(57)【要約】【課題】高負荷の条件下における使用に耐え得る高い接着強度、強靱性、高い耐熱性に加えて、可撓性と適度な脱落性とを備える複合材及び硬質材料を提供する。【解決手段】本発明の１つの複合材は、第１エポキシ樹脂（ａ１）及び第１硬化剤（ａ２）を含む、４０℃において固体状である固体粉末状樹脂（Ａ）と、第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び第２硬化剤（ｂ２）を含む、４℃において液状である液状樹脂（Ｂ）とを含有する。この複合材は、例えば熱を与えると、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメントと液状樹脂に代表される液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能とを有意に発現させ得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エポキシ樹脂（ａ１）及び第１硬化剤（ａ２）を含む、４０℃において固体状である固体粉末状樹脂（Ａ）と、
第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び第２硬化剤（ｂ２）を含む、４℃において液状である液状樹脂（Ｂ）と、を含有する、
複合材。
【請求項２】
前記固体粉末状樹脂（Ａ）の質量平均分子量が、５０００以下、又は第１エポキシ樹脂（ａ１）の質量平均分子量の２倍以上である、
請求項１に記載の複合材。
【請求項３】
前記第１エポキシ樹脂（ａ１）の質量平均分子量が４５０以上であり、且つ前記第１エポキシ樹脂（ａ１）が２官能以上である、
請求項１又は請求項２に記載の複合材。
【請求項４】
前記第２エポキシ樹脂（ｂ１）の質量平均分子量が８００未満であり、且つ−２０℃以上１００℃以下の温度範囲で前記第２エポキシ樹脂（ｂ１）が液状である、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項５】
前記第１硬化剤（ａ２）の活性温度が、１００℃以上である、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項６】
前記固体粉末状樹脂（Ａ）の平均粒子径が、１μｍ以上５００μｍ以下である、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項７】
１５℃以上４０℃以下の条件下における前記液状樹脂（Ｂ）の粘度が、１０ｍＰａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項８】
前記固体粉末状樹脂（Ａ）と前記液状樹脂（Ｂ）との存在比（質量比）が、Ａ：Ｂ＝９：１〜１：９の範囲である、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項９】
無機粒子と、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の複合材と、を含む、
硬質材料。
【請求項１０】
前記硬質材料が、研磨材又は切削用材料である、
請求項９に記載の硬質材料。
【請求項１１】
無機粒子と、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の複合材とを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を加熱して硬化させる、硬化工程と、を含む、
硬質材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材、特にエポキシ樹脂を含有する複合材、硬質材料、及び硬質材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エポキシ樹脂は、機械的特性、耐熱性、各種材料への密着／接着性、耐薬品性、及び成形寸法精度に優れているため、構造材料のみならず高耐久性を要求される電子機器などの幅広い分野において利用されている。特に、各種材料を接合させる接着剤やバインダーとして、エポキシ樹脂は長年使用されてきた。
【０００３】
例えば、長期に亘って繰り返し負荷を受ける用途においては、エポキシ樹脂は、分子間の滑りを防ぎ応力緩和や疲労破壊に対して高い耐久性を示すネットワークポリマーという特徴を有するため、高接着性と信頼性が求められる産業分野における利用が期待されている。代表的には、車の構造体として用いられる樹脂や金属、セラミック材料等の異種材料の接着剤などで、エポキシ樹脂の利用が拡がる可能性がある。
