JPH0735466B2 - 改良フェノール樹脂成形材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフェノール樹脂成形材料の分野、特にシート成
形材料（SMC）、引出成形、フィラメント巻き及び連続
積層プロセス並びにラム式射出成形及びトランスファー
成形のような新規フェノール樹脂成形技術の分野に関す
る。

フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は以前から充填剤と
混合してフェノール樹脂成形材料に使用されている。フ
ェノール樹脂成形材料はその熱硬化特性のために容易に
硬質の、耐久性のある成形製品に硬化しうる。そのよう
なフェノール樹脂成形材料は米国特許第2,424,787号に
開示されている。この特許には、フェノール樹脂成形材
料の製造において“一工程”すなわちレゾール樹脂と
“二工程”すなわちノボラック樹脂の双方を使用するこ
とが開示されている。レゾール樹脂成形材料の製造にお
いては、樹脂が液状であるために樹脂シロップと充填剤
を混合することが必要であると開示されている。その発
明の好ましい実施例によれば、カルシウム及びマグネシ
ウムの化合物を含むアルカリ金属又はアルカリ土類金属
酸化物がフェノール樹脂及び充填剤と共に成形材料に配
合されていると開示されている。マグネシウム酸化物が
特に有利であると言及されている。酸化物を成形材料に
添加することにより室温あるいはわずかにそれより高温
において成形材料が硬化する。しかしながら、この固化
は樹脂を最終の不融、不溶工程に転換するのではなく、
固化した生成物は加熱及び加圧下で容易に形成されて満
足な成形製品となる。

オーウェンス−コーニング・ファイバーグラス・コーポ
レーション（Owens−Corning Fiberglas Corporation）
の米国特許第4,075,155号においてフィリップス（Phili
pps）は、これまでポリエステル樹脂の使用に限定され
ていたシート成形材料（SMC）技術にフェノールホルム
アルデヒドレゾール樹脂成形材料を使用した。フィリッ
プスは充填剤、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウ
ムのような化合物、離型剤及びカップリング剤を含む成
形材料を開示している。

オーウェンス−コーニング・ファイバーグラス・コーポ
レーションにより出願された別の特許である、米国特許
第3,956,227号には、酸化カルシウムを含むセメントを
含むフェノール樹脂成形材料が開示されており、シラン
カップリング剤の使用も開示されている。前記特許権者
によりシート成形材料が開示された。関連特許には米国
特許第3,944,515号及び第3,988,289号が含まれる。その
後の特許である米国特許第4,182,701号は、フェノール
及びアルデヒド反応体を水酸化カルシウム及びシランカ
ップリング剤と共に混合することにより製造したフェノ
ール樹脂成形材料に関する。フェノール樹脂の反応中に
水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを使用するこ
とも米国特許第4,070,331号に開示されている。

同じ時期に、米国特許第4,166,921号においてオリボ（O
livo）らがホルムアルデヒド及びビスフェノールから製
造されたフェノール樹脂成形材料を開示した。前記特許
権者は成形材料に酸化又は水酸化カルシウムを使用する
ことを開示している。彼らはまた中空炭素及び中空フェ
ノール樹脂マイクロバルーンの使用も開示している。

ファーカス（Farkas）による英国特許第1,363,227号に
は、フェノール樹脂シート成形材料の別の製法が開示さ
れている。前記特許には、グリコールで変性されたフェ
ノールアルデヒドレゾール樹脂から製造されたシート成
形材料が開示されている。樹脂は酸で硬化する。米国特
許第4,419,400号にはオリゴマーで変性された樹脂が開
示されている。

日本において公開されたこの技術を取扱った特許願がい
くつかある。特開昭56−92927号として公告された大日
本の特許願には、レゾールフェノール樹脂、水酸化又は
酸化カルシウム及び／又はマグネシウム及びタルク、粘
土等の充填剤を含むシート成形材料が開示されている。
シランカップリング剤の使用は開示されておらず、実例
は主な充填剤として水酸化カルシウム及びアルミニウム
三水和物を使用することに限定されている。

日本国特許願特公昭58−91935号（大日本）では、レゾ
ールフェノール樹脂、酸化又は水酸化カルシウム及びマ
グネシウムのような増粘剤、充填剤及び強化剤を含むフ
ェノール樹脂成形材料がブレーキ片に使用するために研
磨剤と併用されている。ブレーキ片の形成にはシート成
形材料技術が使用されている。

住友ベークライトによる日本国特許願特公昭59−170126
号では、レゾールフェノール樹脂、アルカリ土類金属酸
化物又は水酸化物から製造したシート成形材料を特別な
形状の連続及び不連続のガラス繊維に注入している。

これらの開示にもかかわらず、真に工業上魅力的な塩基
触媒フェノール樹脂シート成形材料が市場に出されたり
使用されたりした事実は全くない。

それ故、本発明の目的はフェノールレゾール樹脂製の工
業上魅力的なシート成形材料を提供することであり、シ
ート成形材料、引出成形、フィラメント巻き及び連続積
層プロセスを含む比較的新しい成形技術に有利に使用し
うる新規技術を提供することである。

