TWI297026B - Phenol resin molding material and pulley made thereof - Google Patents

Description

1297026 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於汽車之發動機部件等中使用之酚樹脂成％ 材料，更詳細地，係關於提高耐磨損性、尤其是耐粉塵磨 損性之紛樹脂成形材料及由該成形材料所形成之樹脂黎』、、骨 輪。 【先前技術】 由於紛樹脂成形材料之耐熱性、尺寸穩定性優里，所以 可以在各種領域中作為金屬部件之代替材料使用。在汽車 領域中，隨著對汽車小型輕質化、低成本化要求之提高， 各種部件也逐漸樹脂化。特別是，過去主要由金屬製造之 滑輪已經轉變為使用樹脂製造，並能成形為各種形狀，然 而’樹脂製滑輪通常以砂塵等咬入滑輪與橡膠傳送帶之間 之狀悲使用’則與傳送帶接觸之表面容易磨損，與現有之 金屬製滑輪相比，具有耐用性差之缺點。因此，提出如下 之樹脂製滑輪：藉由在酚樹脂中添加平均粒徑2〇〜15〇 之天然矽石粉末形成耐磨損性和耐熱循環性提高之樹脂製 滑輪（例如，特開2002-201335號公報）。 然而，雖然能發現該樹脂製滑輪的耐粉塵性有所提高， 但是由於耐磨損性優異之粒徑較大之矽石粉末之影響Z使 模具、成形機等生產設備之負荷變大，具有設備壽命較短 之缺點，需要進一步改進。 【發明内容】 本發明者㈣於上述先前技術之問題，進行反覆研究之 99214.doc 1297026 、、σ果毛現·在酚樹脂成形材料中，以特定比例添加甲酚型 酚醛型酚樹脂、無機纖維、用偶聯劑處理之平均粒徑〇.5〜15 ’之天然矽石粉末及橡膠成分，從而使成形品、特別是滑 輪保持有耐磨損性和耐熱衝擊性以使生產設備的高壽命 化，從而完成本發明。 即，本發明之第一特徵為：酚樹脂形成材料係以100質量 份甲酚型酚醛型酚樹脂、40〜100質量份無機纖維、30〜90 質篁份進行偶聯處理之平均粒徑為0·5〜15 μιη之天然矽石 粉末與1〜15質量份橡膠成分作為主要成分混合而成。另 外本發明之第二特徵為：無機纖維含有5 〇質量份或以上 之玻璃纖維。本發明之第三特徵為：天然矽石粉末之形狀 為破碎形。另夕卜，本發明還關於一種滑輪，其特徵為：使 用具有上述各特徵之酚樹脂成形材料形成。 【實施方式】 以下，就與本發明相關之滑輪用酚樹脂成形材料進行詳 細地說明。 本發明中使用之甲酚型酚醛型酚樹脂可以使用二亞甲基 喊或經甲基型之任-種，其可以丨固態或液態。基於提^ 耐熱衝擊性之目的，特別適合使用平均分子量為6〇〇〜8〇〇 之固態物質。該甲酚型酚醛型酚樹脂具有使本發明中作為 應力緩和材料添加之橡膠成分均勻分散之作用，而且可以 降低射出成形時之成形壓力，減少滑輪之殘餘應力之作 用，所以可以提高耐熱衝擊性。 在本說明書中，酚樹脂形成材料之量比，如果沒有其他 99214.doc 1297026 限定，用”質量份，，表示。 本毛明中使用之橡膠成分沒有特別之限定，可以使用丁 腈橡膠、丙烯酸橡膠、氣丁二烯橡膠、苯乙烯_丁二烯橡膠 和矽酮橡膠等，此等橡膠成分可以單獨也可以將2種以上結 合使用。另外，相對於1〇〇質量份酚樹脂，橡膠成分較佳為 含有1〜15質量份。為了具有緩和應力之效果和提高耐熱衝 擊性，較佳為大於1質量份；由於應力緩和效果大會使得製 。口表面硬度顯著較低，從而降低耐粉塵磨損性，所以為了 防止耐粕塵磨損性降低，橡膠成分較佳為不超過1 $質量份。 作為本^明中使用之無機纖維可以使用玻璃纖維、碳纖 維、碳化矽纖維或者鈦酸鉀纖維等晶鬚纖維，它們可以單 獨使用也可以將2種以上組合使用，尤其是使玻璃纖維為盖 $纖維之50質量％以上’在強度、耐熱性和成本等方面报 合適。另外，基於使該玻璃纖維與酚樹脂有較好黏合性之 目的，較好使用偶聯劑（矽烷偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑等） 對該玻璃纖維進行表面處理。 在本發明中，相對於100質量份酚樹脂，該無機纖維添加 40 100質里份。為了提高作為滑輪實際使用時之強化效 果，較好使用多於40質量份；而且，為了使對橡膠傳送帶 之攻擊性不高，較佳為不超過1 〇〇質量份。 在本發明中，使用經偶聯劑處理之平均粒徑為 之天然矽石粉末。天然矽石根據結晶狀態可以區分為社晶 矽石和非晶質矽石，它們都可以使用，而且，天心:曰 形狀有破碎形和圓粒形，特別是由於破碎形矽石在表面上 99214.doc 1297026 具有凹凸，與樹脂之黏貼表面積增大。 在本發明中，作為對天㈣石粉末進行處理（表面處理) 之偶聯劑可以列舉矽烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑等。