【０００４】
一方、エポキシ樹脂の硬化物は、一般的に、機械的特性及び耐環境性に問題があると言われている。耐熱性及び耐衝撃性が求められる代表的な一例が砥石用バインダーである。
【０００５】
砥石（レジノイド砥石）に代表される硬質材料は、一般的にダイヤモンド等の硬いセラミック粒子を砥粒として用いる。砥粒をバインダー樹脂によって結合させた後、典型的には円形状に成形硬化することにより、高速で回転させて岩石、金属、又はセラミック等の硬い物質の切削、研削、又は研磨に用いられる。
【０００６】
上述のように切削、研削、又は研磨の際に、砥石に代表される硬質材料は、苛酷な摩擦・摩耗環境に晒されるため、高温下でも接合を維持する接着強度とともに強靭性を持つことが求められる。加えて、高速で回転しながら瞬間的に強い力で硬い材料に接触しても欠けたり壊れたりしない耐衝撃性、及び高速回転の強い遠心力により砥石中の径方向及び円周方向に生じる歪により、温度上昇とともに、繰り返し負荷される状況において、砥石が変形し破壊に至らないような可撓性も求められる（非特許文献１）。
【０００７】
特に、近年、切削、研削、又は研磨に求められる寸法精度が高くなっている。さらに、セラミックと、金属又は樹脂が複合した高強度材料又はＣＦＲＰのように、強く粘りのある材料を切削、研削、又は研磨するなど、砥石に代表される硬質材料の使用環境は一段と苛酷なものとなっている。その一方、砥石に代表される硬質材料では、切削、研削、又は研磨のプロセス中に適度に砥粒が脱落することにより、過度な温度上昇と過剰な負荷の発生を防止して砥石全体の破壊を防ぐ技術が求められている。バインダー樹脂には、前述のような高度な機械的特性とともに、一定以上の負荷に対しては局所的に適度に壊れなければならないという特殊な機能も同時に求められる。
【０００８】
これまでの砥石用のバインダー樹脂としては、ポリイミド樹脂（特許文献１）、フェノール樹脂（特許文献２）、ウレタン樹脂（特許文献３）とともにエポキシ樹脂（特許文献４および５）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−０９１５９号公報
【特許文献２】特開昭５７−２７６６７号公報
【特許文献３】特開平０４−２４９５１４
【特許文献４】特開昭５３−０６６０９０号公報
【特許文献５】特開２００４−２６９６８０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】井上英夫，「ビトリファイド研削砥石の遠心破壊強さの推定について」，精密機械，第３７巻，２号，１９７１，１０５−１１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のとおり、エポキシ樹脂の硬化物は、一般的には、機械的特性と、耐候性又は耐熱性等の耐環境性との両立を実現することが非常に困難な材料である。特に、該硬化物の耐熱性を高めようとすると、脆性化を示すために該硬化物の耐衝撃性が損なわれるという問題が生じる。
【００１２】
一方、ポリイミド樹脂は、耐熱性が高いという特性を有するが、セラミック等への接着性に乏しい。また、フェノール樹脂は、高い硬度を有するが、可撓性に乏しく高温環境下での強度及び可撓性が得られ難い。さらに、ポリウレタンは、可撓性には優れるが、強靭性が得られ難い。
【００１３】
上述のとおり、従来の樹脂材料を採用した場合、苛酷な環境下で高い機械的信頼性とかつ高度な成形寸法精度が求められる中で、高負荷の条件下における使用に耐え得る高い接着強度、強靱性、高い耐熱性に加えて、可撓性と適度な脱落性とを備える複合材（代表的には、バインダー樹脂）は現状において存在しておらず、該複合材及び該複合材を含む硬質材料の研究及び開発は、未だ道半ばといえる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、下記（１）〜（４）の技術的課題の少なくとも１つを解決し得る複合材又は硬質材料を提供することに大きく貢献し得る。
（１）セラミック等に対する高い接着強度を実現する。
（２）特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
（３）摩擦及び／又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び／又は可撓性を発揮する。
