JP4204224B2

JP4204224B2 - フェノール樹脂製プーリー

Info

Publication number: JP4204224B2
Application number: JP2001388769A
Authority: JP
Inventors: 浩二小泉; 秀実谷澤
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003184998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェノール樹脂製プーリーに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来のフェノール樹脂製プーリーは、金属プーリーに比べて軽量でかつ低騒音になるという効果から、またナイロンやポリフェニルサファイドに代表される熱可塑性樹脂製プーリーに比べ寸法精度が良く、異常発生時の過昇温時に溶融、変化しないという利点から自動車部品、汎用機械用部品、家庭用電化製品用部品、ＯＡ機器及びその周辺機器用部品等に用いられてきた。これらに使用するフェノール樹脂製プーリーは、その必要特性からガラス繊維を配合し機械的強度を補強した材料が用いられていた。また、コスト面から安価なノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンの組み合わせが主流であった。しかしながらガラス繊維を配合した材料では、機械的強度が向上する一方で材料中のガラス繊維の配向によっては、機械的強度の異方性が大きくなり十分な強度が得られなかったり、ウェルド部のようなガラス繊維の補強効果が得られない部位にて機械的強度の大幅な低下や疲労劣化の増大が生じやすく問題があった。こうした問題に対し、従来は、金型の形状あるいは、射出成形や移送成形における金型キャビティのゲート位置、ゲート形状により改善を図っていたが、これだけで解決するには限界があった。
【０００３】
また、フェノール樹脂成形材料に配合する樹脂成分としてノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンの組み合わせを用いた場合では、硬化反応時にアンモニアガスを発生するため、部品によっては、使用中に発生する残存アンモニアにより金属を腐食したり、また環境上こうしたガスの発生が問題となる場合があった。また、ガラス繊維により強化された材料は、高い機械的強度及び高い弾性率を持つ反面、熱衝撃に対し弱いという問題を抱えていた。これに対し従来は、ＮＢＲ、酢酸ビニル或いはクロロプレンゴムを配合しこれらを海島状に分散させることで、熱衝撃に対する耐性を付与する方法が採られていた。これにより耐熱衝撃性はある程度改善できたが、熱衝撃の繰り返し回数が多くなるにつれ、海島構造の境界部での衝撃吸収力が低下し微小クラックが徐々に進行していくため、繰り返しの耐熱衝撃性を大幅に向上させるには限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、機械的強度、ウェルド強度、耐熱衝撃性に優れ、自動車用部品、汎用機械用部品、家庭電化製品用部品、ＯＡ機器及びその周辺機器用部品等に好適に用いられるフェノール樹脂製プーリーを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の点について鋭意検討を行った結果、レゾール型フェノール樹脂、ガラス繊維、及びポリビニルアセタールを特定量含むフェノール樹脂成形材料を用いることにより機械的強度、ウェルド強度、耐熱衝撃性に優れた、自動車用部品、汎用機械用部品、家庭電化製品用部品、ＯＡ機器及びその周辺機器用部品等に使用されるフェノール樹脂製プーリーを提供するものである。
即ち、本発明は、成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂１５〜３４重量％、ガラス繊維４６〜７５重量％、有機配合物としてポリビニルアセタール４〜１０重量％を必須成分とするフェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とするフェノール樹脂製プーリーである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフェノール樹脂製プーリーについて詳細に説明する。本発明のフェノール樹脂製プーリーは、成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂１５〜３４重量％、ガラス繊維４６〜７５重量％、有機配合物としてポリビニルアセタール４〜１０重量％を必須成分とするフェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とする。まず、本発明のフェノール樹脂製プーリーに用いられるフェノール樹脂成形材料について述べる。
【０００７】
本発明のフェノール樹脂成形材料で用いられるレゾール型フェノール樹脂（以下、レゾール樹脂という）としては特に限定されないが、メチロール型若しくはジメチレンエーテル型を単独或いは併用して用いることが好ましい。レゾール樹脂は、自硬化性の樹脂であるため、ノボラック型フェノール樹脂（以下、ノボラック樹脂という）と異なりヘキサメチレンテトラミンを用いることなく硬化させることができる。このため、成形品中にヘキサメチレンテトラミンの分解によるアンモニアが残存することは無く、従って金属を腐食したり或いはアンモニアガスによる臭気を発生することも無く、耐熱衝撃性も向上する。
