JPWO2019097824A1 - バルクモールディングコンパウンド及びそれを用いてモーターを封止する方法 - Google Patents

バルクモールディングコンパウンド及びそれを用いてモーターを封止する方法 Download PDF

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Abstract

(A)不飽和ポリエステル、(B)重合性単量体、及び(C)強化繊維を含むバルクモールディングコンパウンドであって、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(A)不飽和ポリエステルを25〜75質量部含み、(B)重合性単量体が、(b1)ビニルトルエンを含み、スチレン及びジアリルフタレートを含まない、バルクモールディングコンパウンド。

Description

本発明は、バルクモールディングコンパウンド及びそれを用いてモーターを封止する方法に関する。
従来のバルクモールディングコンパウンド(以下、「BMC」と略記することがある)の多くは、重合性単量体としてスチレンを使用している。しかし、スチレンは、樹脂組成物及びその硬化物から放散され、臭気を発生することが知られている。近年、スチレンは環境や人体への悪影響が問題とされ、悪臭防止法の特定悪臭物質として規制の対象となり、自治体の条例による規制が始まっている。また、スチレンを使用したBMCの製造工程又は成形加工工程で使用する各種機器類及び建屋、その保管倉庫等には、防爆設備化が必要であった。
この規制に対応するため、成形品が使用される温度より高温で成形品の後硬化を予め行うことでスチレンを強制的に揮散させ硬化物中に残存するスチレンを放出させる方法、特定のラジカル重合型熱硬化性樹脂用硬化剤を用いることで硬化物中に未反応のスチレン等の不飽和単量体が残留することを抑制する方法(特許文献1を参照)等が挙げられる。
また、特許文献2には、ジアリルフタレートを重合性単量体として用いることで、不飽和ポリエステル樹脂成形材料及びその成形品からスチレンの放散がなくなるため、悪臭防止法対策として有効であるだけでなく、また、不飽和ポリエステル樹脂成形材料の引火点が大幅に向上するため、防爆設備化が不要となることが開示されている。
特開2007−146125号公報 特開2010−202812号公報
しかし、特許文献1に開示される方法では、スチレンの放散そのものをなくすことはできなかった。また、特許文献2に開示されるBMCを用いてモーター封止を行った場合、ジアリルフタレートの影響により封止したモーターのワイヤーコイルの被膜が徐々に劣化し、電気絶縁性能が著しく低下するという問題があった。
従って、本発明は、スチレンを配合した従来のバルクモールディングコンパウンドよりも引火点が高く、硬化物からスチレン等の特定悪臭物質の発生がなく、且つモーター封止を行ってもモーターのワイヤーコイルの被膜を劣化させることがないバルクモールディングコンパウンドを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、不飽和ポリエステルに、ビニルトルエンを特定の質量割合で配合し、且つスチレン及びジアリルフタレートを配合しないことで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下[1]〜[13]で示される。
[1](A)不飽和ポリエステル、(B)重合性単量体、及び(C)強化繊維を含むバルクモールディングコンパウンドであって、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(A)不飽和ポリエステルを25〜75質量部含み、(B)重合性単量体が、(b1)ビニルトルエンを含み、スチレン及びジアリルフタレートを含まないことを特徴とするバルクモールディングコンパウンド。
[2]モーター封止用である[1]に記載のバルクモールディングコンパウンド。
[3]前記(B)重合性単量体が、(b2)(メタ)アクリレートを更に含む[1]又は[2]に記載のバルクモールディングコンパウンド。
[4]前記(b2)(メタ)アクリレートが、2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する[3]に記載のバルクモールディングコンパウンド。
[5]前記(C)強化繊維が、ガラス繊維である[1]〜[4]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[6]前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(D)硬化剤を1〜7質量部含む[1]〜[5]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[7]前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(E)低収縮剤を10〜40重量部含む[1]〜[6]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[8]前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