（４）過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
【００１５】
本発明者は、エポキシ樹脂が備える特有の構造と機能との関係性に着目した。具体的には、本発明者は、比較的高温において機械的強度の劣化が少なく（すなわち、耐熱性が高く）、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂とに着目した。その上で、本発明者が鋭意研究に取り組み、試行錯誤を重ねた結果、以下の（ｘ）と（ｙ）とを混合することにより得られる複合材を形成することが、上述の技術的課題の解決に寄与し得ることを知得した。
（ｘ）前述の固体状のエポキシ樹脂（「第１エポキシ樹脂（ａ１）」ともいう。）と、固体状で分子構造的に架橋性の高い硬化剤（「第１硬化剤（ａ２）」ともいう。）とを用いて半硬化状態（以下、「Ｂステージ」ともいう。）にある粉末状の固体状樹脂（固体粉末状樹脂）
（ｙ）前述の液状のエポキシ樹脂（「第２エポキシ樹脂（ａ２）」ともいう。）と、液状で分子構造的に適度な柔軟性を持った硬化剤（「第２硬化剤（ｂ２）」ともいう。）とを用いて形成した液状樹脂
【００１６】
加えて、本発明者は、上述の複合材を用いることにより、その複合材に対して熱を与えたときに、固体粉末セグメントと液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、該複合材において、各々のセグメントの優れた機能を発現させ得ることを見出した。なお、固体粉末状樹脂と液状樹脂が混合されたときに、固体粉末状樹脂の存在形態が上述の半硬化状態（Ｂステージ）であることが、固体粉末状樹脂側のエポキシ樹脂（ａ１）と硬化剤（ａ２）とが離間し過ぎずに存在し得ることを支援していると本発明者らは考えている。また、上述の複合材を別の言い方で表現すれば、固体粉末状樹脂が、第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び／又は第２硬化剤（ｂ２）による影響を抑制し得る程度の、液状樹脂との適度な独立性を保っている状態が、上述の複合材の技術的効果の発揮に寄与し得ると、本発明者らは考えている。なお、前述の第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び／又は第２硬化剤（ｂ２）による影響として考えられる例は、第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び／又は第２硬化剤（ｂ２）の固体粉末状樹脂への進入、又は第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び／又は第２硬化剤（ｂ２）による、上述のエポキシ樹脂（ａ１）と硬化剤（ａ２）との関係性の弱化である。
【００１７】
その結果、本発明者は、前述の複合材をバインダー樹脂として活用した場合、該複合材と無機粒子とを混合して得られる混合物を、加熱によって硬化させると、苛酷な摩擦及び／又は摩耗する環境下において要求される上述の技術的課題の少なくとも一部を解決することができる硬質材料を実現し得るという知見を得た。本発明はそのような視点により創出された。
【００１８】
本発明の１つの複合材は、第１エポキシ樹脂（ａ１）及び第１硬化剤（ａ２）を含む、４０℃において固体状である固体粉末状樹脂（Ａ）と、第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び第２硬化剤（ｂ２）を含む、４℃において液状である液状樹脂（Ｂ）と、を含有する。
【００１９】
この複合材によれば、例えば熱を与えると、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメントと液状樹脂に代表される液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、該複合材において、各々のセグメントの優れた機能を発現させ得る。具体的には、該複合材において、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能とを有意に発現させ得る。
【００２０】
また、本発明の１つの硬質材料は、無機粒子と、上述の複合材とを含有する。
【００２１】
この硬質材料によれば、無機粒子と上述の複合材と含有することにより、高精度又は高負荷の環境下での使用に耐え得る下記の技術的効果の少なくとも１つを実現し得る。