【０００８】
レゾール樹脂の配合量は、成形材料全体に対して１５〜３４重量％である。レゾール樹脂の配合量が１５重量％未満であると、成形材料の生産が困難となることと、材料の流動性が低下するため成形が困難になるといった問題が生じることがある。この場合、ウェルド部においては樹脂同士の密着が悪くウェルド強度が低下するようになる。更に弾性率が高くなり、引張り伸び率も低下するため、成形品として耐熱衝撃性及び繰り返しの疲労に対しての機械的強度が低下するようになる。また、３４重量％を越えると、線膨張率及び成形収縮率が大きくなり残留応力が大きくなるため、耐熱衝撃性が低下するようになる。また成形収縮や後収縮による寸法変化が大きくなるため所定の成形品寸法を維持することが難しくなることがある。好ましくは２０〜３４重量％である。これにより、成形性と機械的強度を良好なものとすることができる。配合量が２０重量％未満である場合は、成形性や機械的強度が低下する傾向がみられることがある。
【０００９】
本発明で用いるフェノール樹脂成形材料には、基材としてガラス繊維を用いる。ガラス繊維としては特に限定されないが、平均繊維径６〜２０μｍ、平均繊維長１〜６ｍｍのチョップドストランドであることが好ましく、これらは通常のフェノール樹脂成形材料に用いられるものである。
ガラス繊維の配合量は、成形材料全体に対して４６〜７５重量％である。ガラス繊維の配合量が７５重量％を越えると、成形材料の生産性及び射出成形或いは移送成形での成形性の低下を招くことがある。また、機械的強度の向上は見られずむしろ低下するようになる。一方、４６重量％未満では機械的強度が低くなるため、成形品によっては必要な強度を満足できない場合がある。好ましくは４６〜６５重量％である。これにより、成形性と機械的強度を良好なものとすることができる。配合量が６５重量％を越えると、成形性や機械的強度が低下する傾向がみられることがある。
【００１０】
本発明で用いるフェノール樹脂成形材料には、必要に応じて無機粉末を配合することができる。無機粉末は、例えば炭酸カルシウム、ワラストナイト、カオリナイト、クレー、溶融シリカ、結晶シリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪藻土等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら無機粉末は、何れも熱に対して安定であり、収縮、膨張が小さいため、線膨張係数を小さくすることが可能となり耐熱衝撃性を向上させる効果がある。無機粉末の配合量は、上記の効果を得るために、成形材料全体に対して１〜４重量％が好ましい。１重量％未満では、その配合効果が充分でないことがあり、４重量％を越えると機械的強度が低下することがある。
【００１１】
本発明で用いるフェノール樹脂成形材料においては、有機配合物としてポリビニルアセタールを配合する。これは、耐熱衝撃性及び機械的衝撃強さの向上のためである。ポリビニルアセタールとしては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルブチラールの中から一種類或いは二種類以上を併用して用いることができる。これらのポリビニルアセタールはレゾール樹脂と部分的に反応するため、樹脂の架橋構造内に組み込まれた形で存在することから、従来から使用されている酢酸ビニル、ＮＢＲ、クロロプレンゴム等のエラストマーのような硬化した樹脂系中に独立して分散した海島構造をとるものに比べ、繰り返しの熱衝撃性においてエラストマー成分と樹脂界面の剥離による劣化が少なく耐熱衝撃性が向上する。
【００１２】
ポリビニルアセタールの配合量は、成形材料全体に対して４〜１０重量％である。これにより、他の特性に影響を与えることなく、成形品の耐熱衝撃性を向上させることができる。ポリビニルアセタールの配合量が１０重量％を超えると、弾性率の低減と引張り伸び率の向上により耐熱衝撃性は向上するが、線膨張率及び成形収縮率が大きくなることによる成形品の寸法変化が大きくなり、このため所定の寸法を得るのが難しくなることがある。更にフェノール樹脂の特長である耐熱性が低下する場合がある。また、配合量が４重量％を下回ると、耐熱衝撃性の向上効果が充分でないことがある。
【００１３】
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、上記の配合物を所定の配合割合で混合し、更に必要に応じて着色剤、離型剤、硬化触媒を加え加熱ロールにより混練、顆粒状に粉砕して得られる。
【００１４】
次に、本発明のフェノール樹脂製プーリーについて説明する。本発明のフェノール樹脂製プーリーは、前記成形材料を成形してなるものである。本発明のフェノール樹脂製プーリーは、通常金属製インサートを中央に配して、前記配合の成形材料を用いて、圧縮成形、移送成形、射出成形あるいは射出圧縮成形により得ることができる。成形条件としては特に制限されないが、例えば圧縮成形を用いる場合は、金型温度１７０〜１９０℃、成形圧力１００〜１５０ｋｇ/ｃｍ²、成形時間３〜７分で成形を行なうのが望ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
表１に示す割合で配合した材料を予備混合した後、８０℃の加熱ロール間で５分間混練し、次いで、シート状にし冷却したものを粉砕して顆粒状のフェノール樹脂成形材料を得た。
【表１】