(F)無機充填材を200〜500重量部含む[1]〜[7]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[9]前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(G)離型剤を1〜20重量部含む[1]〜[8]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[10]前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、前記(C)強化繊維を15〜50質量部含む[1]〜[9]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンド。
[11][1]〜[10]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンドを用いてモーターを封止する方法。
[12][1]〜[10]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンドの硬化物を含む成形品。
[13][1]〜[10]のいずれかに記載のバルクモールディングコンパウンドを加熱・加圧して硬化させる工程を有する成形品の製造方法。
本発明によれば、スチレンを配合した従来のバルクモールディングコンパウンドよりも引火点が高く、硬化物からスチレン等の特定悪臭物質の発生がなく、且つモーター封止を行ってもモーターのワイヤーコイルの被膜を劣化させることがないバルクモールディングコンパウンドを提供することができる。
本発明のバルクモールディングコンパウンド(以下、「ビニルトルエン系BMC」と略記することがある)は、(A)不飽和ポリエステル、(B)重合性単量体としての(b1)ビニルトルエン、及び(C)強化繊維を必須成分として含み、スチレン及びジアリルフタレートを含まないものである。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「スチレン及びジアリルフタレートを含まない」とは、ビニルトルエン系BMC中のスチレン及びジアリルフタレートの含有量がそれぞれ0.1質量%以下であることを意味し、不純物等の他の成分と共に混入するものまでを排除するものではない。
[(A)不飽和ポリエステル]
本発明で使用される(A)不飽和ポリエステルは、多価アルコールと不飽和多塩基酸と必要に応じて飽和多塩基酸とを重縮合させて得られるものであれば、その種類は特に限定されるものではない。本発明で使用される(A)不飽和ポリエステルは、公知の合成方法により合成することができる。
(A)不飽和ポリエステルの原料として用いられる多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンタンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールA、グリセリン等が挙げられる。これらの中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンタンジオール、水素化ビスフェノールA及びビスフェノールAが好ましい。これらの多価アルコールは、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。
(A)不飽和ポリエステルの原料として用いられる不飽和多塩基酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸等が挙げられる。また、飽和多塩基酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘット酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラクロロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。これらの中でも、無水マレイン酸、フマル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸が好ましい。これらの不飽和多塩基酸及び飽和多塩基酸は、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。
(A)不飽和ポリエステルの重量平均分子量は、4,000〜35,000であることが好ましく、6,000〜20,000であることがより好ましく、8,000〜15,000であることが最も好ましい。(A)不飽和ポリエステルの重量平均分子量が4,000〜35,000であると、成形性がより一層良好となる。なお、本明細書において「重量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(昭和電工株式会社製Shodex GPC−101)を用いて下記条件にて常温で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて求めた値のことを意味する。
カラム:昭和電工製LF−804
カラム温度:40℃