（１）特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
（２）摩擦及び／又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び／又は可撓性を発揮する。
（３）過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
その結果、この硬質材料によれば、高い機械的又は物理的強度、強靱性、又は高耐熱性を実現し得る研磨材、切削用材料、塗料、接着剤、封止材、成形材等の好適な工業材料を提供することができる。
【００２２】
なお、本願においては、固体粉末状とは、単純に固形状エポキシ＋固形状硬化剤を混ぜ合わせたものではなく、それらを混合して、さらに僅かに反応硬化させて半硬化状態（Ｂステージ）したものを、粉砕することによって形成したものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の１つの複合材によれば、例えば熱を与えると、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメントと液状樹脂に代表される液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能とを有意に発現させ得る。
【００２４】
また、本発明の１つの硬質材料によれば、無機粒子と上述の複合材と含有することにより、高精度又は高負荷の環境下での使用に耐え得る高い接着強度、強靱性、又は高耐熱性を実現し得る塗料、接着剤、封止材、成形材等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第２の実施形態における硬質材料を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態である複合材、硬質材料、及び硬質材料の製造方法の一例について詳細に述べる。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
本実施形態の複合材は、第１エポキシ樹脂（ａ１）及び第１硬化剤（ａ２）を含む固体粉末状樹脂（Ａ）と、第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び第２硬化剤（ｂ２）を含む液状樹脂（Ｂ）とを含有する。
【００２８】
１．固体粉末状樹脂（Ａ）について
本実施形態の固体粉末状樹脂（Ａ）は、４０℃未満であって、代表的には室温付近（一例として、約２５℃）又は４０℃において固体状であり、かつ第１エポキシ樹脂（ａ１）及び第１硬化剤（ａ２）を含有する。また、固体粉末状樹脂（Ａ）は、触媒及び／又はレベリング剤などの添加物を含むことができる。なお、より好適な固体粉末状樹脂（Ａ）は、目視による外観において固体形状を保持している樹脂であって、代表的には、３０℃以上６０℃以下の比較的高温であっても固体状を保持し得る。
【００２９】
第１エポキシ樹脂（ａ１）の種類は、特に限定されない。代表的な第１エポキシ樹脂（ａ１）は、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、クレゾールノボラック型、及び／又はヒドロキシフェニル型等である。また、第１エポキシ樹脂（ａ１）の質量平均分子量は、４５０以上であることが好ましく、より好ましくは６００以上、更に好ましくは８００以上である。また、第１エポキシ樹脂（ａ１）は、２官能以上であれば本実施形態の効果の少なくとも一部を発揮し得る。なお、本実施形態の効果をより確度高く発揮させる観点から言えば、第１エポキシ樹脂（ａ１）が３官能以上の樹脂であることが、より好ましい。なお、第１エポキシ樹脂（ａ１）の質量平均分子量が上述の数値範囲であることと、第１エポキシ樹脂（ａ１）が３官能以上の樹脂であることとがいずれも満たされた場合は、さらに好適な一例である。上述に加えて、耐衝撃性を高める観点から言えば、第１エポキシ樹脂（ａ１）が、剛直な構造のみではなく、適度な柔軟性を与える短鎖（代表的には、炭素数として３個程度まで）のアルキル鎖を有することは、より好適な一態様である。
【００３０】
