JPH10316837A - カーボン／フェノール系樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、粒径が均質で計量性に優れ微粉の発
生もなく取扱性がよく射出成形、トランスファー成形あ
るいは圧縮成形などに使用され、表面が光沢性にすぐ
れ、そのうえ導電性を有するなどカーボンが示す物性を
有する成形品を与えるカーボン／フェノール系樹脂組成
物を提供することにある。 【解決手段】粒系１００μm 以下の粉末状カーボン８５
〜６５重量部とフェノール系樹脂１５〜３５重量部を、
フェノール系樹脂と親和性を有する沸点１００℃以下の
低沸点溶剤を添加しながら攪拌型混合機により混合・混
練して粒状化したのち、１００℃以下の温度で乾燥す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒径が均質なカー
ボン／フェノール系樹脂組成物およびその製造方法に関
する。さらに詳しくは、水分含有率が２％以下で粒径２
ｍｍ以下の粒子が９５％（重量）以上で主成分がカーボ
ンである均質な粒径を有するカーボン／フェノール系樹
脂組成物に関する。

【０００２】本発明のカーボン／フェノール系樹脂組成
物は、微粉の発生もなく取扱性がよく、粒径が均質であ
り計量性に優れており、射出成形、トランスファー成形
あるいは圧縮成形などの成形材料として好適であり、表
面が平滑で光沢性に優れそのうえ導電性を有するなどカ
ーボンが示す物性を有する成形品を与えることができ
る。また本発明に係る組成物は主成分がカーボンである
ことからカーボン材料の前駆体として使用することがで
きる。

【０００３】

【従来の技術】従来、カーボンをフェノール系樹脂成形
材料の充填材あるいは補強材として使用することは知ら
れている。このような材料はそのフェノール系樹脂を主
体とした成形材料であり、カーボンの粒子径、導電性等
のカーボン自体の物性を考慮した成形材料の検討はなさ
れていない。

【０００４】カーボン繊維を補強材として使用した成形
材料の粒状化の方法としてはこれまで種々の方法が提案
され、実施されている。たとえば、特開平２−１６９２
０６号にはミキシングロールまたは押出混練等により混
練後粉砕したガラス繊維基材からなるフェノール樹脂成
形材料に１〜１０％の沸点１００℃以下の低沸点溶剤を
添加し高速攪拌混合機で造粒することが開示されてお
り、溶剤の使用量が１０％（重量）以上は粒状化等に好
ましくない旨記載されている。また特開平６−１９２４
３５号には、フェノール樹脂１００重量部に対してガラ
ス繊維１００〜２５０重量部を必須成分としたし組成物
に水５〜３０重量部添加、混練し、押出造粒する方法が
開示されている。これはいわゆるダストフリーのフェノ
ール樹脂成形材料を得る手段として、粒状化することを
提案しているものである。また特公昭５３−２１０２４
号には布基材フェノール樹脂成形材料の粒状化方法とし
て高速攪拌混合機を使用することが示されており、液状
フェノール樹脂を使用して粒状化する方法で、相当量の
溶剤を使用する技術思想はない。しかしながら、これら
はいずれの場合も、フェノール樹脂にガラス繊維や布等
を基材とした成形材料の粒状化に関するもので、本発明
の如きカーボンを主成分としたカーボンとフェノール樹
脂からなるものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、粒径が均質
で計量性に優れており、微粉の発生もなく取扱性がよ
く、射出成形、トランスファー成形あるいは圧縮成形な
どに使用される成形材料として好適であり、表面が平滑
で光沢性に優れ、そのうえ導電性を有するなどカーボン
が示す物性を有する成形品を与えることができるカーボ
ン配合粒状フェノール樹脂組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明らは、上記した如
き性質を有するカーボン配合粒状フェノール系樹脂組成
物について、多角的に種々検討を重ねた結果、カーボン
含有量が組成物全体の過半量を占めるカーボンリッチの
フェノール系樹脂組成物の粒状化に成功した。

【０００７】すなわち、本発明は、粒径１００μｍ以下
の粉末状カーボン８５〜６５重量部とフェノール系樹脂
１０〜４０重量部とからなり、水分含有率が２％以下で
粒径２ｍｍ以下の粒子が９５％（重量）以上である粒径
が均質なカーボン／フェノール系樹脂組成物およびその
製造方法に関する。