前述の本発明の目的は、（１）レゾールフェノール樹
脂、（２）アルカリ土類金属の水酸化物又は酸化物、及
び（３）粘土及びタルク充填剤の混合物を含む新規フェ
ノール樹脂成形材料により成就される。成形材料はまた
一般に（４）離型剤、及び（５）及びシランカップリン
グ剤を含む。アルカリ土類金属の水酸化物又は酸化物
は、好ましくは水酸化又は酸化カルシウム及び／又はマ
グネシウムである。カルシウム及びマグネシウム化合物
の混合物が最も好ましい。水酸化物の方が成形材料の保
存寿命が長い。前述の成形材料をガラス繊維又はフィラ
メントに適用するとシート成形材料プロセス、引出生成
プロセス、フィラメント巻き、及び連続積層プロセス、
並びにラム式射出成形及びトランスファー成形において
有用な配合物を提供する。

シート成形プロセスにおいては、プラスチックフィルム
の移動シート上の樹脂状配合物の粘度の制御が作業上非
常に重要である。増粘剤として酸化又は水酸化カルシウ
ムを使用すると、シート成形材料の硬化が迅速になるこ
とが見い出された。増粘剤として水酸化又は酸化マグネ
シウムを使用した場合には硬化速度は遅い。酸化又は水
酸化カルシウム及びマグネシウムの混合物を使用すれ
ば、移動シート上の処理配合物とも呼ばれるプラスチッ
ク材料の粘度の制御が良好となる。

同様にして、充填剤としてタルクだけを使用した場合に
は、プラスチック材料の粘度は迅速に増加する。充填剤
として粘土だけを使用した場合には、配合物の粘度はゆ
っくり増加する。しかし、タルクと粘土の混合物を使用
すれば粘土制御は良好となる。

制御された条件下ではある種のシランを使用するとシー
ト成形材料の硬化を触媒することが発見された。かくし
て、予期せぬことに、シランカップリング剤がフェノー
ル樹脂シート成形材料の硬化を触媒することが見い出さ
れた。

更に、シート成形材料に微小球すなわちマイクロバルー
ンを配合すると充填剤の必要量が低下することが発見さ
れた。かくして、特公昭56−92927号には、100重量部の
樹脂当り30乃至200重量部の充填剤を使用すべきである
と教示されているが、100重量部の樹脂当り約１乃至30
重量部、好ましくは約10乃至30重量部程度の少量の微小
球を使用すれば単独の充填剤成分として有効である。

本発明の硬化生成物は易燃性が低く、炎の存在下で煙及
び毒性物の放出は少ない。本発明の硬化生成物は高強度
で、寸法安定性及び熱安定性が良好である。

本発明の組成物は種々の形状の製品及び積層品の製造に
使用しうる。運輸及び建築業界に使用するパネル、製品
及び造形品、及び家具及びその他の製品のような消費製
品の製造に使用しうる。

本発明の実施において有用なフェノール樹脂は、業界で
レゾール樹脂として特徴づけられている。フェノールレ
ゾール樹脂は一般に、アルカリ触媒の存在下でフェノー
ルを過剰のモル比のアルデヒドと反応させることにより
調製される。

本発明の実施において使用するフェノールアルデヒドレ
ゾールの調製において使用しうるフェノールの例には、
フェノールそのもの（C₆H₅OH）、ナフトール、アントラ
ノール及びそれらの置換誘導体のような６乃至24個の炭
素原子を有するオルソ及びパラ位にヒドロキシ又はアミ
ノ基を有する芳香族化合物が含まれる。置換誘導体の芳
香族化合物上の置換基は、水素、Cl、Br及びＦのような
ハロゲン、NH₂及び以下のような炭化水素基から独立し
て選択される。炭化水素基の例としては、 a.1乃至12個の炭素原子、好ましくは１乃至９個の炭素
原子のアルキル基、及びそれらの種々の異性体である芳
香族核のオルソ又はパラ位が置換されているもの、 b.シクロヘキシル、シクロペンチル、メチルシクロヘキ
シル、ブチルシクロヘキシル等のような５乃至12個の炭
素原子のシクロアルキル基、 c.炭化水素部分が以下の（ｅ）で定義されているアリー
ルケトン基、 d.炭化水素部分が前述の（ａ）及び（ｂ）で定義されて
いるアルキル、アリール及びシクロアルキルカルボキシ
基、 e.フェニル、ナフチル、アントリル等のような６乃至24
個の炭素原子のアリール基、 f.アリール基が低級アルキル及び／又はヒドロキシ置換
基を含むフェニル基である（得られるヒドロキシ芳香族
はたとえばビスフェノールである）アリール置換アルキ
ル基、 g.前述の炭化水素基に対応するオキシ炭化水素基、及び h.前述のヒドロキシ芳香族の混合物 がある。