また、第１硬化剤（ａ２）の種類は、特に限定されない。代表的な第１硬化剤（ａ２）は、酸無水物系、イミダゾール系、フェノール系、及び／又はジシアンジアミド（Ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ：「ＤＩＣＹ」ともいう。）系等である。固体粉末状樹脂（Ａ）に代表される固体粉末セグメントの耐熱性を高める観点から、第１硬化剤（ａ２）の活性温度が、１００℃以上であることは好適な一態様である。また、本実施形態の複合材の接着強度及び／又は強靭性をより高めるために、固体粉末状樹脂（Ａ）が架橋性の高い樹脂であることが好ましく、なおかつ適度な柔軟性を持つことはさらに好ましい。
【００３１】
また、固体粉末状樹脂（Ａ）は、後述するように、固体粉末状樹脂（Ａ）を構成する各原料を予め混合し、さらに混練した後に、粉砕及び分級することによって得られる。ここで、固体粉末状樹脂（Ａ）の粉末の粒径／サイズは特に限定されない。本実施形態の複合材の用途又は作業性に応じて適宜選択され得る。また、固体粉末状樹脂（Ａ）が無機粒子と混合される場合には、無機粒子の粒径／サイズに応じて適切な粒径／サイズが選択され得る。例えば、本実施形態において固体粉末状樹脂（Ａ）が、無機粒子の粒径／サイズの約半分であることは好適な一態様である。加えて、本実施形態の複合材が一般的な切削、研削、又は研磨の用途に用いられる場合、好適な固体粉末状樹脂（Ａ）の平均粒子径は、１μｍ以上５００μｍ以下である。さらに好適な固体粉末状樹脂（Ａ）の平均粒子径は、１０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００３２】
ここで、固体粉末状樹脂（Ａ）については、下記の条件（ｐ）又は（ｑ）を具備することが、本発明の「固形粉末状」における半硬化状態（Ｂステージ）としての性状を、より確度高く発現し得ることを本発明者らは知得した。
（ｐ）固体粉末状樹脂（Ａ）の質量平均分子量が、５０００以下である。
（ｑ）固体粉末状樹脂（Ａ）の質量平均分子量が、第１エポキシ樹脂（ａ１）の質量平均分子量の２倍以上である。
【００３３】
２．液状樹脂（Ｂ）について
本実施形態の液状樹脂（Ｂ）は、４℃超であって、代表的には室温付近（一例として、約２５℃）又は４℃において液状であり、かつ第２エポキシ樹脂（ｂ１）及び第２硬化剤（ｂ２）を含有する。また、液状樹脂（Ｂ）は、触媒、チキソ剤、顔料及び／又はレベリング剤などの添加物を含むことができる。なお、より好適な液状樹脂（Ｂ）は、４℃以上２０℃以下の比較的低温であっても液状を保持し得る。
【００３４】
また、本実施形態の液状樹脂（Ｂ）は、上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と混合されるため、混合工程における作業性を高める及び／製造コストを削減する観点から、１５℃以上４０℃以下の条件下における前記液状樹脂（Ｂ）の粘度が、１０ｍＰａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００３５】
また、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の種類は、特に限定されない。代表的な第２エポキシ樹脂（ｂ１）は、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、脂環式、アルキル系等である。また、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の質量平均分子量は、８００未満であることが好ましい。なお、固体粉末状樹脂（Ａ）と混合し、塗布、注型、及び／又は被覆等の工程が行われる際に作業性を高める又は製造コストを削減する観点から、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の質量平均分子量が４５０未満であることはより好適な一態様である。加えて、−２０℃以上１００℃以下の温度範囲で第２エポキシ樹脂（ｂ１）が液状であることは、上述の作業性を高める観点から更に好ましい。
【００３６】
また、第２硬化剤（ｂ２）の種類は、特に限定されない。代表的な第２硬化剤（ｂ２）は、アミン系及び／又は酸無水物系等である。
【００３７】
上述のとおり、本実施形態の複合材は、固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）とが混合されることによって形成される。本実施形態の複合材を製造する際には、公知の混合／混錬機を用いることができる。また、混合工程が行われる際には、作業性を高める及び／又は製造コストを削減する観点から、あるいは、できるだけ均一に分散させる観点から、上述の好適な各温度範囲に基づいて、温度設定が行われるとともに処理速度及び／又は処理時間が設定されることが好ましい。