試料:(A)不飽和ポリエステルの0.2質量%テトラヒドロフラン溶液
流量:1mL/分
溶離液:テトラヒドロフラン
検出器:RI−71S
(A)不飽和ポリエステルの不飽和度は、50〜100モル%であることが好ましく、60〜100モル%であることがより好ましく、70〜100モル%であることが最も好ましい。不飽和ポリエステルの不飽和度が50〜100モル%であると、成形性がより一層良好となる。(A)不飽和ポリエステルの不飽和度は、原料として用いた不飽和多塩基酸及び飽和多塩基酸のモル数を用いて、以下の式により算出可能である。
不飽和度(モル%)={(不飽和多塩基酸のモル数)/(不飽和多塩基酸のモル数+飽和多塩基酸のモル数)}×100
なお、(A)不飽和ポリエステルを合成した後の未反応の不飽和多塩基酸は、(B)重合性単量体に含めるものとする。
[(B)重合性単量体]
本発明で使用される(B)重合性単量体としては、(A)不飽和ポリエステルと共重合可能な重合性不飽和基を有する化合物であり、(b1)ビニルトルエンを必須成分とする。
<(b1)ビニルトルエン>
ビニルトルエンには、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン及びp−ビニルトルエンの三種類の異性体が存在し、これらは常温で液体のモノマーである。(b1)ビニルトルエンとしては、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン及びp−ビニルトルエンのいずれも使用することができ、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。(B)重合性単量体として(b1)ビニルトルエンを用いたビニルトルエン系BMCは、スチレンを用いた従来のBMCに比べて、樹脂組成物の引火点が高くなる。スチレンの引火点31℃に由来する従来のBMCの引火点が36℃前後であるのに対して、ビニルトルエンの引火点54℃に由来する本発明のビニルトルエン系BMCの引火点は、消防法に規定する第二類可燃性固体の中の引火性固体の閾値である40℃を完全に超えるものである。更に、(B)重合性単量体として(b2)(メタ)アクリレートを併用することで、樹脂組成物の引火点を更に高めることができる。その結果、BMCの製造工程又は成形加工工程で使用する各種機器類及び建屋、その保管倉庫等の防爆設備化が不要となり、BMCの保管量に規制がかからないという経済的効果を得ることができる。
<(b2)(メタ)アクリレート>
本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも1つ有するエステル化合物である。「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートから選択される少なくとも1種を意味する。上記した(b1)ビニルトルエンに加えて、(B)重合性単量体として(b2)(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。(b1)(メタ)アクリレートとしては、特に制限は無いが、BMCの引火点を高めて安全性をさらに向上することができるとともに、硬化物の架橋密度を大きくし、ガラス転移点を高くすることで幅広い温度域での使用に対応するという観点から、2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートを用いることが好ましい。2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート及びトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが好ましい。これらの(メタ)アクリレートは、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。
本発明のビニルトルエン系BMCにおいて、上記した(A)不飽和ポリエステルの配合量は、(A)不飽和ポリエステル(固形)と(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、25〜75質量部であることが必要であり、30〜70質量部であることが好ましい。(A)不飽和ポリエステルの配合量が25質量部未満であると、BMCを加熱・加圧する際の成形性が著しく低下する。一方、(A)不飽和ポリエステルの配合量が75質量部超であると、樹脂組成物の混練性が著しく低下し、BMCを調製することが困難である。
[(C)強化繊維]
本発明のビニルトルエン系BMCは、(C)強化繊維を必須として含む。強化繊維としては、例えばガラス繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。モーターを封止する際には、ガラス繊維が好ましい。ガラス繊維としては、繊維長3.0〜12.5mmのチョップドストランドガラスが好ましく、繊維長が3.0〜9.0mmであることがより好ましく、繊維長が3〜6mmであることが最も好ましい。(C)強化繊維は、繊維長の異なる二種以上を使用してもよい。(C)強化繊維の配合量は、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、15〜50質量部であることが好ましく、20〜45質量部であることがより好ましい。(C)強化繊維の配合量が15質量部以上であれば、成形品の強度が良好となる。一方、(C)強化繊維の配合量が50質量部以下であれば、成形時にBMCの流動性が良好となり、例えばモーターを封止する際にコイルを損傷することがない。