作為該矽烷類偶聯劑可以使用乙烯基三氯矽烷、乙烯基 二乙氧基矽烷、乙烯基三曱氧基矽烷、7-甲基丙烯醯氧基 丙基三甲氧基矽烷、点_(3,4·環氧環己基）乙基三甲氧基矽 烷、r_環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、7_環氧丙氧基丙基 曱基二乙氧基矽烷、N_召兴胺基乙基•胺基丙基三甲氧 基石夕烧、N-点-(胺基乙基胺基丙基甲基二甲氧基石夕 烧、r-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-τ-胺基丙基三曱 氧基矽烷、7-巯基丙基三曱氧基矽烷、氣丙基三甲氧基 石夕院4 ’它們可以單獨使用，也可以將二種以上混和使用。 另外，作為該鈦酸酯類偶聯劑可以使用異丙基三異十八 烧醯基鈦酸酯 '四辛基雙（二·十三烷基亞磷酸g旨)碳酸酯、 四（2，2-一稀丙氧基甲基·ι_ 丁基）雙（二-十三烧基）亞璘酸西旨 基鈦酸酯、異丙基三（Ν-胺基乙基-胺基乙基）鈦酸酯、雙（二 辛基焦磷酸酯）氧基乙酸酯碳酸酯、異丙基三辛醯基鈦酸 酯、異丙基參（二辛基焦磷酸酯）鈦酸酯、異丙基二甲基丙烯 基異十八烧酿基欽酸醋、異丙基-三-十二烧基苯橫酿基欽酸 酯、異丙基異十八烧酸基二丙烯基鈦酸g旨、四異丙基雙（二 辛基磷酸酯）鈦酸酯、異丙基三枯基苯基鈦酸酯等，它們可 以單獨使用也可以將二種以上混和後使用。 雖然矽烷類偶聯劑和鈦酸酯類偶聯劑都可以使用，但是 矽烷類偶聯劑更佳。 99214.doc 1297026 此外’藉由進行偶聯劑虚裡 ^ ^ M處理可以提高與酚樹脂之黏合強 度，可以防止由於滑輪滑動之 厚“阻力導致矽石粉末脫 洛。而且，為了使材料表面 又提回之效果增大，並防止 耐粉塵性降低，>5夕石粉東 ,— %末之+均粒徑較佳為0.5 μ：η以上； 為了提鬲滑輪之耐磨損掩 士 貝性減小對滑輪成形時使用之模 具、射出成形機等生產設借夕咨# 、 ^ 座又備之負个了’以防止設備損耗導致 之哥命低下，平均粒徑較佳為比b 小。

相對於100質夏份石夕石粉末，偶聯劑較佳為添加質 量份。為了促進天㈣石粉末與樹脂之―體化、提高黏合 強f、賦予充足之耐磨損性等效果，偶聯劑較佳為大於0.5 質量份；丨了不損壞所得之製品之外觀，較佳為不超過3 質量份。

相對於100質量份齡樹脂，天然石夕石粉末較佳為添加 3〇〜90質量份。為了防止滑輪表面中之矽石粉末比例不足以 及：予充足之耐磨損性之效果’天然矽石粉末較佳為大於 3〇貝1份，反之，為了防止樹脂量減少產生之酚樹脂與矽 石粉末之黏合力降低，抑制矽石粉末從滑輪表面脫落，較 •為添加不超過9 〇質量份。 如上所述，在本發明中，藉由選取含有特定比例之甲酚 型酚醛型酚樹脂、無機纖維、用偶聯劑處理之平均粒徑 〇·5〜15 μιη之天然矽石粉末和橡膠成分之樹脂組合物，即藉 由對各組成進行組合可以實現所期望之目的。 在本發明之成形材料中，可以根據需要在現有之酚樹脂 成形材料中添加各種常用之添加劑，例如，硬脂酸辦等脫 99214.doc -10- 1297026