【００３８】
また、上述の混合工程における、固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）との存在比（質量比）は特に限定されない。該存在比は、本実施形態の複合材又は後述する第２の実施形態の硬質材料の用途によって、要求される機械的特性のバランスから適宜選択され得る。なお、本実施形態の複合材又は後述する第２の実施形態の硬質材料の接着強度、耐熱性、強靭性、耐衝撃性、及び／又は可撓性等を高める観点から言えば、固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）との存在比（質量比）が、Ａ：Ｂ＝９：１〜１：９の範囲であることは、好適な一態様である。加えて、前述の各技術的特性をさらに高める観点から言えば、固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）との存在比（質量比）が、Ａ：Ｂ＝１：９〜７：３の範囲であることが、さらに好適な一態様である。
【００３９】
上述のとおり、本実施形態の複合材は、下記（１）〜（２）の技術的課題の少なくとも１つを解決し得る複合材として実現され得る。
（１）セラミック等に対する高い接着強度を実現する。
（２）摩擦及び／又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び／又は可撓性を発揮する。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
図１は、本実施形態の硬質材料１００を示す模式図である。本実施形態の硬質材料１００は、無機粒子３０と、第１の実施形態の複合材とを含有する。なお、該複合材は、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメント１０と液状樹脂に代表される液状セグメント２０とを有している。
【００４１】
無機粒子３０の種類は、特に限定されない。代表的な無機粒子３０は、窒化ホウ素、珪化炭素、窒化アルミニウム等の硬質無機粒子、ダイヤモンド、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブ、グラッフェン、フラーレン等の炭素系材料、及び／又はアルミナ、シリカ、チタニア等のセラミック粒子である。前述の無機粒子３０の例は、単一種であっても、２種類以上が組み合わされて用いられてもよい。なお、無機粒子自体の破壊による硬質材料の強度低下を防ぐ観点から、前述の硬質無機粒子及び／又はダイヤモンドが無機粒子３０として採用されることは好適な一態様である。
【００４２】
本実施形態の硬質材料１００の製造方法は、無機粒子３０と、第１の実施形態の複合材とを混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を加熱して硬化させる硬化工程と、を含む。
【００４３】
まず、無機粒子３０と第１の実施形態の複合材とを混合する混合工程が行われる。この混合工程においては、公知の混合／混錬機を用いることができる。また、混合工程が行われる際には、作業性を高める及び／又は製造コストを削減する観点から、あるいは、できるだけ均一に分散させる観点から、第１の実施形態において開示した各原料の好適な各温度範囲に基づいて、温度設定が行われるとともに処理速度及び／又は処理時間が設定されことが好ましい。
【００４４】
また、上述の混合工程における、無機粒子３０と第１の実施形態の複合材との存在比（質量比）は特に限定されない。該存在比は、本実施形態の硬質材料の用途によって、要求される機械的特性のバランスから適宜選択され得る。なお、苛酷な摩擦／摩耗環境等での使用において耐久性を確保する観点から、上述の硬質無機粒子が無機粒子３０として採用されるときの、無機粒子３０と第１の実施形態の複合材との混合比（質量比）の好適な一例は、無機粒子３０が１００に対して、該複合材が約１０〜約５０である。
【００４５】
その後、無機粒子３０と第１の実施形態の複合材とが混合された混合物を、加熱して硬化させる硬化工程が行われる。この硬化工程においては、公知の加熱装置を用いることができる。また、硬化工程が行われる際には、複合材に使用される各硬化剤の活性温度に留意して十分に硬化させる観点から温度設定及び／又は処理時間の設定が行われることが好ましい。
