JPS6173721A - 注型用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は注型用エポキシ樹脂組成物に関し、更に詳しく
は、硬化物の耐りラ′ツ・り性及び強度並びに組成物の
低収縮性が優れると共に、流動性も良好な注型用エポキ
シ樹脂組成物に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

今日、エポキシ樹脂組成物は注型時の収縮が少なく、硬
化物の強度が良い点が注目され、注型品もしくは成形品
として広く用いられているが、注型操作を容易にするた
め低粘度のエポキシ樹脂組成物が要求されている。

従来より、成形材料又は注型材料に繊維質晃填材を配合
すると、得られる硬化物の低収縮性、耐クランク性、強
度等を改善できることが知られている。−般に繊維の配
合量に比例してこれらの特性は向上するが、逆に組成物
の粘度は著しく増加し、特に注型材料においては流動性
が極度に低下し、金型への注入が不可能となる。このた
め、繊維の配合量が極めて限定され、添加効果が全く期
待できなくなる。

そこで、プラスチック分野において材料の強度と組成物
の低粘度を同時に具備する樹脂の研究噛開発が進められ
た結果、次のような提案が行われている。

熱可塑性樹脂の分野では、成形時の供給特性を良好にす
るため、通常使用されるチョツプドストランドに比べ繊
維長がさらに短い繊維を配合した樹脂が知られている。

しかしながら、この供給特性とは、いわゆる射出成形時
のホッパーから１のフィード性を示し、注型材料の流動
性の概念とは全く異にする。また、特開昭５８−１６８
６１９号では。

「ガラス繊維切断物は、高粘度のゴム質ポリマーに対し
て、加熱硬化時の流れ性を良くする働きを有し、シール
性、作業性に好結果を与え、また接着界面での気泡の発
生を防止して塗膜の剥離原因となる欠陥を消失するのに
有効に機能する」旨が開示されている。しかしながら、
本発明者らの実験によれば、エポキシ樹脂に単独でガラ
ス繊維切断物を配合しても、該繊維の配合量に比例して
組成物の粘度が著しく上昇することが判明した。即ち、
該公報に記された流動性の改良効果は、ガラス繊維切断
物のみによるものではなく、それと硬化剤との組合せに
よって発胡１されるものと思われる。しかし、組合せに
よる流動性の改良効果は微弱であり、また、ガラス繊維
切断物は繊維長が非常に短いと言っても繊維である以上
、少量添加してもかなシの粘度上昇を招くため、上記組
成物は通常の注型材料として使用することが望めない。

したがって、当業界においては、注型操作時の作業性の
改良を図シつつ、多量の繊維を含有すると共に低粘度の
注型用エポキシ樹脂組成物の出現が切望されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、線維質充填材を多量に配合しても粘度の上昇
を招くことがなく、しかも耐クラツク性、強度及び低収
縮性が優れた硬化物を与えることができる注型用エポキ
シ樹脂組成物の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは、上記の事情に鑑み、鋭倉研究した結果、
特定の形状をもつ繊維切断物と、特定の粒度分布粉粒体
とを適度の分子量分布を有するエポキシ樹脂に加えて用
いると、組成物の粘度が劇的に低下することを見出し、
この発明を完成するに到ったものである。すなわち、本
発明は粘度の上昇をもたらす２つの充填剤を一緒に用い
ると粘度が低下するという新しい現象を利用することに
よシ、従来注型材料に繊維の使用が不可能であったもの
を可能とし、その結果強度、耐クラツク性、低収縮性、
作業性を同時に満足する注型用エポキシ樹脂組成物の開
発に成功したものである。

このような特性を有する本発明の注型用エポキシ樹脂組
成物は、 （ａ）　　分子内に２個以上の末端エポキシ基を有し、
重量平均分子量が３５０〜１．０００のエポキシ樹脂及
びその硬化剤； （ｂ）　　直径３〜２０μｍ、長さ３〜１，５００ｆｉ
ｍ　　の分布を有する無機質繊維切断物； （ｃ）　　粒径１０μｍ以下が９０重量−以上で、かつ
粒径５μｍ　以下が５０重量−以上の粒度分布を有する
無機質粉粒体からなり、（ロ）及び（ｃｙ）成分の総配
合量が（ａ）成分１００容量部に対して４０〜１５０容
景部であυ、ｆｂ）成分と（ｃ）成分との配合比が容量
比で（ｂｌ／　（ｂ　＋ｃ　）　＝　０．２〜０．８で
あることを特徴とする。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明に用いられるエポキシ樹脂とは、分子内に２個以
上の末端エポキシ基を有し、重量平均分子量が３５０〜
１，０００であるものをいう。これに対し、分子内に１
個の末端エポキシ基しか有さないもののみを用いた場合
は、機械的特性、耐熱性、電気特性などの面で十分な物
性を有する硬化物が得られない。また、重量平均分子量
が３５０未満の場合は、硬化後の架橋密度が高くなシす
ぎて耐クラツク性を著しく損い、繊維切断物（ｂ）の添
加効果が十分に発揮されず、しかも注型材料の粘度が低
すぎるため硬化過程で充填材の沈降を起すなどの問題が
ある。一方、重量平均分子量が１，０００を超えると、
溶融させるのに高温を要し、硬化剤を配合させた場合の
ポットライフが極めて短かくなる他、注型材料の粘度が
著しく高くなって注型作業が極めて困難になる。

