glass fiber, fiber diameter 11 μm, fiber length 3 mm
(3) Glass fiber (B): “RES” made by Nippon Sheet Glass Chopped glass fiber, fiber diameter 6 μm, fiber length 3 mm
(4) Glass fiber (C): “RES” manufactured by Nippon Sheet Glass Chopped glass fiber, fiber diameter 23 μm, fiber length 3 mm
(5) Release agent: Stearic acid (6) Pigment: Carbon black
In Examples 1 and 2, since a phenol resin and three types of glass fibers were used at a preferable blending amount and blending ratio, it was possible to obtain a material having excellent mechanical strength as compared with Comparative Example 1 which is a conventional method. did it. In particular, in Example 1, since the raw materials were used at the most preferable blending amount and blending ratio, the mechanical strength was particularly improved. On the other hand, in Comparative Example 2, the total amount of glass fiber was glass fiber (B), and in Comparative Example 3 was also glass fiber (C). There wasn't.
[0017]
【The invention's effect】
The present invention relates to a glass fiber-filled phenol resin molding material containing a phenol resin and glass fiber as essential components. (A) Glass fiber having a fiber diameter of 9 to 13 μm, fiber length of 1 to 6 mm, and (B) fiber diameter of 4 to 7 μm. Glass fiber having a fiber length of 1 to 6 mm, and (C) glass fiber having a fiber diameter of 15 to 25 μm and a fiber length of 1 to 6 mm, and 40 to 80% by weight of the glass fiber (A) with respect to the whole glass fiber. It is a glass fiber-filled phenolic resin molding material characterized in that the weight ratio (B) / (C) of the content of glass fiber (B) and glass fiber (C) is 1 to 4, The mechanical strength, particularly the tensile strength, of the molded product can be improved as compared with the product. Therefore, this invention is suitable as a glass fiber filling phenolic resin molding material which can shape | mold the molded article excellent in mechanical strength.

Claims

In a glass fiber-filled phenol resin molding material containing phenol resin and glass fiber as essential components, the blending amounts of the phenol resin and glass fiber are 30 to 50% by weight and 40 to 60% by weight, respectively, with respect to the entire molding material. Yes, (A) Fiber diameter 9-13 μm, fiber length 1-6 mm glass fiber, (B) Fiber diameter 4-7 μm, fiber length 1-6 mm glass fiber, and (C) Fiber diameter 15-25 μm, fiber length 1-6 mm glass fiber is contained, 40-80 weight% of said glass fiber (A) is contained with respect to the whole glass fiber, and the weight ratio (B of glass fiber (B) and glass fiber (C) content (B) ) / (C) is 1 to 4, a glass fiber-filled phenolic resin molding material.