適する置換フェノールには、ｍ−クレゾール、ｍ−プロ
ピルフェノール、ｍ−イソブチルフェノール、ｍ−sec
−ブチルフェノール、ｍ−tert−ブチルフェノール、ｍ
−ブロモフェノール、ｍ−クロロフェノール、ｍ−フェ
ニルフェノール、ｍ−ベンジルフェノール、ｍ−セチル
フェノール、ｍ−クミルフェノール、ｍ−ヒドロキシア
セトフェノン、ｍ−ヒドロキシベンゾフェノン、ｍ−ｄ
−リモネンフェノールが含まれる。オルソ及びパラ位が
置換された対応するフェノールも使用しうるが好ましく
はない。

前述の種々のヒドロキシ芳香族化合物の混合物も使用し
うる。

使用しうるフェノール反応体の中には“クレゾール酸”
として知られているものが含まれるが、それはしばしば
２つの反応水素を有するものの不均質混合物を含む。す
なわち、オルソ及びパラ位が未置換の化合物でこれらは
比較的未反応樹脂を生ずる。これらの化合物には3,5−
キシレノール、ｍ−クレゾール、3,4−キシレノール、
2,5−キシレノール、2,3−キシレノール、フェノール、
ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾール、2,4−キシレノー
ル、及び2,6−キシレノールが含まれる。クレゾール酸
又はタール酸にはフェノール及びその同族体、すなわち
クレゾール、キシレノール、トリメチルフェノール、エ
チルフェノール、及びジヒドロキシフェノール、多環状
フェノール等のような高沸点物質等が含まれる。それら
は石炭、亜炭等の低温三量化、又は従来の高温コークス
炉タール、又は熱的及び接触的石油分解の液状生成物、
シェルオイル、石炭水素化生成物等よりしばしば得られ
る。

レゾルシノールのようなポリヒドロキシ芳香族反応体も
使用しうる。

アルデヒド又はケトンと反応して、前述のようなその他
の条件に依存してノボラック又はレゾールを生成するア
ニリン及びフェノールの混合物も本発明において有用で
ある。

アルデヒド又はケトンと反応してレゾールを生成する尿
素とフェノールの混合物も本発明において有用である。

本発明の範囲内で使用しうる、レゾールを生成するため
のアルデヒドには、ホルムアルデヒド又は37％以上の濃
度のホルマリンのようなその変形物、又はパラアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブ
チルアルデヒド、イソペントアルデヒド等が含まれる。
アルデヒドは８個より多い炭素原子を有するべきではな
く、樹脂の樹脂化に好ましくない影響を与えるべきでは
ない。好ましいアルデヒドはホルムアルデヒドのような
１乃至４個の炭素原子を有するものであり、ホルムアル
デヒドは水溶液（37％以上）でもよいし、パラホルムア
ルデヒド又はトリオキサンのような低重量体の形でもよ
い。その他のアルデヒドにはパラアルデヒド、フルフラ
ール、２−エチルヘキサナル、エチルブチルアルデヒ
ド、ヘプトアルデヒド、ベンズアルデヒド及びクロトン
アルデヒドが含まれる。

本発明の一部を構成する液体−工程樹脂（レゾール）
は、水に溶解させた水酸化ナトリウムのようなアルカリ
中でヒドロキシ芳香族化合物をヒドロキシモノ芳香族化
合物１モル当り１乃至３モルのアルデヒドと反応させる
ことにより合成しうる。アルデヒドのフェノールに対す
るモル比は、好ましくは約1.1:1乃至2.5:1である。反応
混合物を徐々に加熱して還流し、遊離のアルデヒドが約
２％未満となるまで約60℃乃至還流温度の高温に保持す
る。遊離のCH₂Oは２％未満であることが望ましい。次い
で反応混合物を冷却するが、触媒を氷酢酸又は硫酸のよ
うな酸で中和する必要はない。pHは５乃至８にざっと調
整する。次いで樹脂を脱水して約60乃至80％の固体とす
る。

本発明に使用するレゾール樹脂の調製に用いるアルカリ
触媒は、当業者に公知のいずれでもよい。たとえば、水
酸化ナトリウム及び水酸化カルシウムである。一般に、
アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物
及び水酸化アンモニウム及びトリエタノールアミンのよ
うなアミンが使用される。

レゾールを生成する縮合反応の後、アルカリ縮合触媒を
中和するために硫酸又は酢酸等の酸を化学量論量反応混
合物に添加する。水酸化ナトリウム触媒の中和には従来
硫酸が使用される。最終樹脂のpHは安定性のために約５
乃至７であるべきである。

本発明のレゾールフェノール樹脂は、アルカリ土類金属
の水酸化物又は酸化物、好ましくは二種以上のアルカリ
土類金属の水酸化物又は酸化物の混合物を用いて反応及
び硬化させうる。アルカリ土類金属にはマグネシウム、
カルシウム及びバリウムが含まれる。好ましいアルカリ
土類金属はマグネシウム、カルシウム及びそれらの混合
物である。ある種のシラン化合物が本発明のレゾール樹
脂の硬化を触媒することが見い出された。触媒は成形材
料の約１乃至15重量％の割合で使用しうる。