[(D)硬化剤]
本発明のビニルトルエン系BMCには、(D)硬化剤を配合してもよい。(D)硬化剤としては、有機過酸化物が好ましく、硬化条件、保存安定性等を考慮して適宜選択すればよい。(D)硬化剤としては、例えば、t−ブチルパーオキシオクトエート、ベンゾイルパーオキサイド、1,1ジ−t−ブチルパーオキシ3,3,5トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等を例示することができる。これらの(D)硬化剤は、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。(D)硬化剤の配合量は、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、1〜7質量部であることが好ましく、2〜5質量部であることがより好ましい。(D)硬化剤の配合量が1質量部以上であれば、成形時の硬化反応が均一に起こり、成形品の物性及び外観が良好となる。一方、硬化剤の配合量が7質量部以下であれば、ビニルトルエン系BMCの保存安定性が良好となり、取扱い性が向上する。
[(E)低収縮剤]
本発明のビニルトルエン系BMCには、(E)低収縮剤を配合してもよい。(E)低収縮剤としては、BMCにおいて一般に使用されているものを使用することができ、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、飽和ポリエステル、ポリカプロラクトン、スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体、スチレン−ジエン系ブロック共重合体等が挙げられる。これらの(E)低収縮剤は、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。(E)低収縮剤の配合量は、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、10〜40質量部であることが好ましく、15〜35質量部であることがより好ましい。(E)低収縮剤の配合量が10質量部以上であれば、得られる成形品の収縮率が小さく、良好な靱性を有するため成形品にクラックが発生しにくい。一方、(E)低収縮剤の配合量が40質量部以下であれば、熱可塑成分の分離等が起こらず、成形品の表面状態が極めて良好となる。
[(F)無機充填材]
本発明のビニルトルエン系BMCには、(F)無機充填材を配合してもよい。(F)無機充填材としては、強度性能や外観等の諸特性を損なわない限り、材質、形状等は特に限定されるものではないが、例えば、シリカ、アルミナ、マイカ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、石こう、硫酸バリウム、クレー、タルク等の無機粉末が挙げられる。これらの(F)無機充填材は、単独で使用してもよいし、又は二種以上を使用してもよい。(F)無機充填材の配合量は、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、200〜500質量部であることが好ましく、300〜400質量部であることがより好ましい。(F)無機充填材の配合量が200質量部以上であれば、BMCのベタツキが少なく、BMC製造時及び成形時の作業性が良好であるとともに、成形品の収縮率も小さいため製品の寸法精度が良好となる。一方、(F)無機充填材の配合量が500質量部以下であれば、成形時に流動性を十分に確保することができるため、例えば、モーターを封止する際にコイルを損傷することなく成形することができる。更に、(F)無機充填材の配合量が500質量部以下であれば、ウェルド合流部でのウェルドクラックが発生しにくい。また、(F)無機充填材の平均粒子径は、1〜100μmであることが好ましく、1〜50μmであることがより好ましく、1〜30μmであることが最も好ましい。(F)無機充填材の平均粒子径が1〜100μmの範囲内であると、(F)無機充填材の凝集の抑制と高充填の両立が可能である。なお、本明細書において、(F)無機充填材の平均粒子径とは、電子顕微鏡あるいは光学顕微鏡による観察像中の10個の粒子の粒子径を測定し、それを算術平均した値である。
[(G)離型剤]
本発明のビニルトルエン系BMCには、(G)離型剤を配合してもよい。(G)離型剤としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、シリコンオイル及び合成ワックス等を使用することができる。これらの離型剤は、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。(G)離型剤の配合量は、(A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、1〜20質量部であることが好ましく、5〜15質量部であることがより好ましい。(G)離型剤の配合量が1質量部以上であれば、成形時の離型性が良好で製品の生産性が良好とある。一方、(G)離型剤の配合量が20質量部以下であれば、離型剤が成形品の表面に残ることを防止できるため、成形品の外観及び封止したモーターのワイヤーコイルと樹脂組成物との密着性が良好となる。
