(57)【要約】【課題】　処理条件が厳しいフュージング工程においても、従来のガラス主基材のフェノール樹脂成形材料と比較して、クラックが発生しないコンミテーター用成形材料を提供する。【解決手段】　本発明は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを含有するコンミテーター用フェノール樹脂成形材料であり、本発明は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとガラス繊維を含む無機充填材とを含有するコンミテーター用フェノール樹脂成形材料であり、好ましくは、前記フェノール樹脂の一部又は全部とシリコーンゲルが予め溶融混練されたものである。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを含有することを特徴とするコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとガラス繊維を含む無機基材とを含有することを特徴とするコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
フェノール樹脂の一部又は全部とシリコーンゲルが予め溶融混練されたものである請求項１または２に記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂を含むものである請求項１ないし３のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【請求項５】
シリコーンゲルの割合が、前記フェノール樹脂とシリコーンゲルの合計量１００重量部に対し、０．３〜１５重量部である請求項１ないし４のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【請求項６】
前記無機基材は、ガラス繊維（ａ）と、クレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、タルクの中から選ばれた１種以上（ｂ）を含有するものである請求項２ないし５のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンミテーター用のフェノール樹脂成形材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンミテーターはモーターの一部品であり、耐熱性が要求されるコンミテーターは銅セグメントと絶縁体としてフェノール樹脂成形材料に代表される熱硬化性樹脂成形材料により構成されている。コンミテーターに使用される材料への基本的な要求特性には耐熱性（機械的強度・寸法安定性）や耐湿寸法安定性があり、近年、耐熱性への要求が厳しくなっていることから、ガラス繊維を主基材としたフェノール樹脂成形材料を絶縁体として使用する例が多くなっている。
【０００３】
　ところが、最近はコンミテーターに対する要求レベルは益々高度化しており、このようなガラス繊維強化フェノール樹脂成形材料をもってしても、熱時強度や成形収縮において満足する特性を得られない場合がある。また、小型モーターに使用されるコンミテーターは、フェノール樹脂成形材料で成形したコンミテーターの内径に、内径寸法よりやや太いシャフトを直接圧入する場合が多いため、圧入時にコンミテーターが割れないよう靭性に優れることが要求される。
【０００４】
　コンミテーターは、銅セグメントとリード線をフュージングにより熱圧着し使用する。フュージングとは、リード線を圧着する銅セグメントの一部分に主電極と副電極とを当てて加圧し、１セグメントあたり０．５秒程度通電することで、ジュール熱により接触部の温度を瞬間的に約７００〜８００℃にし、リード線の皮膜の焼失と銅セグメントの軟化を同時に起こし、リード線と銅セグメントを瞬間的に圧着させることである。このフュージングは、リード線が太いほど、リード線皮膜の耐熱性が高いほど加熱・加圧条件は厳しくなり、また銅セグメント数が多いほど樹脂部にかかる熱履歴が多くなり熱的な負担が大きくなる。
【０００５】
　最近では、モーターの高性能化に伴い、リード線が太くまた皮膜については耐熱性が高いものを使用するようになり、銅セグメント数も多くなっていることから、フュージング時に樹脂部へかかる負担は大きくなる傾向がある。よってガラス繊維を主基材とするフェノール樹脂成形材料をもってしても、この工程時にコンミテーターの樹脂部にクラックが発生する場合もでてきている。また、更に厳しいフュージング条件として、コンミテーターのツバ部にある銅セグメントの溝加工部へリード線を圧入し、フュージングを行う場合、内部応力が発生した状態で樹脂部へ加熱・加圧を行うため、クラックが発生する可能性は高い。
【０００６】
　一方、シリコーンゲルを含有するフェノール樹脂については、フェノール樹脂中でシリコーンゲルを生成させる技術が報告されている（例えば、特許文献１，２参照）が、かかる方法では、シリコーンゲルの生成が不十分であり、目的の特性を有する樹脂を得ることができないことがわかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−２９５２３３号公報
【特許文献２】特開平０８−２３９５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は、従来のガラス繊維を主基材とするフェノール樹脂成形材料と比較して、靭性に優れ、シャフトの圧入時に割れが生じることがなく、また、処理条件が厳しいフュージング工程においても、寸法安定性に優れ、フュージング時にクラックが発生しないコンミテーター用成形材料を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　このような目的は、下記の本発明（１）〜（６）によって達成される。
（１）　フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを含有することを特徴とするコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
（２）　フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとガラス繊維を含む無機基材とを含有することを特徴とするコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
（３）　フェノール樹脂の一部又は全部とシリコーンゲルが予め溶融混練されたものである前記（１）または（２）に記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
（４）　フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂（以下、レゾール樹脂という）を含むものである前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