、”Μ、乳化㈣硬化促進劑、受阻紛類之抗氧 胺類之光穩定劑、苯并三㈣紫外線吸收劑和著色劑等。 此外’在不妨礙本發明之目的之錢内，可以在本發明之 成形材料中添加棉布纖維、芳醯胺纖維等有機纖維。本發 明之成形材料可以使用加壓捏合機、雙軸擠壓機、亨舍爾 混合機、混和熱滾筒等加熱混煉後，使用動力磨粉碎而製 造，而且可以使用公知之成形方法，例如射出成形、傳輸 成形和壓縮成形等方法成形為所期望之形狀。 以下，說明本發明之實施例，但是本發明並不限於此等 實施例。另外，如下評價所測定之各特性。 (1)螺旋流動 在以下條件下，對螺旋形蚊香狀成形品進行傳輸成形， 將其螺旋長度作為螺旋流動值。 模具：筒體直徑100 mm，螺距18 mm，長度1000 mm 成形條件··模具溫度165°C，成形壓力5.3MPa，樣品50g (2) 彎曲強度、彎曲彈性係數 根據JIS K 6911，測定彎曲強度、彎曲彈性係數。 (3) 洛氏硬度 根據JIS K 6911，測定洛氏硬度。 (4)粗糙磨損體積 在JIS K 7204之磨損試驗中，測定旋轉2000轉時減少之體 積。 (5)滑輪粉塵試驗（滑輪磨損性、傳送帶攻擊性） 在粉塵量1 kg/cm3、轉數〇〜7〇00 rpm、負重980 N的條件 99214.doc • 11- 1297026 進行滑輪粉塵試驗，確認運動400小時後之磨損狀熊， - 纟料對橡膠傳送帶之滑動面之外周溝部中未確認㈣損 夺=作"良好"，在確認有磨損時記作"不佳"。另外，對於對 橡膠傳送帶之攻擊性，未確認為攻擊性時記作"良好"，確 認有攻擊性時記作，，不佳”。 (6) 耐熱衝擊性 、2-40和120。(：下分別在3〇分鐘内循環1〇〇〇次後，對衝擊 φ 、〜確〜未產生裂痕者記作"良好"，而且確認產生有裂 痕者記作為”不佳"。 (7) 噴管口之磨損 在射出成形機中安裝簡易之噴管口（材料·· s_45c)，測定 對材料進行300次1〇〇 g/喷射時噴管口之磨損量。 貫施例1 添加100質量份二亞甲基醚型甲酚型酚醛樹脂[旭有機材 工業(株)製造，數均分子量800]，75質量份玻璃纖維[日本 ，1氣硝子（株）製造]，65質量份天然石夕石粉末[(株）龍森製 造’平均粒徑1.5 μιη，偶聯劑處理過]，12質量份丁猜橡膠 [JSR(株）製造，PNC_38]，6質量份消石灰、5質量份氧化鎮、 5質量份硬脂酸鋅均勻混合後，在熱滾筒中均勻地加熱混煉 成為^狀，冷卻後，用動力磨粉碎製造粒狀成形材料。 在氣缸溫度：前部85。(：、後部5(rc，模具溫度：18代， 硬化時間：60秒的條件下，對所得之成形材料進行射出成 -形，製造性能評價用樣品片和滑輪。對所得之樣品片測定 4曲強度、·$曲彈性係數、洛氏硬度和粗_磨損體積。另 99214.doc -12. 1297026 外，對於所得之滑輪’藉由滑輪粉塵試驗評價滑輪磨損性 和=傳送帶攻擊性，然後再評價耐熱衝擊性。另外，對於 噴管口之磨損’係在製得樣品片冑，裝配試驗用嘴管口， 僅重複進行300次材料射出，然後將黏附在喷管口之材料全 部取出，將試驗前述之重量差作為喷管口之磨損量。結果 如表1所示。 實施例2〜3和比較例1〜1 〇