なお、本発明のビニルトルエン系BMCには、上記の各成分に加えて、性能を損なわない範囲で各種添加剤を使用することができる。そのような添加剤としては、粒状、鱗片状又は繊維状の各種柄材、酸化チタン、カーボンブラック等の無機顔料や各種有機顔料、染料などの着色剤、低収縮剤の分離防止剤又は相溶化剤、減粘剤、重合禁止剤、増粘剤などがある。これら添加剤は、必要に応じて、単独で用いてもよいし、又は二種以上を使用してもよい。
以上のような成分によって構成される本発明のビニルトルエン系BMCは、バルクモールディングコンパウンドの製造において通常行われる方法、例えば、ニーダー等を用いて以下の条件で混練することで得ることができる。ジャケット温度を20〜50℃の範囲に設定した双碗式ニーダーに、(C)ガラス繊維を除く成分を投入し、蓋を閉じ、各成分が十分に分散しパテ状になるまで20〜60分間混練する。樹脂組成物がパテ化した後、蓋を開け、混練しながら(C)ガラス繊維を1〜2分間かけて徐々に投入し、規定量投入完了後、蓋を閉じ、5〜60分間かけて(C)ガラス繊維の集束が十分に解繊し、均一に分散するまで混練する。混練完了後、得られたBMCは、ポリエチレンフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムのラミネートフィルムやビニロンフィルムなどで包装する。
このようにして得られた本発明のビニルトルエン系BMCは、各種の成形手段に供することができる。例えば、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形により成形され、様々な成形品を得ることができる。特に、本発明のビニルトルエン系BMCは、白物家電製品、例えば、冷蔵庫、洗濯機、エアコン、掃除機などや、ハイブリッドカーや電気自動車、産業用製品などのモーター封止用のBMCとして有用であり、特定悪臭物質の発生がなく、モーターのワイヤーコイルの被膜を劣化させず、従来のBMCと遜色ない成形性、成形品外観及び成形品特性を有する成形品を提供することができる。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
[原料]
以下に示すものを使用した。
(A)不飽和ポリエステル
不飽和ポリエステル(昭和電工株式会社製「リゴラック(登録商標)M−500D」、無水マレイン酸とプロピレングリコールとのエステル、重量平均分子量:約13,000、不飽和度:100%)
(B)重合性単量体
ビニルトルエン(長瀬産業株式会社製)
エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)(共和社化学株式会社製「ライトエステルEG」)
トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)(共和社化学株式会社製「ライトエステルTMP」)
(C)ガラス繊維
チョップドストランドガラス(日本電気硝子株式会社製「ECS03B−173」、繊維長:3mm)
(D)硬化剤
t−ブチルパーオキシベンゾエート(TBB)(日油株式会社製「パーブチルZ」)
t−ブチルパーオキシオクトエート(TBO)(日油株式会社製「パーブチルO」)
(E)低収縮剤
スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体(SVA)(日油株式会社製「モディパーS501」)
(F)無機充填材
水酸化アルミニウム(昭和電工株式会社製「ハイジライトH−32」、平均粒子径:8μm)
(G)離型剤
ステアリン酸カルシウム(淡南化学工業株式会社製)
(その他)
ジアリルフタレート(株式会社大阪ソーダ製)
スチレン(旭化成ケミカルズ株式会社製)
[不飽和ポリエステル溶液の調製]
<不飽和ポリエステル溶液1の調製>
不飽和ポリエステル(固形)75質量部をフラスコに入れ、140℃で加熱融解した後に、ビニルトルエン25質量部を投入し、撹拌翼を200rpmで回転させ溶解し、不飽和ポリエステル溶液1を得た。得られた不飽和ポリエステル溶液1の粘度をBH型粘度計(東京計器株式会社製)を用い、25℃及び20rpmの条件で測定したところ、130dPa・sであった。
<不飽和ポリエステル溶液2の調製>
不飽和ポリエステル(固形)75質量部を80質量部に変更し、ビニルトルエン25質量部を20質量部に変更したこと以外は不飽和ポリエステル溶液1と同様の方法で、不飽和ポリエステル溶液2を得た。不飽和ポリエステル溶液2の粘度を、不飽和ポリエステル溶液1と同様に測定したところ、1,440dPa・sであった。
<不飽和ポリエステル溶液3の調製>
不飽和ポリエステル(固形)75質量部を50質量部、ビニルトルエン25質量部をエチレングリコールジメタクリレート50質量部に変更したこと以外は不飽和ポリエステル溶液1と同様の方法で、不飽和ポリエステル溶液3を得た。不飽和ポリエステル溶液3の粘度を、不飽和ポリエステル溶液1と同様に測定したところ、19dPa・sであった。