【０００８】本発明のフェノール系樹脂組成物は、微粉
の発生もなく取扱性がよく、粒径が均質で計量性に優れ
ており、射出成形、トランスファー成形あるいは圧縮成
形などに使用される成形材料として好適であり、表面が
平滑で光沢性に優れそのうえ導電性を有するなどカーボ
ンが示す物性を有する成形品を与えることができる。

【０００９】

【発明の実施態様】本発明のカーボンが主成分の粒状化
フェノール系樹脂組成物は、粒径１００μｍ以下の粉末
状カーボン８５〜６５重量部とフェノール系樹脂１５〜
３５重量部とを、フェノール系樹脂と親和性を有する沸
点が１００℃以下の低沸点溶剤を添加しながら攪拌羽根
を有する攪拌型混合機で混合・混練して粒状化した後、
１００℃以下の温度で乾燥することにより製造される。

【００１０】本発明において、フェノール系樹脂はカー
ボン粒子と良好に分散することが要求されることから、
通常粉末状のものが使用される。したがって、一般には
フェノール系樹脂はいわゆるノボラック型フェノール系
樹脂が使用されるが、固形のレゾール型フェノール系樹
脂も使用することができる。またフェノール系樹脂は微
粒子のカーボンと均質に分散させることが望ましく、フ
ェノール系樹脂も比較的粒度の小さい粉末が使用され
る。本発明においては、フェノール系樹脂と微粒子のカ
ーボンとを均質に分散させるためにフェノール系樹脂と
カーボンとを攪拌型混合機で混合・混練するに先立ち、
たとえばボールミル、Ｖ型ブレンダーなどの混合機によ
り粉末状で十分に混合することが望ましい。

【００１１】本発明においては、フェノール系樹脂はカ
ーボン粒子の結合材としての機能を有するものであるか
らその使用量は組成物全体の半分以下で使用され、一般
的には１５〜３５重量部の範囲で使用されるが、２０〜
３０重量部が好適である。

【００１２】次に本発明におけるカーボンは粒径が１０
０μｍ以下で粒度分布が比較的揃った微粒子粉末が使用
される。カーボンの粒度分布が広く粒子径が大きい場合
には得られる成形材料の粒子形状のバラツキが大きくな
り均質な粒径を有するものが得られず成形品の外観が悪
くなり良好な成形品が得られない。

【００１３】カーボンの配合量は、組成物の用途、目的
等により適宜選択されるが、通常６５〜８５重量部の範
囲であり、さらには７０〜８０重量部が望ましい。ま
た、本発明に使用されるカーボンはフェノール系樹脂と
の濡れ性の点から吸油量は小さい方が望ましい。

【００１４】本発明の粒状フェノール系樹脂組成物の製
造に際しては、溶剤が使用される。この溶剤はフェノー
ル系樹脂と親和性を有する沸点が１００℃以下の低沸点
で揮散し易いものが使用される。このような溶剤として
は、たとえばメタノール、エタノール、などのアルコー
ル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類が挙
げられる。

【００１５】このような溶剤はカーボンとフェノール系
樹脂との混合物１００重量部に対して、１５〜３５％
（重量）の範囲で使用され、好ましくは２０〜３０％
（重量）で使用される。溶剤の使用量が上記範囲より少
ないときは粒状化操作を満足に行うことができず、得ら
れる粒子径のバラツキが大きく均質な粒径を有するもの
が得られない。また使用量が多すぎる場合も粒状化を満
足に行うことができずダンゴ状になったり、均質な粒径
を有するものが得られない。また粒状化後の乾燥に長時
間を必要としたりし好ましくなく、そのうえ製品の粒子
同士が付着し易く好ましくない。

【００１６】本発明では粒状化に際して回転羽根を有す
る攪拌型混合機が使用される。この種の混合機としては
ヘンシェルミキサーやスーパーミキサーが挙げられる。
本発明においては、回転数４００〜６００ｒ．ｐ．ｍの
低速回転攪拌混合機と１０００〜１５００ｒ．ｐ．ｍの
高速回転攪拌混合機とを併用することが望ましく、先ず
低速回転攪拌混合機で混合・混練し、ついで高速回転攪
拌混合機で混合・混練される。この混合・混練時間は低
速、高速合わせて数分間であり、低速および高速回転攪
拌混合機によるそれぞれの混合時間は使用されるカーボ
ン粉末の粒度、添加される溶剤の種類および添加量、ま
た樹脂の種類、樹脂／カーボンの配合割合などで適宜定
められるが、通常は低速、高速回転攪拌混合の合計で３
〜６分程度である。