除了將混合比例改變為表丨所示之混合比例以外，與實施 例1同樣地進行，在製造成形材料後，製備各樣品片和滑 輪，進行性能評價。結果如表1所示。 根據表1結果，可以確認在實施例1〜3中，使用本發明之 酚樹脂成形材料之成形品，在滑輪粉塵試驗中未發現有磨 損，耐粉塵性優異，且在耐熱衝擊性試驗中未產生裂痕， 所以耐熱衝擊性優異。 此外’在喷管口磨損試驗中，降低為比較例之 1/10〜1〜50，對設備之負荷降低效果也增大，可以確認有充 足之實用性。另一方面，在比較例1〜6之使用平均粒徑 25〜150 μιη之天然矽石粉末時，無論是否進行偶聯劑處理， 喷管口磨損較大，在設備壽命方面出現問題。在比較例7〜9 之使用平均粒徑0·5〜10 μιη之未用偶聯劑處理之天然石夕石 粉末時，磨損體積增大，且在滑輪粉塵試驗中發現有磨損， 耐粉塵性較差。而且，在比較例10之使用平均粒徑0 5 μπι 以下之矽石之情形中，螺旋流動性、耐粉塵性很差，特別 是滑輪磨損惡化。 99214.doc -13- 1297026 藉由本發明，可以得到不對生產設備造成負荷且耐粉塵 性優異之樹脂製滑輪，可以代替汽車、工業機械用金屬滑 輪，從而可以大幅度地實現輕質化要求。

99214.doc -14- 1297026 鎵2 〇 IQ 確 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 比較 例9 § I 1 應 1 1 1 1 1 1 I 1 比較 例8 ο ο JO 1 1 面 1 1 1 1 1 1 1 Ό 比較 例7 ο ο 1 1 1 1 1 1 I 1 1 10 VO 1 比較 例6 ο IQ 1 1 1 1 1 1 1 1 v〇 1 應 比較 例5 Ο JO 瞧 1 1 1 1 1 麵 Ό 1 1 1 比較 例4 ο τ—Η in 1 1 1 1 1 1 m Ό 1 1 1 1 比較 例3 Ο 1 1 1 1 1 U^i 1 1 1 1 1 比較 例2 Ο 1—Η jn 1 1 1 1 iT) ^0 1 1 1 1 1 1 比較 例1 Ο Η 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 實施 例3 Ο Ο in 1 1 m v〇 1 1 1 1 窗 篇 1 着 實施 例2 ο ο in 瞧 1 1 1 1 1 藤 1 應 1 實施 例1 ο in Ό 1 1 1 1 1 1 讎 1 1 1 二亞甲基醚型曱酚型酚 醛樹脂 玻璃纖維 s N ftlit Sv S螭 νς ^ ^ s s i—^ QljJ 41/ w 餐％ n ^ s S :1 一 o tig un *^c ¥ S ^ CN ^ +4 m ^ m 奪j 4 6 ^ ^Ti ^ w 衾替 νς筚 H< w 邕ST 〇 H? H< w s =L ^ m og. un W 紫s s n 一 O tig UQ ^ 备骛 ^ air ¥ s =1 ^ 誉! H< 1 ^ 11 Μ tn ' d ^ +4 W 燊箨 νς鹱 銳嵴 H< w 天然石夕石粉末1.5 μιη 99214.doc -15 - 1297026

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Claims (1)

1. I297’mi '、-i-\ ’” ·’’十 *%i‘| 十、扣請專利"範®^ 2. I -種酚樹脂成形材料，該酚樹脂成形材料係由對100質量 份甲紛型㈣型紛樹脂混合作為主要成分之40〜100質量 伤無機纖維、30〜90質量份經偶聯劑處理之平均粒徑 〇·5〜15 μχη之天然矽石粉末和卜15質量份橡膠所成二 一種紛樹脂成形材料’該_脂成形材料係對刚質量份 甲酚型酚醛型酚樹脂混合作為主要成分之4〇〜ι〇〇質量份 無機纖維、30〜90質量份用偶聯劑處理之平均粒徑Μ: μπι之天㈣石粉末和卜15質量份橡膠而形成，該無機纖 維含有50質量％以上之玻璃纖維。 3. 4. 一種_脂成形材料’該紛樹脂成形材料係對⑽質量份 甲酚型酚醛型酚樹脂混合作為主要成分之4〇〜1〇〇質量份 無機纖維、30〜90質量份之經偶聯劑處理之平均粒徑 〇.5〜15 μηι之天然矽石粉末和丨〜15質量份橡膠而形成，其 特徵在於：天然矽石粉末之形狀為破碎形。 /、 一種盼樹脂成形材料，該紛樹脂成形材料係對⑽質量份 甲龄型紛醒型紛樹脂混合作為主要成分之40〜100質量份 無機纖維、30〜9〇質量份之經偶聯劑處理之平均粒徑 〇·5〜15 μπι之天然矽石粉末和卜15質量份橡膠而形成，該 無機纖維含有50質量％以上之玻璃纖維，且天然石夕石粉末 之形狀為破碎形。 5. 一種樹腊製滑輪，其特徵在於··使用請求項…中任一 項之酚樹脂成形材料成形而成。 99214.doc