<不飽和ポリエステル溶液4の調製>
不飽和ポリエステル(固形)50質量部にスチレン50質量部を加えて不飽和ポリエステルを溶解させ、不飽和ポリエステル溶液4を得た。不飽和ポリエステル溶液4の粘度を、不飽和ポリエステル溶液1と同様に測定したところ、5dPa・sであった。
[BMCの作製]
ジャケット温度を30℃に設定した双腕式ニーダーを用いて、表1及び2に示す成分(ガラス繊維を除く)を各配合量で混練した後、さらに所定の配合量のガラス繊維を加えて混練することによって、実施例1〜5並びに比較例1及び3〜5のBMCを作製した。なお、比較例2では、使用した不飽和ポリエステル溶液2の粘度が非常に高いため作業性が悪く、ニーダーで混練しても粘土状にならず、BMCを作製することができなかった。
Figure 2019097824
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実施例1〜5及び比較例1〜5で得られたBMCについて、混練性、ワイヤーコイル劣化性及び引火点を評価し、また、その硬化物について、成形品外観、残存スチレン量、成形品物性(曲げ強さ、引張強さ、シャルピー衝撃強さ及び絶縁抵抗)を評価した。各評価の方法を以下に示す。なお、比較例2では、BMCを作製することができなかったので、混練性のみを評価した。
[混練性の評価]
双腕式ニーダーを用いて、表1及び2に示す成分を各配合割合で混練した結果、BMC作製が可能であったものを「○」、混練してもBMCが作製できなかったものを「×」とした。
[ワイヤーコイルの劣化性の評価]
ガラス瓶に、未硬化のBMC10gとワイヤーコイル0.05g(ポリエステル−ナイロンで被覆したエナメル線、6cm)を入れ、金属蓋で密封した後、熱老化試験機(株式会社東洋精機製「ギヤーオーブンSTD45−P」)にて48時間/190℃処理し、目視にてワイヤーコイルの被膜の変化を観察した。ワイヤーコイル単体で加熱処理した物と比べ、被膜の色調が同等であり剥離が無いものを「○」、被膜の色調に差があるか又は被膜の剥離があったものを「×」とした。
[引火点の測定]
セタ密閉式引火点測定機(田中科学機器製作株式会社製「Model 13740−2」)を用いて未硬化のBMCの引火点を測定した。測定温度に昇温させた試料槽に未硬化のBMC2gを入れ蓋を締め、5分間保持する。5分後にシャッターを開け着火し、引火の有無を確認した。引火が見られた場合は測定温度を下げ、引火が見られなかった場合は測定温度を上げ、引火の有無を確認した。同様の操作を繰り返し、引火が見られた最低温度を引火点とした。
[成形品外観の評価]
下記条件にてBMCを成形し、成形品表面にヒケ及び未充填が無いものを「○」、成形品表面にヒケ又は未充填があるものを「×」とした。
成形機:25トン圧縮成形機(株式会社テクノマルシチ製)
成形金型:JIS K6911 5.7に記載の成形収縮率を測定するための円盤成形金型
成形温度:120℃
成形圧力:70kg/cm2
加圧時間:300秒
試料量:75g
[成形品の残存スチレン量の測定]
ガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所「GC−2014」)を用いて、成形品中の残存スチレン量を定量した。成形品の残存スチレン量の測定には、成形品(成形品外観確認用の円盤状成形品)をペンチで粉砕した粉砕物をガラス瓶に入れ、アセトンに浸漬・密封し、48時間/25℃で抽出した抽出液を用い、以下の測定条件にて測定した。
気化室温度:130℃
カラム温度:80℃
検出器温度:130℃
保持時間:15分
スチレン検出時間:10.67分
[成形品物性測定用の試験片の作製]
(1)曲げ強さ、引張強さ、シャルピー衝撃強さ
下記条件にてBMCを成形し、試験片を作製した。
成形機:150トン圧縮成形機(株式会社テクノマルシチ製)
成形金型:以下に記載の各種試験片の成形用金型
曲げ強さ:JIS K6911 5.17.1
引張強さ:JIS K6911 5.18.1
シャルピー衝撃強さ:JIS K6911 5.20
成形温度:120℃
成形圧力:70kg/cm2
加圧時間:300秒
試料量:JIS K6911に記載の各試験片の容積×BMC成形品の比重×1.05とした。
(2)絶縁抵抗
下記条件にて試験片を作製した。
成形機:75トン圧縮成形機(株式会社テクノマルシチ製)
成形金型:JIS K6911 5.12.1に記載の絶縁抵抗試験片の成形用金型
成形温度:120℃
成形圧力:70kg/cm2
加圧時間:600秒
試料量:JIS K6911 5.12.1に記載の絶縁抵抗試験片の容積×BMC成形品の比重×1.05とした。
[成形品物性]
以下の装置を用い、JIS K6911に記載の各種試験方法に準拠して行った。
曲げ強さ、引張強さ:オートグラフAG−Xplus(株式会社島津製作所製)
シャルピー衝撃強さ:衝撃試験機IM−103(株式会社上島製作所製)
絶縁抵抗:超絶縁計SM−8210(東亜電気株式会社製)
以上の評価結果を表3及び4に示す。
Figure 2019097824
