JPS6173722A - 注型用エポキシ樹脂組成物の製造方法 - 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の製造方法に関し、
更に詳しくは、ガラス短繊維を高密度に充填しても、組
成物の粘度が低く、良好な流動性を有する注型用エポキ
シ樹脂組成物の製造方法に関する。

〔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充填材を配合
すると、得られる硬化物の低収縮性、耐クラツク性、強
度等を改善できることが知られている。一般に繊維の配
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・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
る丸め、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５８−１６８６
１９号では、「ガラス鰺、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
合せによって発現されるものと思われる。しかし１組合
せによる流動性の改良効果は微弱であシ、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を製造し得る方法の出現が切
望されていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、繊維質充填材を高密度に配合しても粘
度の上昇を招かず、注型操作時の作業性が良好な注型用
エポキシ樹脂組成物の製造方法を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、ガラス短繊維及び無
機質充填材を含む注型用エポキシ樹脂組成物の製造方法
において。

ガラス短繊維として直径３〜２０１μｍ、長さ３〜１５
００μｍ　の分布を有するものを用い、無機質充填材と
して粒径１０μｍ以下が９０重量％以上でかつ粒径５μ
ｍ以下が５０重量％以上の粒度分布を有するものを用い
、ガラス短繊維と無機質充填材とを予め混合した後、該
混合物をエポキシ樹脂に配合するか、あるいはガラス短
繊維と無機質充填材とをそれぞれ同時にエポキシ樹脂に
配合することを特徴とする。

更に詳しくは１本発明は、特定形状のガラス短繊維及び
特定粒径の無機質充填材を用い、更にこれら繊維及び充
填材を混合物として又はそれぞれを同時にエポキシ樹脂
に配合することを最大の特徴とする。

以下、更に詳細に本発明を説明する。

本発明に使用されるエポキシ樹脂は、通常の注型用途に
用いられるエポキシ樹脂として公知のものであればいか
なるものであっても良く、特に限定されない。具体的に
は例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノー
ルノボラツクエポキシ樹脂、クレゾールノデラツクエボ
キシ樹脂、多価アルコールやポリアルギレンオキ７ドか
ら得られる脂肪族エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、ヒダントイン型エボ牟７樹脂、水添ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、グリフジルエステル型エポ
キシ樹脂、シクロヘキセンオキシドを含むエポキシ樹脂
等が挙げられ、これらの中から選ばれる１種又は２種以
上を伴用して用いられる。

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ｉｔ、、無水７タル酸
、へキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、メチル−へキサ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−無水ナヅンク酸、ドデ
セニル無水コハク酸、無水ピロメリット酸吟の酸無水物
；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）フヱノール等のアミン
類；ジクアンジアミド；三フフ化ホウ素−アミン錯体；
イミダゾール等が挙げられ、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。

本発明に使用されるガラス短繊維は直径が、通常、３〜
２０μｍ、好ましくは９〜１３μｍ　であり、長さが通
常、３〜１５００μｍ１好ましくは１０〜１０００μｍ
　の分布を有するｉ維である。繊維の直径及び長さが上
記した範囲を外れる場合は、粘度低下現象がみられない
ため好ましくない。ガラス短繊維の具体例としては例え
ば、ミルドファイバー（商品名、旭ファイバーグラス社
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）等が挙げられる。

本発明に使用される無機質充填材は１粒径１０□　μｍ
以下が９０重ｔＬｓ以上かつ粒径５μｍ以下が５０重′
Ｊ！：％以上の粒度分布（積算分布）を有する粉粒体で
ある。粉粒体の粒径及び割合が上記した範囲を外れる場
合には、粘度の低下効果がないため好ましくない。この
無機質充填材は、公知の無機質充填材であればいかなる
ものであってもよく、例えばシリカ、アルミナ、タルク
、炭酸カルシウム。

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。

本発明にかかる注型用樹脂組成物は、従来と異シ、以下
の如き配合方法で製造される。即ち、従来は、ガラス短
繊維と無機質充填材とをそれぞれ別々に順次エポキシ樹
脂に配合していたが、この方法では添加物の配合量に比
例して樹脂組成物の粘度が著しく上昇し混合不可能とな
る。したがって、本発明においては、ガラス短繊維及び
無機質充填材を予め混合した後、該混合物をエポキシ樹
脂に配合するか、あるいはガラス短繊維と無機質充填材
とをそれぞれ単独で同時にエポキシ樹脂に配合する。配
合方法をこのようにした場合は、樹脂組成物の粘度上昇
を回避することができ、混合撹拌が容易になって、注型
操作時の作業性が向上する。その理由は明らかではない
が、本発明の如き配合方法において、特定の７／ｄ比（
長さと直径の比）を有するガラス短繊維と特定の粒度分
布を有する無機質充填材とを併用すると、繊維及び充填
材の自己会合が大幅に低減化され、均一分散が達成され
ることによｐ、粘度の上昇が避けられるものと考えられ
る。なお、繊維及び充填材を樹脂に配合する速度は、従
来と同様でよいが、できるだけ少量ずつ加えることが好
ましい。また、加え方は、連続的でも断続的であっても
よい。更には。

ガラス短繊維及び無機質充填材について、その一部を混
合物として配合し、残部をそれぞれ単独で同時に配合し
てもよい。

ガラス短繊維及び無機質充填材の総記合量は、エポキシ
樹脂１００重量部に対して通常１００〜８００重量部、
好ましくは２００〜７００重量部である。１００重量部
未満の場合は注型時の収縮を少くし、更には硬化物の耐
クランク性及び強度を向上せしめるという点で添加効果
が微弱になり。