本発明では、レゾールフェノール樹脂及びアルカリ土類
金属の水酸化物又は酸化物とともに、充填剤として、粘
土及びタルクの混合物を使用する。但し、必要に応じ
て、アルミニウム三水和物及びガラス、セラミック及び
有機球体のような種々の微小球を併用することができる
補助的な無機又は有機の充填剤は、フェノール樹脂成形
材料に通常使用されるような充填剤である。適するその
ような材料には、シリケート、アルミネート、カーバイ
ド、炭素、カーボネート、金属、岩石、鉱物、スルフェ
ート、酸化物、雲母、珪灰石等が含まれる。

充填剤は、強化プラスチック製品が製造される方法に依
存して種々の割合で使用される。

かくして、本発明によるばら成形材料は、多量の充填
剤、一般には樹脂100重量部当り約20乃至300重量部の充
填剤を含む。

シート成形材料は一般に少量の充填剤、たとえば樹脂10
0重量部当り約20乃至約150〜200重量部の充填剤を含
む。

引出成形、連続積層及びフィラメント巻きに使用する材
料はずっと少量の充填剤を含有し、必ずしも充填剤を含
まなくてもよい。充填剤の含量は樹脂に対して０乃至約
50重量％、好ましくは０乃至約10重量％である。

本発明の配合物には、当業者に公知である種々のシラン
化合物が適する。このようなシランの一種にはアミノア
ルキルシランがある。特に適するアミノアルキルシラン
は、“Ａ−1100"及び“Ａ−1102"という表示でユニオン
・カーバイド（Union Carbide）から、及び“SC−3900"
という表示でゼネラル・エレクトリック（General Elec
tric）から市販されているγ−アミノプロピルトリエト
キシシランである。“Ａ−1120"という表示でユニオン
・カーバイドから、及び“Ｚ−6020"という表示でダウ
・コーニング（Dow Corning）から市販されているＮ−
β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ランも適する。

有機シランは一般に構造式（RO）₃SiR′Si（OR）_３を有
し、少くとも２つの加水分解シラン基を含有する。但
し、式中のＲは１乃至10個の炭素原子を含有するアルキ
ル又はアリール基であり、Ｒ′は１乃至15個の炭素原子
を含有するアルキレン又はフェニレン基である。

シラン化合物は好ましくはフェノール樹脂成形材料100
部に対して約0.1乃至10重量部、好ましくは約0.25乃至
２重量部の割合で使用される。

フェノール樹脂成形材料と共に通常使用される離型剤が
本発明の配合物に使用される。これらの中には、ステア
リン酸及びその金属塩、たとえばステアリン酸の亜鉛、
カルシウム及びマグネシウム塩がある。グリセロールモ
ノステアレートのような有機化合物も使用しうる。

本発明のフェノール樹脂成形材料は、樹脂を不活性繊維
及び不活性充填剤とブレンドすることによりばら又はシ
ート成形材料を製造するのに使用される。

適する不活性繊維は、1.5乃至50mmの長さのガラス繊維
である。本発明の樹脂は、特に高強度製品を製造しうる
長いガラス繊維と共に使用するのに適する。長いガラス
繊維の長さは一般に約12乃至50mmである。その他の無機
及び有機繊維には炭素、グラファイト、セラミックス、
ポリエステル、アラミド及びポリアクリロニトリルが含
まれる。

本発明のばら成形材料においては、樹脂は一般的にばら
成形材料の約20乃至約40重量％の範囲で使用され、繊維
は約10乃至約30重量％、あるいは50重量％程度使用され
る。触媒は一般的にばら成形材料の約１乃至15重量％の
割合で使用される。シランは一般的にばら成形材料の約
0.1乃至10重量％、好ましくは約0.25乃至２重量％の範
囲で使用される。任意に使用されるその他の少量の添加
剤を除いて、ばら成形材料の残りは充填剤である。本発
明のばら成形材料の粘度は一般的に33℃において約100,
000乃至約500,000センチポアズである。

本発明のシート成形材料は、樹脂、充填剤、無機又は有
機繊維及びばら成形材料のプロセスにおいて記載したよ
うなその他の添加剤を用いて調製される。そのようなシ
ート成形材料の製造プロセスの一では、樹脂を二価の塩
基を含む無機充填剤と混合して、レゾールの充填剤に対
する比が約4:1乃至約1:5である処理配合物を形成する。
処理配合物を、好ましくはポリエチレン、ポリスチレン
及びポリプロピレンのような薄いプラスチックシートで
ある第一のシート上に流す。第一のシート上の層にチョ
ップトファイバーの層を添加する。処理配合物は、シー
ト上に流して一様な厚さの層を形成し、適当に繊維を湿
潤させるような制御された粘土を有する。シート成形材
料の処理配合物の粘度は、一般的には33℃において約80
00乃至約30,000センチポアズである。繊維の層の上部に
処理配合物の第二の層を置く。得られた複合材料は一連
のロール間を通過させ、機械的に取扱いうるシート成形
材料を形成する。得られた材料を巻き上げ、30乃至約70
℃、好ましくは35乃至55℃の暖かい室内において24乃至
100時間貯蔵し、可剥性の成形用シート成形材料を形成
する。得られた製品は高温において容易に成形でき、運
輸工業及び建築業界で使用される構造用パネルのような
種々の製品を製造する。