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表3の結果より、実施例1〜5のBMCは、混練性及びワイヤーコイルの劣化性が良好であり、引火点も十分に高いものであり、その硬化物も外観に異常なく、残存スチレン量も装置の検出限界以下であり、各種成形品物性も良好であった。特に、(B)重合性単量体としてビニルトルエンと(メタ)アクリレートとを併用した実施例4及び5では、BMCの引火点がより高いものであった。
一方、(A)不飽和ポリエステルの配合量が少ない比較例1では、成形品表面に直径2mmほどのヒケが多数発生するとともに、絶縁抵抗の値が状態から煮沸後で大きく低下した。
重合性単量体(B)として(メタ)アクリレートのみを用いた比較例3では、成形品表面に直径2mm程度のヒケや、成形品外周部に巣が発生した。また、比較例3のBMCの成形品の各種強度物性は非常に低いものであった。
(B)重合性単量体としてビニルトルエンとジアリルフタレートとを併用した比較例4では、ワイヤーコイルの劣化性評価後のワイヤーコイル被膜の劣化が大きく、被膜の色調が黒色に変色し、被膜の一部に剥離が見られた。
(B)重合性単量体としてスチレンのみを用いた比較例5では、成形品の残存スチレン量が0.23質量%と多く、硬化後の成形品からもスチレンの臭気があった。また、比較例5では、BMCの引火点が36℃であり、消防法第二類可燃性固体の中の引火性固体(引火点40℃未満)に該当するため、各工程において消防法に準じた対応が必要となる。

Claims (13)

  1. (A)不飽和ポリエステル、(B)重合性単量体、及び(C)強化繊維を含むバルクモールディングコンパウンドであって、
    (A)不飽和ポリエステルと(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(A)不飽和ポリエステルを25〜75質量部含み、
    (B)重合性単量体が、(b1)ビニルトルエンを含み、
    スチレン及びジアリルフタレートを含まないことを特徴とするバルクモールディングコンパウンド。
  2. モーター封止用である請求項1に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  3. 前記(B)重合性単量体が、(b2)(メタ)アクリレートを更に含む請求項1又は2に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  4. 前記(b2)(メタ)アクリレートが、2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する請求項3に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  5. 前記(C)強化繊維が、ガラス繊維である請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  6. 前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(D)硬化剤を1〜7質量部含む請求項1〜5のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  7. 前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(E)低収縮剤を10〜40質量部含む請求項1〜6のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  8. 前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(F)無機充填材を200〜500質量部含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  9. 前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、(G)離型剤を1〜20質量部含む請求項1〜8のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  10. 前記(A)不飽和ポリエステルと前記(B)重合性単量体との合計100質量部に対して、前記(C)強化繊維を15〜50質量部含む請求項1〜9のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンド。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンドを用いてモーターを封止する方法。
  12. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンドの硬化物を含む成形品。
  13. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のバルクモールディングコンパウンドを加熱・加圧して硬化させる工程を有する成形品の製造方法。
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