また８００重責部を超えると粘度が高くなりすぎ注型材
料としては適さない。更に、ガラス短繊維（ａ）と無機
質充填材（ｂ）との配合比は、格別限定されないが、容
量比で０．４≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０．７とすることか好
ましい。この範囲内のとき、組成物の粘度は最も低い状
態になるため、作業性の面からは理想的である。しかし
ながら、一般的には粘度の他に、収縮率、コスト及び硬
化物の耐クラツク性、強度を考慮した上で配合比を決定
すべきである。

なお、樹脂に繊維及び充填材を加えるに際しては、樹脂
及び両添加剤を双方とも加温し、樹脂を溶融状態にして
混合することが好ましい。かかる場合は撹拌混合が容易
になり、繊維及び充填材を樹脂中に均一に拡散せしめる
ことができる。硬化材の配合はどの時点でもよいが、樹
脂組成物のポットライフを考慮すれば繊維及び充填材を
配合した後であることが好ましい。

本発明においては、更に必要に応じて、作業性を良好に
するための分子中にエポキシ基を一個含有する反応性希
釈剤、硬化時間を短縮するための硬化促進剤、更には離
型剤、着色剤、流れ性改良剤、表面処理剤等の公知の添
加剤を配合しても良い。また、本発明の効果を損わない
範囲内で、注型用エポキシ樹脂に添加配合する前記以外
の公知の充填材を適宜配合しても良い。これらの添加剤
又は充填剤は、本発明にかかるガラス短繊維及び無機質
充填材を樹脂に加える時点の前後いずれに配合してもよ
い。

〔発明の効果」 本発明の製造方法によれば、ガラス短繊維を高密度に配
合しても樹脂組成物の粘度上昇を招くことがなく、良好
な流動性を有する注型用樹脂組成物を製造することがで
きる。このため、かかる樹脂組成物を用いた場合は、注
型作業が著しく向上する。また、ガラス短繊維の高密度
充填が可能になったため、従来よりも組成物の収縮率が
低下し、更には耐クランク性及び強度が一層優れた硬化
物を得ることができるようになった。したがって、本発
明製造方法の工業的価値は極めて大であるといえる。

〔発明の実施例〕

実施例１〜２ エボキ７当ｉｉ４００のビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂（商品名アラルダイ）ＣＴ−２００，ｆパ・ガイギー
社製）、エポキシ当量１５６の脂環式エポキシ樹脂（商
品名アラルダイ）ＣＹ−１７５，テパ・ガイギー社製）
、無水フタル酸、ガラス短繊維（直径１３μｍ、平均長
さ５０〜６０μｍ）並びに平均粒径２．４μｍ（粒径５
μｍ以下約７６重量％）及び平均粒径０．９８μｍ（粒
径５μｍ以下約９９重量％）の２種類のシリカ粉末を用
いた。

予め■三英製作所製万能混合機（５ＤＭＶ）　中で１５
０℃に加熱溶融した状態のエボキン樹脂混合液に、予め
ガラス短繊維とシリカ粉末′１＆：ｌｌＯ℃にて加熱混
合した充填材を適量づつ添加し撹拌混合した。繊維及び
粉末を全量添加終了した後、１５０℃にて２時間撹拌混
合した。この時の粘度は４５および３８ボイズであった
。ついで、同温度で１時間真空脱気した後、無水７ター
ル酸を添加した。

１０分間真空撹拌後、所定の金型へ注入し、１３００Ｃ
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
定用試料を作製した。結果を表に示す。

実施例３ 実施例１と同一のガラス短繊維２５０重量部及び平均粒
径０．９８μｍのシリカ粉末１５０重量部を５対３の割
合でそれぞれ同時に少量づつ添加したこと以外は実施例
１と同様にして試料を作製した。

結果を表に示した。、 比較例１〜３ ガラス短繊維のみ（比較例１）、平均粒径２．４μｍの
シリカ粉末のみ（比較例２）及び平均粒径１０μｍ（粒
径１０μｍ以下４３重量％）の７リカ粉末のみ（比較例
３）を加えたこと以外は、実施例１と同様にして組成物
を調整し、硬化剤添加前の粘度１組成物の流動性及び諸
物性を調べた。結果を表に示した。比較例１の粘度は４
５０ボイズと撹拌混合できる程度であったが繊維どおし
のからマシ合いが多く、流動性を示さなかった。比較例
２は粘度が高すぎ、混合することができなかった。

比較例４ 実施例３と同一組成比の樹脂組成物を調整するに際して
、最初Ｋ　７１Ｊ力粉末を全量添加し、次いでガラス短
繊維を添加し始めたが、ガラス短繊維を約半分程度添加
した時点で組成物の粘度が著しく上昇し、いわゆる６ま
まこ状”となって撹拌不能になった。

比較例５ 実施例３と同一組成比の樹脂組成物を調整するに際して
、最初にガラス短繊維を全量添加し、次いでシリカ粉末
を添加し始めたが、シリカ粉末を約１７３程度添加した
時点で組成物の粘度が著しく上昇し、撹拌不能になった
。

以上の実施例及び比較例について組成及び試験結果を一
括して掲載した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エポキシ樹脂、硬化剤、ガラス短繊維及び無機質充填材
   を含む注型用エポキシ樹脂組成物の製造方法において、 ガラス短繊維として直径３〜２０μｍ、長さ３〜１５０
   ０μｍの分布を有するものを用い、無機質充填材として
   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ものを用い、ガ
   ラス短繊維と無機質充填材とを予め混合した後、該混合
   物をエポキシ樹脂に配合するか、あるいはガラス短繊維
   と無機質充填材とをそれぞれ同時にエポキシ樹脂に配合
   することを特徴とする注型用エポキシ樹脂組成物の製造
   方法。