【００４６】
［実施例］
以下に、実施例及び比較例を示して本実施形態についてより具体的に説明するが、該実施例は、本実施形態の例示のみを目的として開示されるものであり、本実施形態を限定するものではない。なお、実施例中、「部」、「％」は、それぞれ質量部、質量％を意味する。
【００４７】
＜本実施例の固体粉末状樹脂（Ａ）＞
第１の実施形態において示したエポキシ樹脂、硬化剤、及び添加物の各成分の粉末原料をドラムミキサー（シンマルエンタープライズ社製、型式ＤＸ−２００））を用いて混合（ドライブレンド）し、１００℃で１分間混練してＢステージの固体を得る。その後、ピンミル粉砕機（ヤリヤ機械製作所社製、製品名：ヤリヤ式粉砕機）を用いて数μｍ〜約１５０μｍとなるように粉砕し、１μｍ以上１５０μｍ以下の平均粒子径の粉末を風力分級法によって分級することにより、固体粉末状樹脂（Ａ）を得る。
【００４８】
＜本実施例の液状樹脂（Ｂ）＞
第１の実施形態において示したエポキシ樹脂、硬化剤、及び添加物の各成分の液状原料を、ニーダーミキサー（株式会社
愛工舎製作所製）にて常温で２０分間混合することにより、液状樹脂（Ｂ）を得る。
【００４９】
＜本実施例の複合材＞
上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と上述の液状樹脂（Ｂ）とを、上述のニーダーミキサーにて室温（約２５℃）で３０分間混合（又は混錬）し、本実施例の複合材を得る。
【００５０】
＜本実施例の無機粒子と複合材との混合工程及び硬化工程＞
平均粒子径が１５０μｍである窒化ケイ素及び炭化ケイ素の混合体１００部に対して、本実施例の複合材５０部を上述のニーダーミキサーを用いて混合（又は混錬）することにより混合物を得る。その後、その混合物を金型に注型した後、１０００ｋｇＦ／ｃｍ２で加圧して、２００℃で５時間加熱する硬化工程が行われる。その結果、直径が１０ｃｍであって厚さが５ｍｍの、円盤状の成形体（硬質材料）が得られる。
【００５１】
＜性能評価＞
上述の硬質材料について、３点曲げ試験、引張強度試験、さらには２インチ径の窒化ケイ素単結晶ウエハに、周速度５０ｍ／ｓｅｃで回転させながら押し当てることにより、該硬質材料の欠けの発生の有無、該硬質材料の摩耗量から、接着強度、耐熱性、及び耐衝撃性を評価する。加えて、該硬質材料を、単に、８０ｍ／秒、１００ｍ／秒、及び１２０ｍ／秒の各回転速度において回転させたときに、該硬質材料が破壊するか否かを確認することにより、該硬質材料の可撓性を評価した。
【００５２】
［実施例１］
固体粉末状樹脂（Ａ）を構成する成分は、第１エポキシ樹脂（ａ１）の一例であるＪＥＲ−１００４（三菱ケミカル社製、分子量約１６００）を１００部と、第１硬化剤（ａ１）の一例であるＤＩＣＹ系のＤＩＣＹ＃７（三菱ケミカル社製、活性温度約１９０℃）を１０部である。
また、液状樹脂（Ｂ）を構成する成分は、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の一例であるＪＥＲ−８２８（三菱ケミカル社製、分子量約３７０）を１００部と、第２硬化剤（ｂ２）の一例であるイミダゾール系のＥＭＩ−１２（四国化成社製、活性温度）を５部と、添加物であるレべリング剤としてのアクロナール４Ｆ（ＢＡＳＦ社製）を０．３部と、添加物である消泡剤としてのＫＳ−６０３（信越化学社製）を０．３部である。
【００５３】
上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）とを１：１の割合で混合することにより、実施例１の複合材を得た。
【００５４】
［実施例２］
固体粉末状樹脂（Ａ）を構成する成分は、第１エポキシ樹脂（ａ１）の一例であるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂Ｎ−６９０（ＤＩＣ社製、分子量５３１以上でおよそ１０００程度）を１００部、第１硬化剤（ａ１）の一例であるＤＩＣＹ系のＤＩＣＹ＃７（三菱ケミカル社製、活性温度約１９０℃）を１０部である。
また、液状樹脂（Ｂ）を構成する成分は、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の一例であるＪＥＲ−８２８（三菱ケミカル社製、分子量約３７０）を１００部、第２硬化剤（ｂ２）の一例であるイミダゾール系のＥＭＩ−１２（四国化成社製、活性温度）を５部と、添加物であるレベリング剤としてのアクロナール４Ｆ（ＢＡＳＦ社製）を０．３部と、添加物である消泡剤としてのＫＳ−６０３（信越化学社製）を０．３部である。
