JPH06263963A - フェノール樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形加工時の熱安定性に優れ、しかも優れた
機械的強度、弾性率、寸法精度等を有する成形物が得ら
れるフェノール樹脂組成物を提供するを提供する。 【構成】 フェノール樹脂１００重量部、ジヒドロキシ
ジフェニルメタン１〜２０重量部、ガラス繊維１５０〜
３００重量部及び無機充填材５０〜１５０重量部を含む
フェノール樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフェノール樹脂組成物に
関する。詳しくは、成形加工時の熱安定性に優れ、しか
も優れた機械的強度、弾性率、寸法精度等を有する成形
物が得られるフェノール樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェノール樹脂は、電気特性、機械特
性、耐熱性、耐燃性に優れているため、その成形物は電
気、電子工業、機械工業、自動車工業等の分野におい
て、装置またはその部品として広く用いられている。フ
ェノール樹脂は、金属に比較し腐食性がなく、又比重も
小さく装置、部品の計量化、小型化が可能となり金属代
替に適している。しかしながら弾性率、線膨張係数、寸
法精度に問題がある。従来、これらの問題を解決するた
めに、フェノール樹脂組成物に含まれる樹脂量を減らす
ことにより、弾性率の向上、線膨張係数の低下を図る方
法が提案されている。

【０００３】しかし、該方法によっても、フェノール樹
脂とガラス繊維、無機充填材等の添加材との分散、混合
が充分にされず、添加物が充分に均一に混合した組成物
が得られないため、依然として上記問題が解決されず、
成形加工時の熱安定性が充分でなく、しかも成形物の機
械的強度、弾性率、寸法精度等が充分に改善されない。
また、組成が不均一であると、成形加工時、例えば射出
成形機のシリンダー内における熱安定性が著しく悪くな
り連続安定成形が不可能となる。

【０００４】この問題を解決するために、例えば、高次
複合材料第２巻、表面改質第３７頁〔（株）大阪ケミカ
ルマケティングセンター、昭和６０年１１月発行〕に
は、合成樹脂にシランカップリング剤がコーティングさ
れたフィラーを添加することにより、合成樹脂とフィラ
ーの混合性を改良する方法が提案されている。しかし、
この方法は、機械的強度に優れた成形物が得られるが、
成形加工時の熱安定性、例えば射出成形機のシリンダ内
の熱安定性に劣り、その上、成形加工性にも劣る欠点が
ある。

【０００５】かかる背景から、フェノール樹脂と他の添
加材との分散、混合を改善して、成形加工時の熱安定性
が充分でなく、しかも成形物の機械的強度、弾性率、寸
法精度等を有する成形物を与えるフェノール樹脂組成物
が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解消し、成形加工時の熱安定性に優れ、しかも
優れた機械的強度、弾性率、寸法精度等を有する成形物
が得られるフェノール樹脂組成物を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、フェノール樹脂、ガラス繊維及び無機充填材
を含む樹脂組成物に特定量のジヒドロキシジフェニルメ
タンを添加することにより、上記目的が達成し得ること
を見出し、本発明を完成した。

【０００８】即ち、本発明により、フェノール樹脂１０
０重量部、ジヒドロキシジフェニルメタン１〜２０重量
部、ガラス繊維１５０〜３００重量部及び無機充填材５
０〜１５０重量部を含むフェノール樹脂組成物が提供さ
れる。

【０００９】本発明の特徴は、特定量のジヒドロキシジ
フェニルメタンを含むことにある。ジヒドロキシジフェ
ニルメタンを添加することにより、フェノール樹脂とガ
ラス繊維及び無機充填材との混合性が改善され、均一に
分散、混合した均一な組成の樹脂組成物が得られ、フェ
ノール樹脂組成物の成形加工時における熱安定性が向上
し、その上、優れた機械的強度、弾性率、寸法精度等を
有する成形物が得られるものである。

【００１０】本発明のフェノール樹脂組成物の製造方法
には特に制限が無く、通常実施されているフェノール樹
脂組成物の製造方法が適用される。例えば、フェノール
樹脂に対し、特定量のジヒドロキシジフェニルメタン、
ガラス繊維及び無機充填材を添加し、または必要に応じ
て硬化剤、滑剤、着色剤等の他の添加剤を添加し、室温
またはその近傍の温度において、リボンブレンダー、ヘ
ンシェルミキサー、ニーダー等の混合機を用いて混合し
た後、ミキシング熱ロール、二軸押出機等を用いて混練
し、必要があればさらに熱処理した後、クラシッヤー、
パワーミル等の粉砕機を用いて粉砕することにより製造
する方法が挙げられる。

【００１１】以下、本発明のフェノール樹脂組成物につ
いて詳細に説明する。本発明に用いられるフェノール樹
脂は、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂、アラルキルフェノール樹脂等、従来公知のフ
ェノール樹脂のいずれも使用可能である。