本発明エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、エピコ
ート８２８．エピコー）１００１．エピコ−）１０４０
（以上、油化シェルエポキシ社製。

商品名）、０Ｙ−２６０、ＧＹ−６０７１、ＣＴ−２０
０（以上、テパ・ガイギー社製、商品名）等のビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂；水添ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂などをＭげることができる。こ
れらのエポキシ樹脂は、１ａＩ又は２種以上混合して用
いられる。

なお、本発明の効果を損わない程度にモノエポキシ樹脂
、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂などの反応
性希釈剤を適宜添加することができる。これらの樹脂を
加えた場合は、全てのエポキシ樹脂（本発明にかかるエ
ポキシ樹脂以外の樹脂成分も含む）と硬化剤とを合わせ
た総［１００容量部に対して、（ｂ）及び（ｃ）成分を
４０≦（ｂ）　＋　（ｃ）≦１５０１５０容量囲内で加
える。

本発明に使用される硬化剤は、通常、エポキシ樹脂の硬
化剤として公知のものであればいかなるものであっても
よい。この硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、ヘ
キザヒドロ無水フタル酸。

テトラヒドロ無水フタル酸、メチルーヘキザヒドロ無水
フタル酸、メチル−テトラヒドロ無水フタル酸、メチル
−無水ナソック酸、ドデセニル無水コハク酸、無水ピロ
メリット酸等の酸無水物；トリエチレンテトラミン、メ
タフェニレンジアミン、トリス（ジメチルアミノメチル
）フェノール等のアミン類；ソシアンソアミド；三フッ
化ホク衆−アミン錯体；イミダゾール吟が挙げられ、こ
れらから成る群より選ばれる１種もしくは２種以上の混
合系で使用される。硬化剤はエポキシ樹脂に対し、重量
比で通常８〜１２０重量−の範囲内で配合される。

本発明Ｋｇ用される＃ｐＩ質繊維切断物は、直径が３〜
２０μｍ、好ましくは９〜１３μｍであり、長さが３〜
１５００μｍ、好ましくは１０〜１０００μｍの分布を
有する繊維である。繊維の直径及び長さが上記【７た範
囲を外れる場合は、粘度の低下現象がみられない。本発
明の無機質繊緋切断物としては、樹脂の機械的強度等の
向上を図るため使用されているものであればいかなるも
のであってもよく、例えばミルド７アイパー（商品名、
旭７アイパーグラス社製）、マイクログラスサーフエス
トランド（商品名、日本板硝子社製）、ガラスカットフ
ァイバー（商品名、富士ファイバーガラス社製）、アル
ミナ繊維、がロン繊維、炭化ケイ素繊維、金属ホイスカ
ー等の繊維切断物が挙げられる。

本発明に使用される粉粒体は粒径ｌＯμｍ　以下が９０
重量％以上かつ粒径５μｍ　以下が５０重量−以上の粒
度分布（積算分布）を有する粉粒体である。粉粒体の粒
径が上記した範囲を外れる場合には、繊維と併用すると
き生ずる粘度の低下効果が得られなくなる。この無機質
粉粒体としては、公知の無機質粉粒体であればいかなる
ものであってもよく、例えばクリ力、アルミナ、タルク
、炭酸カルヅウム、クレイ、水酸化アルミニウム、硫酸
バリウム、二酸化チタン等が挙げられる。

本発明に使用される上記の繊維（ｂ）と粉粒体（ｃ）の
使用量は、樹脂と硬化剤の合計量１００容量部に対して
、（ｂ）　＋（ｃ）＝　４０〜１５０容量部、好ましく
は６０〜ＺＯＯ容髪部である。４ｏ容量部未満の場合は
、収縮率、ｉｉ４クラック性、強度に関する添加効果が
微弱であ）、また１５０容量部を超えると粘度が高くな
シすぎ注型材料として適さなくなる。更に、繊維（ｂ）
と粉粒体（ｃ）との配合比は容量比テ（ｂ）　／　（ｂ
　＋　ｃ　）　＝　０．２〜０．８、好ましくは０．４
〜０．７の範囲内である。組成物を注型して得られる硬
化物の機械的強度、耐クランク性、収縮率等の物性面か
らは、（ｂ）成分の配合割合が多い程良好であるが、０
．８を超えると粘度が高くなシすぎ、注型材料としては
適さなくなる。また、０．２未満では、（ｂ）成分の添
加効果が低く、物性面での向上が僅少であるばかシでな
く、組成物の粘度が高くなシすぎ、注型材料としては適
さなくなる。