【００１７】本発明においては攪拌型混合機で粒状化し
たのち乾燥されるが、この時の乾燥には恒温乾燥機が使
用され、温度は１００℃以下の温度で、通常は７０〜９
０℃が好適である。本発明におけるフェノール系樹脂は
熱硬化性樹脂であるから乾燥工程において高温に長時間
晒すことは成形材料に余分の熱履歴を与えることになり
好ましくなく、乾燥時間は乾燥温度との関係、あるいは
溶剤の含有量等を考慮して決められるが、一般的には１
時間程度が好適である。

【００１８】本発明におけるフェノール系樹脂は、フェ
ノール性水酸基を有する芳香族化合物、具体的にはフェ
ノール、クレゾール、キシレノール、アルキルフェノー
ル、レゾルシノールなどのフェノール性化合物と、ホル
ムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラホルムアルデヒ
ド、フルフラール、環状ホルマールなどのアルデヒド類
とを酸性触媒あるいはアルカリ性触媒の存在下に縮合反
応して得られる合成樹脂、もしくはこれらの樹脂の変性
樹脂、さらには他の熱硬化性樹脂、たとえばエポキシ樹
脂、アミノ樹脂などとの共縮合反応させた樹脂、また一
部熱可塑性樹脂あるいは他の樹脂とのポリマーアロイな
どをあげることができる。通常はいわゆるフェノール樹
脂が一般に使用される。本発明において使用されるフェ
ノール系樹脂は、レゾール型あるいはノボラック型の固
形状樹脂が使用される。

【００１９】本発明の組成物には、硬化剤、離型剤や、
さらに所望に応じてクレー、タルク、マイカなどの無機
系充填剤等を、本発明組成物の特性を損なわない範囲で
少量添加することができる。

【００２０】以下に本発明の実施例を挙げ本発明を具体
的に説明する。以下において「部」は「重量部」、
「％」は「重量％」を示す。また、組成物中の水分の測
定は所定温度、減圧下に一定時間処理した後の重量減少
率から算出した値である。

【００２１】実施例１ 粒度１００μｍ以下の粉末状カーボンとノボラック型フ
ェノール樹脂粉末（硬化剤１４％（樹脂に対して）含
有）を７５／２５（重量比）でボールミルにより１時間
粉砕、混合した後、該混合物にメタノール２５部を添加
しながら羽根の回転数５００ｒ．ｐ．ｍの低速回転およ
び１２００ｒ．ｐ．ｍの高速回転ヘンシェルミキサーで
合計約５分間攪拌混合、混練して造粒した。得られた造
粒物を８０℃の熱風循環式乾燥機で約１時間乾燥し粒径
２ｍｍ以下の粒子が９７％の均質なカーボン／フェノー
ル樹脂組成物を得た。組成物中の水分は１．５％であっ
た。なお、水分含有率は５６℃、３ｍＨｇ減圧下、４時
間処理後の値から算出した。上記のカーボン／フェノー
ル樹脂組成物を圧縮成形した成形品の物性を表１に示
す。

【００２２】実施例２ 実施例１において、カーボン／フェノール樹脂の比率を
８０／２０（重量比）とし、メタノールを３０部使用し
た以外は、実施例１と同様に行い粒子形状が均質な（粒
径２ｍｍ以下９６％）カーボン／フェノール樹脂組成物
を得た。実施例１と同様の条件で測定した組成物中の水
分は１．６％であった。上記のカーボン／フェノール樹
脂組成物を圧縮成形した成形品の物性を表１に示す。

【００２３】実施例３ 粒度５０μｍ以下の微粉末カーボンを使用し、カーボン
／フェノール樹脂の比率を７０／３０（重量比）とし、
メタノールを２０部使用した以外は、実施例１と同様に
行い粒子形状が均質な（粒径２ｍｍ以下９８％）カーボ
ン／フェノール樹脂組成物を得た。実施例１と同様の条
件で測定した組成物中の水分は１．４％であった。上記
のカーボン／フェノール樹脂組成物を圧縮成形した成形
品の物性を表１に示す。