【００１６】
実施例及び比較例に用いた各配合物は以下の通りである。
（１）レゾール樹脂：住友ベークライト社製ＰＲ−５１５０１Ｂ
（２）ノボラック樹脂：住友ベークライト社製ＰＲ−５０７１６
（３）ヘキサメチレンテトラミン：住友精化社製ウロトロピン
（４）ガラス繊維：日本板硝子社製チョップドストランドＲＥＳ
（５）クレー：水澤化学社製インシュライト
（６）ポリビニルブチラール：積水化学社製エスレック
（７）酢酸ビニル：電気化学社製サクノール
（８）着色剤：カーボンブラック
（９）離型剤：ステアリン酸
（１０）硬化触媒：消石灰
【００１７】
各実施例及び比較例で得られたフェノール樹脂成形材料を用いて成形品を作成し、一般特性及びプーリーの特性について評価を行った。一般特性評価結果を表２に、プーリーの特性評価結果を表３にそれぞれ示す。
【表２】

【００１８】
【表３】

【００１９】
評価用サンプルの作成は以下の条件で行った。
（１）一般特性評価用：金型温度１７５℃、硬化時間１分の条件で射出成形により作成した。
（２）プーリー成形品評価用：図１及び図２に示される形状のプーリー成形品を金型温度１７５℃、硬化時間３分、成形圧力１５０ｋｇ/ｃｍ²の条件で圧縮成形により作成した。
【００２０】
特性評価方法は以下の通り。
（１）引張り強さ及びシャルピー衝撃強さ：ＪＩＳＫ６９１１「熱硬化性プラスチック一般試験方法」により測定した。
（２）ウェルド強度：ＩＳＯ５２７の「引っ張り試験方法」により測定した。
（３）耐熱衝撃性：プーリー成形品を−４０℃中及び１５０℃中に各３０分間交互に曝すことを繰り返し、５０サイクル毎にクラックの発生の有無を確認した。
（４）寸法変化率：プーリー成形品を用い、１２０℃で５００時間処理した。その後プーリー本体の外径の寸法変化率を測定した。
【００２１】
実施例１〜５はいずれも、レゾール樹脂、ガラス繊維、及びポリビニルアセタールを特定量配合してなるフェノール樹脂成形材料であり、この成形品はプーリーとしての耐熱衝撃性、寸法変化率が良好なものとなった。特に、実施例１〜４は、レゾール樹脂、ガラス繊維が最も好ましい配合量であったので、機械的強度、ウェルド強度にも優れたものであった。
一方、比較例１は、フェノール樹脂としてノボラック樹脂を用いたものであるが、耐熱衝撃性が低い。比較例２はポリビニルブチラールの代わりに酢酸ビニルを配合したが、耐熱衝撃性の低下が見られた。比較例３は、ガラス繊維の配合量が少なく、機械的強度、ウェルド強度が大きく劣るものとなった。また、比較例４はポリビニルブチラールが少なくレゾール樹脂の配合量が多いものであるが、ウェルド強度、寸法変化率、耐熱衝撃性がいずれも低下した。そして、比較例５はポリビニルブチラールの配合量が過剰であり、ウェルド強度や寸法変化率が低下したものとなった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、成形材料全体に対して、レゾール樹脂１５〜３４重量％、ガラス繊維４６〜７５重量％、有機配合物としてポリビニルアセタール４〜１０重量％を必須成分とするフェノール樹脂成形材料を成形してなるフェノール樹脂製プーリーであり、機械的強度、耐熱衝撃性、寸法変化特性に優れたものである。従って本発明のフェノール樹脂製プーリーは、自動車用部品、汎用機械用部品、家庭電化製品用部品、ＯＡ機器及びその周辺機器用部品等に好適に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例により成形されたプーリーの平面図
【図２】実施例及び比較例により成形されたプーリーの側断面図
【符号の説明】
１プーリー
２インサート金具

Claims

成形材料全体に対して、レゾール型フェノール樹脂１５〜３４重量％、ガラス繊維４６〜７５重量％、有機配合物としてポリビニルアセタール４〜１０重量％を必須成分として含有するフェノール樹脂成形材料を成形してなることを特徴とするフェノール樹脂製プーリー。