本発明の引出成形品は、フィラメント成分、好ましくは
フィラメント、ロービング又は糸のような連続した形状
のものをフィラメント成分が樹脂成分で飽和される低粘
度処理配合物の浴槽又は容器中に通過させることにより
製造される。処理配合物の粘度は一般に33℃において約
1000乃至約3000センチポアズである。次いで樹脂で飽和
されたフィラメント成分を、その成分の複合材料より小
さい寸法の一個以上の適するオリフィス中に通過させ
る。オリフィスは過剰の液体樹脂を絞り出して樹脂のフ
ィラメントに対する割合をプロセス中に一定に保持し、
かつ樹脂−フィラメント複合材料を適する寸法に圧縮す
る機能を果す。その後、樹脂−フィラメント複合材料が
プロセスの次の工程で一層迅速に硬化するように前記複
合材料に任意に予熱装置を通過させてもよい。得られた
予熱された樹脂−フィラメント複合材料を加熱し、樹脂
成分を最後に硬化させる押出ダイを通過させる。硬化さ
れた樹脂フィラメント複合材料は、適する引取装置の機
構、一般には一対の自動引取装置の助けをかりて引出成
形ダイから連続ストランドとして引取られる。硬化され
た製品は適する切断装置により適する長さに切断しう
る。本発明の製品を製造する方法及び装置は、本発明に
おいて参考にしている米国特許第3,244,784号及び第4,4
19,400号に開示されている。

ガラス、グラファイト及びポリマー（たとえばKevlarフ
ィラメントのような芳香族ポリアミド）のような種々の
フィラメント材料が本発明の製品の製造に使用されう
る。好ましいフィラメント成分は、市販の多くの形状の
ガラス繊維である。米国特許第4,419,400号に記載され
ているような種々の形の前述のフィラメント材料が使用
されうる。

本発明の配合物の連続積層は、インラインコンベヤー上
で種々の強化材に樹脂を含浸させることを含む。得られ
る積層品はコンベヤーの種々の帯を通過するに従って硬
化され耳切りされる。

樹脂配合物はキャリヤーフィルム上に計量するか又はス
テンレス鋼ベルト上に計量する。このプロセスに使用す
る樹脂配合物の粘度は一般的に33℃において約1000乃至
3000センチポアズである。

計量は通常ドクターブレードにより制御される。いくつ
かの方法により連続ゲルコートを塗布しうる。パネルの
表面を形成する第一のキャリヤーフィルムは一般的にポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等であり、
平滑、エンボス加工又は艶消仕上げをしうる。

ガラスは自由落下（free−fall）して、樹脂配合物に加
わり、湿潤される（wet out）。機械的圧縮機が湿潤プ
ロセスの加速に使用されうる。樹脂及びガラス配合物を
封入するために第二のキャリヤーフィルムを使用する。
得られた包封物は一組の絞りロール間を通過させ、連行
された空気を除去し、シートの厚さを定める。

次いで積層品を加熱された硬化領域に入れる。この硬化
領域内では、シートが木材又は金属のシューにより所望
の形状に形成される。シートが平坦に製造される場合に
は、多くの機械がある種のテンター装置を使用し、シー
トを横断するフィルムの張力を保持する。

積層品が十分硬化され、前記領域を離れると、シートが
ら剥離フィルムが剥ぎ取られ、シートはのこぎり、スリ
ッター又は高圧水噴射により最終の幅に耳切りされる。
次いでシートは最終の長さに切断される。

連続積層プロセスの製品はトラック及びトレーラー用の
パネル、建築用パネル及び軽量のガレージドアに有用で
ある。

フィラメント巻きは、制御された張力下において所定の
幾何的関係に回転マンドレルに塗布された一連の連続し
た樹脂含浸繊維を用いる方法である。この方法の最も明
らかな利点は、強化材の連続ストランドが最終製品の加
重方向に配向されうるということである。樹脂マトリッ
クス内に閉じこめられた連続強化材はランダムチョップ
積層より大きい荷重を支持するので一層厚さの薄い壁が
できる。フィラメントが巻かれた製品はまた強度の重量
に対する比が大きく、耐衝撃性が高い。フィラメント巻
きプロセスは、移動キャリッジ上に設けられた樹脂浴槽
に引張られた一連の強化材に適用する。樹脂処理配合物
の粘度は33℃において約1000乃至3000センチポアズであ
る。マンドレルが中心軸のまわりを回転する一方、所望
の厚さの壁となるまでキャリジがマンドレルの端部から
端部まで移動する。複合材料は硬化し、マンドレルは抜
き取られる。