なお、配合比を０．４〜０．７に調整した場合は、粘度
を最も低い状態にすることができるため好ましい。

本発明の注型用エポキシ樹脂組成物は、さらに、本発明
による効果を損なわない範囲内で、必要に応じ、一般の
注型用エポキシ樹脂組成物に用いられる粒径の７リカ、
アルミナタルク、炭酸カルシウム、クレイ、二酸化チタ
ン等の充填材、（ここにいう充填材とは、（ｃ）成分よ
シも粒径が大きいものを意味する）、有機、無機の着色
剤、シランカップリング剤等の表面処理剤、イミメゾー
ル系、三級アミン系、金属錯体系等の硬化促進剤等の添
加剤を配合しても良い。

本発明の注型用エポキシ樹脂組成物の製造方法は、通常
、樹脂組成物の製造方法に適用されている方法であれば
、格別限定されない。この方法の一具体例としては、本
発明の成分である原料を所定量、万能混合機等の混合器
に投入し、混合撹拌して得られる。ついで、成形するた
めには、得られた組成物を、十分混合脱気後、金型に注
入し、例えば、１３０℃で３時間、さらに１５０℃で１
５時間放置して硬化せしめればよい。

〔発明の効果〕

本発明の如く、特定の分子量分布を有するエポキシ樹脂
に、特定形状の無機質繊維と特定の粒度分布の無機質粉
粒体を用いた場合は、組成物の粘度が劇的に低下するた
め、繊維質充填材を多量に配合することができる。した
がって、注型作業性を何ら損うことなく、硬化物の耐ク
ラツク性、低収縮性、強度等の物性を著しく改善するこ
とが可能になるため、その注型用樹脂組成物としての工
業的価値は極めて大である。

〔発明の実施例〕

重量平均分子量が約３８０（エポキシ当量１９０、商品
名エピコート８２Ｂ）、約７５０（エポキシ当量４００
、商品名アラルダイトＣＴ−２００）、約９００（エポ
キシ当量４７５、商品名工ピコ−）１００１）及び約１
６００（エポキシ当量９２５、商品名エピコート１００
４）のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名エピコ
ートのものは油化シェルエポキシ社製、商品名アラルダ
イトのものはテバ・ガイギー社製）；平均分子量が約２
５２（エポキシ当量１３４．商品名ＥＲＬ−４２２１゜
ＵＣＣ社製）及び約２６６（エポキシ当量１５６、商品
名アラルダイトＣＹ−１７５．テパ・がイギー社製）の
脂環式エポキシ樹脂；無水フタル酸、メチル−テトラヒ
ドロ無水フタル酸、ベンジルジメチルアミン、ガラス繊
維切断物（平均長さ５０〜６０μｍ、直径１３μｍ　）
　　ｉ並びに、平均粒径２．４μｍ（粒径５μｍ以下約
７６重量％）、平均粒径０．９８μｍ　（粒径５μｍ　
以下約９９重量％）及び平均粒径１０μｍ（粒径１０μ
ｍ以下約４３重量％）のシリカ粉粒体を用いて、それぞ
れ表に示す組成比に配合し、本発明組成物（実施例１〜
４）と比較例組成物（比較例１〜５）を調整した０ 前記実施例および比較例組成物を十分混合脱気後、所定
の金型へ真空注型し、１３０℃で３時間、更に１５０℃
で１５時間加熱して硬化させ、耐クラツク性、引張シ強
さ、線膨張係数及び収縮率の測定用試料を作製し、表に
示す試験結果を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）分子内に２個以上の末端エポキシ基を有し、重量
   平均分子量が３５０〜１，０００のエポキシ樹脂及びそ
   の硬化剤； （ｂ）直径３〜２０μｍ、長さ３〜１，５００μｍの分
   布を有する無機質繊維切断物； （ｃ）粒径１０μｍ以下が９０重量％以上で、かつ粒径
   ５μｍ　以下が５０重量％以上の粒度分布を有する無機
   質粉粒体からなり、（ｂ）及び（ｃ）成分の総配合量が
   （ａ）成分１００容量部に対して４０〜１５０容量部で
   あり、（ｂ）成分と（ｃ）成分との配合比が容量比で（
   ｂ）／（ｂ＋ｃ）＝０．２〜０．８であることを特徴と
   する注型用エポキシ樹脂組成物。