【００５５】
上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）とを１：１の割合で混合することにより、実施例２の複合材を得た。
【００５６】
［比較例１］
液状樹脂（Ｂ）を構成する成分は、第２エポキシ樹脂（ｂ１）の一例であるＪＥＲ−８２８（三菱ケミカル社製、分子量約３７０）を１００部、第２硬化剤（ｂ２）の一例であるイミダゾール系のＥＭＩ−１２（四国化成社製、活性温度）を５部と、添加物であるレべリング剤としてのアクロナール４Ｆ（ＢＡＳＦ社製）を０．３部と、添加物である消泡剤としてのＫＳ−６０３（信越化学社製）を０．３部である。なお、比較例１においては、固体粉末状樹脂（Ａ）を用いていない。
【００５７】
［比較例２］
固体粉末状樹脂（Ａ）を構成する成分は、第１エポキシ樹脂（ａ１）の一例であるＪＥＲ−１００４（三菱ケミカル社製、分子量約１６００）を１００部、第１硬化剤（ａ１）の一例であるＤＩＣＹ系のＤＩＣＹ＃７（三菱ケミカル社製、活性温度約１９０℃）を１０部である。なお、比較例２においては、液状樹脂（Ｂ）を用いていない。
【００５８】
上述の実施例１及び２、並びに比較例１及び２について、曲げ強度、引張強度、接着強度、耐熱性、及び耐衝撃性を評価した結果、以下の結果が得られた。
（１）室温（約２５℃）及び加熱環境において、実施例１及び２に関わる硬質材料は、比較例１又は２に対して、有意に優れた曲げ強度を示した。
（２）室温（約２５℃）及び加熱環境において、実施例１及び２に関わる硬質材料は、比較例１又は２に対して、有意に優れた引張強度を示した。
（３）実施例１及び２に関わる硬質材料は、比較例１又２よりも、欠けや破壊、摩耗量が明らかに少なく、有意に優れた接着強度、耐熱性、耐衝撃性を示した。
（４）実施例１及び２に関わる硬質材料は、比較例１又は２よりも、低回転速度で破壊することがなく、有意に優れた可撓性を示した。
【００５９】
なお、本発明者らによる補助的な確認調査の結果、上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）とを１：９の割合で混合することによって得られる複合材、及び上述の固体粉末状樹脂（Ａ）と液状樹脂（Ｂ）とを７：３の割合で混合することによって得られる複合材も、実施例１又は２の複合材と同等以上の技術的効果が奏され得るとの知見が得られた。
【００６０】
従って、本実施形態の複合材によれば、優れた接着強度、強靭性、耐衝撃性、耐熱性、可撓性を持つことができる。加えて、該複合材を備えた硬質材料は、下記の（１）〜（３）に示す効果を発揮し得る。
（１）特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
（２）摩擦及び／又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び／又は可撓性を発揮する。
（３）過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
【００６１】
なお、本実施形態の複合材は、例えば、苛酷な摩擦・摩耗環境下において高度な機械的特性と耐環境性や精密性が求められる樹脂結合型の複合材料のバインダーとして採用され得る。代表的な複合材又は硬質材料が採用される代表的な例は、切削（切削用材料）、研削、又は研磨用の部材（研磨剤）、輸送機のブレーキや変速機のパッド、各種摺動部品であるが、さらに塗料、接着剤、封止剤、成形材等としても好適であり、本実施形態の複合材又は硬質材料の用途は、前述の例に限定されない。
【００６２】
また、上述の実施形態又は実施例の開示は、その実施形態又は実施例の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、上述の実施形態又は実施例の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
上述の実施形態、及び各実施例の複合材及び硬質材料は、上述のとおり広範囲な用途に適用し得る。
【符号の説明】
【００６４】
１０      固体粉末セグメント
２０      液状セグメント
３０      無機粒子
１００    硬質材料
【図１】
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