強化材としてはガラス、グラファイト及びアラミド繊維
が最も一般的に使用される。場合によっては、硼素、高
張力線、及び薄い金属リボンが使用される。経済上の理
由からガラス繊維強化材が最も広くフィラメント巻複合
材料に使用されている。しかしながら、現在ではアラミ
ド及びグラファイトが重要な強化材となりつつある。グ
ラファイト又はアラミドとガラス繊維を混合し、これら
の繊維を積層内の正確な位置において選択的に配向させ
ることにより、価格を保持しつつ所望の性能を成就する
ことが可能である。すべての強化材はフィラメント巻き
プロセス中に有効な結合剤コーティングを展開し結合さ
せなければならない。予め含浸させた強化材を用いると
品質管理が良好となり、フィラメント巻き機上の湿潤プ
ロセスが除去される。

フィラメント巻きプロセスの製品は、宇宙、軍用及び自
動車市場において小さな部品から自動車の板ばね及びヘ
リコプターの翼までの用途に使用される。

ラム式射出成形及びトランスファー成形プロセスは、ば
ら（bulk）成形材料（BMC）及びシート成形材料（SMC）
と呼ばれる材料を用いる。トランスファー成形プロセス
においては、成形材料を一般的にまず“プレフォーム”
とするか又は配合物塊に圧縮する。プレフォームをホッ
パーに導入し、そこから往復ラムの路に落ち、プレフォ
ームは所望の形状の予熱成形品となる。ラム式射出成形
プロセスにおいては、供給スクリューが成形材料を主要
射出スクリュー路に供給する。SMCはこれらのプロセス
には便利な装填材料である。

本発明を更に説明するために以下の例を記載する。特に
示さない限り全ての部は重要部であり、温度の単位は℃
である。

成形品の物性は以下の試験方法に従って測定した。

引張強さ ASTM−D638 引張弾性率 ASTM−D638 曲げ強さ ASTM−D790 曲げ弾性率 ASTM−D790 加熱撓み温度 ASTM−D648 アイゾット耐衝撃性 ASTM−D256 混合物の粘度は、５番のスピンドルを用い、ASTM−D182
4法に従ってＢ型粘度計により測定した。５回の測定を
行ない、５回の測定の平均値を示した。場合によって
は、読みが安定しなかったため最初と最後の読みの平均
を決定し、示した。

樹脂及び充填剤の混合物を種々の異なる温度の水浴中に
入れることにより標準粘度を測定した。各温度における
粘度はＢ型粘度計を用いて測定した。粘度及び温度のデ
ータをコンピューターで適合させ、共通温度における粘
度を標準化するために最良の式を用いた。

例１ 第1A表に示した成分を使用して成形材料を調製した。液
体レゾール樹脂は以下の平均特性を有する市販の樹脂で
あった。

ホルムアルデヒドのフェノールに対する比 1.4〜１ 25℃における比重 1.205 135℃における固体含量 69％ 25℃における粘度 135cp 165℃における硬化時間 33秒 水許容量 無限 pH ８ 遊離ホルムアルデヒド、％ 最大２ 例１において唯一の変数は、水酸化マグネシウムの水酸
化カルシウムに対する比であった。使用した割合は第1B
表に示す。

成形材料の調製においては、粘土、タルク、ステアリン
酸亜鉛、水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムを約
1/2時間ロール練りし、充填剤混合物を調製した。シラ
ンカップリング剤及び消泡剤を樹脂に添加し、カウルズ
ミキサーのような高速ミキサーで混合した。次いで充填
剤混合物を３乃至４分間にわたってゆっくり樹脂混合物
に添加した。得られた混合物の温度及びＢ型粘度を記録
した。次いで得られた混合物をベーカー・パーキンスミ
キサーに移し、５乃至10分間にわたってガラスをゆっく
り添加した。最終混合物を６個に分けた。各々は約270g
であった。次いで分けた混合物をポリエチレンシート間
に置き、圧延して厚さ約1/8インチの薄いシートにし
た。室温において１週間放置することにより成形材料を
増粘した後、成形材料を325゜Fの温度、470ポンド／イン
チ^２の力において、硬化サイクル1.5分及びガス抜きサ
イクル約３乃至５秒で成形した。成形及び硬化シートの
性質は第1B表に示す。

第1A表 成 分 重量/g 液体レゾール樹脂 618 パラゴン粘度 287.5 未コーティングミストロンタルク 287.5 ステアリン酸亜鉛 18 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 25.8 Foamaster III.消泡剤 0.2 Ca（OH）_２及びMg（OH）_２ 49.6(合計) ガラス繊維、OCF 847（1/4インチ） 364 例２ 第2A表に示した成分を使用して成形材料を調製した。唯
一の変数は粘土のタルクに対する比であった。使用した
割合を第2B表に示す。例１と同様の液体レゾール樹脂を
使用した。