【００１２】本発明に用いられるジヒドロキシジフェニ
ルメタンは、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタ
ン、２，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン、及び
２，２’−ジヒドロキシジフェニルメタンのいずれでも
よく、これらの一種でも混合物でもよい。ジヒドロキシ
ジフェニルメタンの添加量は、フェノール樹脂１００重
量部に対して１〜２０重量部である。好ましくは５〜１
５重量部である。１重量部未満では、フェノール樹脂と
後述するガラス繊維、無機充填材等との分散、混合性が
悪く、成形時の熱安定性が向上しない上、得られる成形
品の機械的強度、弾性率等の物性の低下を招く。また、
２０重量部を超えると成形収縮率、線膨張係数が大きく
なり寸法精度に悪影響を与えるので好ましくない。

【００１３】ガラス繊維としては、繊維径３〜１３μ
ｍ、繊維長０．２〜３ｍｍのチョプドストランドが好ま
しく用いられる。また、アミノシランカップリング剤等
で表面処理されたガラス繊維はフェノール樹脂との接着
性がよいので好ましい。ガラス繊維の添加量は、フェノ
ール樹脂１００重量部に対して、１５０〜３００重量部
である。１５０重量部未満では得られる成形物の機械強
度が低く、また、３００重量部を超えるとフェノール樹
脂組成物を製造する際の混練性が悪くなり、且つ、例え
ば射出成形に用いた場合、シリンダー内における熱安定
性が低下するので好ましくない。

【００１４】また、本発明に用いられる無機充填材は、
特に制限はなく、通常フェノール樹脂組成物に添加さえ
る無機充填材が用いられる。例えば、カオリン、タル
ク、クレー、マイカ、ベントナイト、炭酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げら
れる。無機充填材の添加量は、フェノール樹脂１００重
量部に対して５０〜１５０重量部の範囲で用いられる。
５０重量部未満では得られる成形物の表面平滑性、寸法
精度が低下し、また、１５０重量部を超えると機械強度
が低下する。

【００１５】本発明において、上記無機充填材５０〜１
５０重量部の内、１〜１０重量部が酸化カルシウム、酸
化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ムから選ばれた少なくとも一種の酸化物または水酸化物
であることが好ましい。該酸化物または水酸化物が上記
範囲で含まれると、成形に際して硬化促進効果があり、
得られる成形物の高温における剛性が改善される。１重
量部未満では上記効果が小さく、１０重量部を超えると
硬化が速くなり過ぎロ−ル混練性、成形性等が悪くな
る。

【００１６】更に、必要に応じて用いられる硬化剤とし
てはヘキサメチレンテトラミン（以下、ヘキサミンと略
称する）が好ましく使用される。ヘキサミンの使用量
は、ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対して
８〜１８重量部である。８重量部未満では樹脂の架橋密
度が低くなり、成形物の機械強度が低下し、１８重量部
を超えると成形品の外観が悪くなる。硬化剤はレゾール
型フェノール樹脂を単独で用いる場合、またはノッボラ
ック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂を併
用して用いる場合は添加する必要はない。

【００１７】滑剤としては特に制限はないが、ステアリ
ン酸、パルミチン酸の如き高級脂肪酸、該高級脂肪酸の
アルカリ土類金属（カルシウムム塩、マグネシウムム塩
等）或いはモンタン酸ワックス、高級脂肪酸アミド類を
用いることができる。滑剤の添加方法は、樹脂その他と
混合しても良いし、場合によっては組成物を調製後、添
加してもよい。

【００１８】着色剤としては、カーボンブラック、スピ
リットブラック、モリブデン赤、フタロシニアンブルー
等を適宜選択して用いる。

【００１９】上記のようにして得られた本発明のフェノ
ール樹脂組成物は、圧縮成形法、射出成形法、トランス
フャ−成形法のいずれの成形方法にも適用できるが、特
に射出成形法に最適である。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により、さ
らに具体的に説明する。 実施例１ ノボラック型フェノール樹脂（三井東圧化学（株）製、
商品名＃２０００）１００重量部、４，４’−ジヒドロ
キシジフェニルメタン２重量部、酸化カルシウム５重量
部、ヘキサミン（三井東圧化学（株）製）１５重量部、
クレー（土屋カオリン工業（株）製、サテントンＮ０
５）１１０重量部、ガラス繊維（日本電気硝子（株）
製、ＥＣＳ０３Ｂ１５４／Ｐ）２１５重量部、ステアリ
ン酸カルシウム２重量部、カーボンブラック２重量部を
リボンブレンダーを使用して室温で１０分間混合した。
得られた混合物を前ロール９５℃、後ロール５０℃のミ
キシングロールを用いて約３分間ロール混練した。得ら
れた混合物をパワーミル（ダルトン（株）製）を使用し
て粉砕し、フェノール樹脂組成物を得た。得られたフェ
ノール樹脂組成物を用いて、後述する方法により各試験
用試験片を作成し、後述する方法により評価した。得ら
れた結果を〔表１〕に示す。