【００２４】実施例４ 固形状レゾール型フェノール樹脂粉末を使用し、カーボ
ン／フェノール樹脂の比率を８０／２０（重量比）と
し、溶剤としてメチルエチルケトン２５部を使用し、乾
燥温度を９０℃とした以外は実施例１と同様に行い粒子
形状が均質な（粒径２ｍｍ以下９６％）カーボン／フェ
ノール樹脂組成物を得た。実施例１と同様の条件で測定
した組成物中の水分は１．５％であった。上記のカーボ
ン／フェノール樹脂組成物を圧縮成形した成形品の物性
を表１に示す。

【００２５】比較例１ カーボン／フェノール樹脂の比率を６０／４０（重量
比）とした以外は、実施例１と同様に行いカーボン／フ
ェノール樹脂組成物を得た。得られた組成物は粒径が全
体として粗大であった。また実施例１と同様の条件で測
定した組成物中の水分は３．６％であった。上記のカー
ボン／フェノール樹脂組成物を粉砕して圧縮成形して成
形品としたが外観不良で良好な成形品は得られなかっ
た。

【００２６】比較例２ カーボン／フェノール樹脂の比率を９０／１０（重量
比）とした以外は、実施例１と同様に行いカーボン／フ
ェノール樹脂組成物の造粒化を行ったが良好な粒状物は
得られなかった。また実施例１と同様にして測定した組
成物中の水分は１．０％であった。上記のカーボン／フ
ェノール樹脂組成物は流動性（流れ値）が悪く成形不可
能であった。

【００２７】比較例３ 粒度分布が幅広く平均粒径が１２０μｍである粉末カー
ボンを使用し、カーボン／フェノール樹脂の比率を７５
／２５（重量比）とし実施例１と同様にしてカーボン／
フェノール樹脂組成物の造粒化を行ったが得られた組成
物は粒径のバラツキが大きく均質な粒径のカーボン／フ
ェノール樹脂組成物は得られなかった。なお実施例と同
様に測定した組成物中の水分は１．８％であった。上記
のカーボン／フェノール樹脂組成物を圧縮成形して成形
品としたが外観が悪く良好な成形品は得られなかった。 （以下余白）

【００２８】

【表１】

【００２９】各物性は下記により測定した。

【００３０】製品（造粒物）の粒径： 分析篩を使用。

【００３１】流れ値（円板式流れｃｍ） ：平行円板
（金型）を使用し、所定温度、圧力、時間及び材料投入
量で圧縮成形し成形した円板の径。

【００３２】成形性および外観：ＪＩＳ Ｋ６９１５に
準じて圧縮成形品の充填性、外観を目視で観察。

【００３３】比重（ｇ／ｃｍ³)、曲げ強さ (ｋｇｆ／ｍ
ｍ³)、体積固有抵抗値( Ω-cm)はＪＩＳに準じて測定し
た。

【００３４】

【発明の効果】本発明のカーボン／フェノール系樹脂組
成物は、微粉の発生もなく取扱性がよく、粒径が均質で
あり計量性に優れており、射出成形、トランスファー成
形あるいは圧縮成形などの成形材料として好適であり、
表面が平滑で光沢性に優れ、そのうえ導電性を有するな
どカーボンが示す物性を有する成形品を与えることがで
きる。また本発明に係る組成物は主成分がカーボンであ
ることからカーボン材料の前駆体として使用することが
できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒径１００μｍ以下の粉末状カーボン８５
   〜６５重量部とフェノール系樹脂１５〜３５重量部とか
   らなり、水分含有率が２％以下で粒径２ｍｍ以下の粒子
   が９５％以上（重量）である均質な粒径を有するカーボ
   ン／フェノール系樹脂組成物。
2. 【請求項２】粒径１００μｍ以下の粉末状カーボン８５
   〜６５重量部とフェノール系樹脂１５〜３５重量部と
   を、フェノール系樹脂と親和性を有する沸点が１００℃
   以下の低沸点溶剤を添加しながら攪拌羽根を有する攪拌
   型混合機で混合・混練して粒状化した後、１００℃以下
   の温度で乾燥することを特徴とする均質な粒径を有する
   カーボン／フェノール系樹脂組成物の製造方法。
3. 【請求項３】フェノール系樹脂と親和性を有する溶剤
   は、沸点が１００℃以下のアルコールまたはケトンであ
   る請求項２の製造方法。
4. 【請求項４】フェノール系樹脂と親和性を有する溶剤の
   使用量が粉末状カーボンとフェノール系樹脂との混合物
   １００重量部に対して、１５〜３５重量部である請求項
   ２の製造方法。