例１の方法を用い、成形材料を調製し、成形した。成形
及び硬化したプラックの性質を第2B表に示す。

第2A表 成 分 重量/g 液体レゾール樹脂 618 パラゴン粘度及び 575 未コーティングミストロンタルク （合計） ステアリン酸亜鉛 18 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 25.8 Foamaster III.消泡剤 0.2 水酸化カルシウム 24.8 水酸化マグネシウム 24.8 ガラス繊維、OCF 847（1/4インチ） 364 例３ 大日本の特許願特公昭56−92927号の例１を、第3A表に
示す配合物（Ｉ）を用いて再び調製した。配合物（Ｉ）
においては、例１及び２で使用した市販の樹脂を用い
た。配合物（II）及び（III）も例１及び２で使用した
市販の樹脂を含有したが、本発明に従った。配合物の層
をポリエチレンの２つのシート上に付着させ、一方の配
合物の層上にはガラス繊維を付着させ、次いで第二配合
物の層を第一の層上に置くことにより、配合物（Ｉ）、
（II）及び（III）からシート成形材料を製造した。配
合物を締めつけシート成形材料を形成した。シート成形
材料は、混合後40℃において３時間放置することにより
増粘させた。シート成形材料を300゜Fの温度、470ポンド
／インチ^２の力において、硬化サイクル５分及びガス抜
きサイクル第３乃至５秒で成形した。

配合物（II）及び（III）からの成形及び硬化された成
形材料の性質は第3B表に示す。配合物（Ｉ）を用いて製
造したプラックでは、ガラス繊維が中間部分に集中し、
大部分の樹脂が周辺部分に残っていることが見い出され
た。樹脂含量の高い領域は非常にもろいので物性試験が
できなかった。かくして代表的でも平均的でもない性質
が測定された。

参考例１ 第４表に示す成分を有する処理配合物の配合に、以下の
平均特性を有する市販の水溶性レゾール樹脂を用いた。

ホルムアルデヒドのフェノールに対する比 1.4〜１ 25℃における比重 1.205 135℃における固体含量 69％ 25℃における粘度 135cp 165℃における硬化時間 33秒 水許容量 無限 pH ８ 遊離ホルムアルデヒド、％ 1.4 水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、パラゴン粘土
及びステアリン酸をボールミルに添加し、１時間混合し
て均質な分散液とした。

液体アミノ−シランを20℃においてレゾールに添加し、
空気で撹拌しながら３分間混合した。樹脂−シラン混合
物の温度は26℃に上昇した。ボールミル内で混合された
乾燥混合物を高速ミキサー中の樹脂−シラン混合物に、
５分余分にあるいは希薄な均質ペーストとなるまでゆっ
くり添加した。混合物の温度は30〜35℃に上昇し、Ｂ型
粘度はこの温度で1000〜1200センチポアズとなった。５
番のスピンドルを６回／分の速度で用い、LVFB型粘度計
により粘度を測定した。

その後、ピッツバーグ・プレート・グラス・カンパニー
（Pittsburgh Plate Glass Company）713NT、面積係数2
25として市販されている連続ストランドロービングを処
理配合物中に通し、更に16インチ／分の速度で長さ24イ
ンチの加熱されたダイ中を通した。ダイは0.25インチの
正方形であり、３つの加熱区画を有した。入口部は300゜
F、中間部は340゜F、出口部は310゜Fであった。離型の問
題はなく、引出ラインは随意にはじめたり停止したりで
きる。引出成形された0.25インチの棒の機械的性質は以
下のとおりであった。

引張強さ、psi 57303 曲げ強さ、psi 57119 圧縮強さ、psi 24438 第４表 成 分 重量/g 液体レゾール樹脂 400 水酸化カルシウム 16 水酸化マグネシウム 16 パラゴン粘度 50 USPステアリン酸亜鉛 10 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 10 参考例２ 樹脂が以下の特性を有すること以外参考例１と同様にし
て処理配合物を調製した。

ホルムアルデヒドのフェノールに対する比 25℃における比重 1.28〜１ 135℃における固体含量 1.210 25℃における粘度 73％ 165℃における硬化時間 48秒 150℃における硬化時間 78秒 水許容量 500％最低 最終処理配合物の粘度は1200〜1400センチポアズであっ
た。

ピッツバーグ・プレート・グラス・カンパニーより1062
という表示で市販されている連続ストランドロービング
を処理配合物中に通し、1/4インチの回転マンドレル上
に インチの厚さまで巻いた。フィラメント巻管をオーブン
中310゜Fにおいて30分間で硬化させ、マンドレルを引抜
いた。得られたフィラメント巻管は目に見える欠陥がな
く、直径6/16インチ、壁の厚さ1/16インチであった。フ
ィラメント巻管の圧縮強さは24438psiであった。

例４ 本発明の成形材料にシラン化合物を用いると、予期せぬ
触媒効果があることが以下のようにして示された。

フェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂に、4.2重量
％のγ−アミノプロピルトリエトキシシランを添加し
た。次いでシラン添加剤を含む、及び含まない樹脂の試
料を差動走査熱量計（DSC）により測定し、ピーク発熱
温度を調べた。ピーク発熱温度は樹脂の硬化中の発熱の
尺度である。

シラン添加剤を含まない試料のピーク発熱温度は210℃
であったが、シラン添加剤を含む試料のそれはわずか16
8℃であった。このことはシラン化合物が樹脂の硬化を
触媒することを示す。