【００２１】実施例２ ４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンの量を１０重
量部とし、酸化カルシウムの量を７重量部とした以外、
実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物を得た。得
られたフェノール樹脂組成物の特性を実施例１と同様に
して評価し、得られた結果を〔表１〕に示す。

【００２２】実施例３ ４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンの量を１８重
量部とし、酸化カルシウムの量を３重量部とした以外、
実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物を得た。得
られたフェノール樹脂組成物の特性を実施例１と同様に
して評価し、得られた結果を〔表１〕に示す。

【００２３】実施例４ ノボラック型フェノール樹脂の代わりにレゾール型フェ
ノール樹脂（群栄化学（株）製、商品名Ｎ４１１）１０
０重量部、酸化カルシウムの代わりに水酸化カルシウム
を５重量部を用いた以外、実施例２と同様にしてフェノ
ール樹脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物
の特性を実施例１と同様にして評価し、得られた結果を
〔表１〕に示す。

【００２４】実施例５ 酸化カルシウムの代わりに酸化マグネシウム５重量部を
用いた以外、実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成
物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の特性を実施
例１と同様にして評価し、得られた結果を〔表１〕に示
す。

【００２５】実施例６ 酸化カルシウムを用いずにクレーの量を２１５重量部と
した以外、実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物
を得た。得られたフェノール樹脂組成物の特性を実施例
１と同様にして評価し、得られた結果を〔表１〕に示
す。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例１ ４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンの量を０．５
重量部とした以外、実施例１と同様にしてフェノール樹
脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の特性
を実施例１と同様にして評価し、得られた結果を〔表
２〕に示す。

【００２８】比較例２ ４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンの量を２５重
量部とした以外、実施例１と同様にしてフェノール樹脂
組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の特性を
実施例１と同様にして評価し、得られた結果を〔表２〕
に示す。

【００２９】比較例３ ４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンを用いなかっ
た以外、実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物を
得た。得られたフェノール樹脂組成物の特性を１施例１
と同様にして評価し、得られた結果を〔表２〕に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】＜試験片の作成＞射出成形機（東芝機械
（株）製、型式；ＩＲ−４５Ｐ）を用いて、シリンダー
温度第１ゾーン９５℃、第２ゾーン６０℃、金型温度１
８０℃、射出圧力１０００〜１５００ｋｇ／ｃｍ²、ス
クリュー回転数５０ｒｐｍの条件下で、ＪＩＳ−Ｋ６９
１１に規定される方法に準じて、曲げ試験用試験片、成
形収縮試験用試験片を作成した。

【００３２】得られた曲げ試験用試験片は１８０℃で４
時間、２２０℃で４時間、２５０℃で４時間アフターキ
ュアを行い試験に供した。

【００３３】線膨張係数測定用試験片は、曲げ試験用試
験片より、縦４ｍｍ、横４ｍｍ、長さ１０ｍｍの試験片
を切り出した。

【００３４】＜フェノール樹脂組成物の射出成形機シリ
ンダー内の熱安定性＞射出成形機（東芝機械（株）製、
形式：ＩＲ−４５Ｐ）を用いて、シリンダー温度を第１
ゾーン９５℃、第２ゾーン６０℃、金型温度１８０℃、
射出圧力１３００ｋｇ／ｃｍ²、スクリュー回転数５０
ｒｐｍに調節し、フェノール樹脂組成物が該シリンダー
内で計量完了させた状態で所定時間放置し、射出成形で
きなくなる迄の時間を測定してシリンダー内熱安定性と
した。

【００３５】＜曲げ強さ、曲げ弾性率及び成形収縮率の
試験方法＞ＪＩＳＫ−６９１１に規定される方法に準じ
て測定した。

【００３６】＜線膨張係数の測定方法＞サーマルアナラ
イザー（理学電機（株）製）を使用し、昇温速度５℃／
分、窒素雰囲気中で測定した。

【００３７】

【発明の効果】本発明フェノール樹脂組成物は、成形加
工時の熱安定性に優れ、しかも優れた機械的強度、弾性
率、寸法精度等を有する成形物が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェノール樹脂１００重量部、ジヒドロ
   キシジフェニルメタン１〜２０重量部、ガラス繊維１５
   ０〜３００重量部及び無機充填材５０〜１５０重量部を
   含むフェノール樹脂組成物。
2. 【請求項２】 前記無機充填材５０〜１５０重量部の
   内、１〜１０重量部が酸化カルシウム、酸化マグネシウ
   ム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムから選ば
   れた少なくとも一種の酸化物または水酸化物であること
   を特徴とする請求項１記載のフェノール樹脂組成物。