例５ 処理配合物及び成形品の性質に及ぼす水酸化マグネシウ
ム及び水酸化カルシウムの混合物、及びシランカップリ
ング剤の相対的な影響について測定した。

第7A表に示される配合物Ｉにおいては、水酸化マグネシ
ウム及び水酸化カルシウムの混合物及びシラン化合物の
双方を使用した。配合物IIにおいては、シラン化合物を
使用しなかった。配合物IIIにおいては、アルカリ土類
金属の水酸化物の混合物を使用しなかった。

硬化サイクル2.5分であること以外例１の方法を用いて
成形材料を調製し、成形した。成形及び硬化したプラッ
クの性質を第7B表に示す。

シラン化合物を除いた場合には、加工が困難である程高
粘度の処理配合物となった。アルカリ土類金属の水酸化
物の混合物を除いた場合にはなお全く反応性の配合物が
得られ、第7B表に示されるように物性のバランスが良好
な生成物が得られた。

しかしながら、配合物Ｉのようにシラン及び混合水酸化
物の双方を使用した場合に優れた生成物が得られた。

例６ 第8A表に示される量を用い、液体配合物及び乾燥配合物
を調製した。

次いで、各実験についてそれぞれ液体及び乾燥配合物を
十分混合し、SMC機内のポリエチレンフィルム上に付着
させる処理配合物を形成した。ガラス繊維を移動フィル
ム上に付着させた。処理配合物の層をガラス上に付着さ
せ、その後第二のポリエチレンフィルムを付着させた。
複合材料に一組の絞りロール間を通過させた。増粘した
複合材料を巻き取り、50℃において48時間貯蔵した。

シート成形材料の一部を171℃において成形し、第8B表
に示される性質を有する硬化生成物を形成した。配合物
Ａからの硬化生成物は極限酵素指数が67で、ASTM−E662
に従って測定した比光学濃度（D₄）は10より小さかっ
た。配合物Ａは、配合物中にガラスビーズが含まれるこ
とにより性質が改良されることを示す。

参考例３ 第9A表に示される量を用い、SMCを調製した。樹脂、触
媒、シラン化合物及びガラスマイクロバルーンをカウル
ズミキサー中で混合した。配合物の粘度は40℃において
4672cpであった。処理配合物を18インチ×24インチの面
上の２つのポリエチレンシート上に塗布した。一方のシ
ート上にはガラス繊維を散布し、第二のシートでガラス
を含む第一のシートをおおった。次いでこのサンドイッ
チをハンドローラーで圧延してガラスを湿潤させ、SMC
プロセスをまねた。この混合物は樹脂100重量部当りわ
ずか25部しか充填剤を含有しなかった。第9B表に示すよ
うに、ほとんどの性質が他の成形材料に匹敵する。約1.
6の比重の他の鉱物充填配合物よりずっとすぐれてい
る。ある種の強化剤を添加したり、SMC機で加工したり
した場合には更に性質が改良されうる。

第9A表 成 分 重量/g 樹脂 400 水酸化マグネシウム 24 水酸化カルシウム 16 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 10 ガラスマイクロバルーン 10 ガラス繊維、OCF 847（1/4インチ） 235.7 第9B表 引張強さ（×10³）psi 3.6 引張弾性率（×10⁶）psi 0.91 曲げ強さ（×10³）psi 10.6 曲げ弾性率（×10⁶）psi 0.72 ノッチ付アイゾッド耐衝撃性 フィート・ポンド／インチ 3.56

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド ダブリュー ホック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14150 トナワンダ パインウッズ アベニュー 174 (72)発明者 ギデオン サレー アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 15232 ピッツバーグ エルズワース ア ベニュー 5305 (56)参考文献 特開 昭56−92927（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） レゾールフェノール樹脂、 （ｂ） アルカリ土類金属の水酸化物または酸化物、及
   び （ｃ） 粘土及びタルクの混合物、 を含むフェノール樹脂成形材料。
2. 【請求項２】成分（ｂ）がカルシウム及び／又はマグネ
   シウムの水酸化物又は酸化物である特許請求の範囲第１
   項記載の成形材料。
3. 【請求項３】成分（ｂ）がカルシウム及びマグネシウム
   の酸化物又は水酸化物の混合物である特許請求の範囲第
   ２項記載の成形材料。
4. 【請求項４】カルシウムの水酸化物又は酸化物のマグネ
   シウムの水酸化物又は酸化物に対する重量比が100対０
   乃至40対60である特許請求の範囲第２項記載の成形材
   料。
5. 【請求項５】カルシウムの水酸化物又は酸化物のマグネ
   シウムの水酸化物又は酸化物に対する重量比が80対20乃
   至40対60である特許請求の範囲第３項記載の成形材料。
6. 【請求項６】粘土のタルクに対する重量比が60対40乃至
   20対80である特許請求の範囲第３項記載の成形材料。
7. 【請求項７】シラン化合物を更に含む特許請求の範囲第
   １項記載の成形材料。
8. 【請求項８】微小球を更に含む特許請求の範囲第１項記
   載の成形材料。