（５）　シリコーンゲルの割合が、前記フェノール樹脂とシリコーンゲルの合計量１００重量部に対し、０．３〜１５重量部である前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
（６）　前記無機基材は、ガラス繊維（ａ）と、クレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、タルクの中から選ばれた１種以上（ｂ）を含有するものである前記（２）ないし（５）のいずれかに記載のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料。
【発明の効果】
【００１０】
　本発明の成形材料は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを含有することを特徴とするものであり、成形収縮率が小さく、寸法安定性に優れ、厳しいシャフト圧入時やフュージング条件下においてもクラックが発生せず、他の特性に影響を与えることなく耐熱性に優れたコンミテーター用成形品を得ることができる。また、本発明の成形材料は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとガラス繊維を含む無機充填材とを含有することを特徴とするものであり、上記特性に加えて、機械的強度を更に向上させることができる。
　本発明の成形材料は、フェノール樹脂の一部又は全部とシリコーンゲルを予め溶融混練することにより、上記の特性をより高度のものとすることができる。また、フェノール樹脂としてレゾールを含む場合、さらには、レゾール樹脂として、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂とメチロール型レゾール樹脂とを併用することにより機械的強度と耐熱性とを高度に両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
　以下、本発明のコンミテーター用フェノール樹脂成形材料（以下、「成形材料」という）について説明する。
　本発明の成形材料は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを含有することを特徴とするものである。また、本発明の成形材料は、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとガラス繊維を含む無機基材とを含有することを特徴とするものである。
【００１２】
　本発明は、シリコーンゲルを使用することが一つの特徴である。シリコーンゲルは、付加反応型ポリオルガノシロキサン組成物をベースとしたゲル状物質である。かかるシリコーンゲルは適度な柔軟性を有していて、フェノール樹脂とともに使用されると、耐衝撃性、機械的強度、耐水性等に優れている上に、常温域からコンミテーターとして使用される際の高温域に至るまでの広い温度範囲において、これらの特性を維持することができる。このため、本発明の成形材料をコンミテーターに用いた場合には、柔軟性、熱時強度、耐湿寸法安定性を向上させることができる。かかるシリコーンゲルは、針入度（ＪＩＳ Ｋ ２５３０−１９７６−５０ｇ加重）が１０〜３００であることが好ましい。かかる針入度のシリコーンゲルは、特に適度な柔軟性を持ち、耐衝撃性、振動吸収性に優れているので、本発明の成形材料に用いた場合、より優れた効果を発現する。
【００１３】
　本発明においては、フェノール樹脂の一部又は全部とシリコーンゲルとが予め溶融混練されたものであることが好ましい。これにより、フェノール樹脂とシリコーンゲルとを無機基材など他の配合剤とともに溶融混練した場合に比べて、シリコーンゲルがフェノール樹脂中によりミクロに分散することから、上記の特性を高度に発現させることができる。この場合、シリコーンゲルと溶融混練するフェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂（以下、ノボラック樹脂という）が好ましい。ノボラック樹脂は、溶融混練の際にゲル化するおそれがないからである。なお、フェノール樹脂とシリコーンゲルとの溶融混練に使用するフェノール樹脂は、通常成形材料中のフェノール樹脂の一部が好ましいが、全部でもよい。シリコーンゲルの割合は、フェノール樹脂とシリコーンゲルの合計量１００重量％に対し、０．３〜１５重量％が好ましく、０．５〜３重量％がさらに好ましい。前記下限値を下回るとクラック防止効果が小さくなる傾向があり、前記上限値を上回ると混練時の生産性を低下させる場合があり、機械強度等の特性が低下することがある。
【００１４】
　本発明の成形材料において、フェノール樹脂としては、ノボラック樹脂またはレゾール樹脂、あるいは両者を併用する。ノボラック樹脂を使用する場合、通常硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンを用いる場合、その含有量は特に限定されないが、ノボラック樹脂１００重量部に対して、１０〜３０重量部配合することが好ましく、特に１５〜２０重量部配合することが好ましい。ヘキサメチレンテトラミンの配合量が前記上限値より多いと、成形品の機械的強度が低下する場合があり、前記下限値より少ないと、成形収縮を充分低減することができず、成形品の機械的強度が低下する場合がある。
【００１５】
　本発明の成形材料において、フェノール樹脂はレゾール樹脂を含むものであることが好ましい。これにより耐熱性を向上させることができるため、フュージング時の樹脂クラックを抑制することができる。
【００１６】
　フェノール樹脂は、成形材料全体に対して、２５〜４０重量％配合するのが好ましい。この場合、ヘキサメチレンテトラミンもフェノール樹脂に含むものとする。配合量が２５重量％未満では成形材料製造時の生産性が低下する場合がある。また、４０重量％を越えると成形収縮率及びアニール処理前後の寸法変化率が大きくなり、内部応力発生の原因となりうることから、シャフト圧入時及びフュージング時にコンミテーターにクラックが発生する場合がある。
【００１７】
　レゾール樹脂は、成形材料全体に対して、５〜４０重量％配合することができるが、１５〜３０重量％配合することが好ましい。これにより、コンミテーターの耐熱性及び寸法安定性が向上する。配合量が前記下限値未満では耐熱性向上の効果が小さい場合があり、前記上限値を超えると成形収縮率及びアニール処理前後の寸法変化率が大きくなり、内部応力発生の原因となることから、シャフト圧入時及びフュージング時にコンミテーターにクラックが発生する可能性がある。
【００１８】
　レゾール樹脂としては特に限定されないが、（ａ）ジメチレンエーテル型レゾール樹脂と、（ｂ）メチロール型レゾール樹脂とを併用することが好ましい。これにより、靭性に優れたジメチレンエーテル型レゾール樹脂と、耐熱性に優れたメチロール型レゾール樹脂の両特性とを発現でき、機械的強度と耐熱性とを両立させることができる。
　前記２種類のレゾール樹脂の重量比は特に限定されないが、（ａ）：（ｂ）＝２：１〜５：１とすることが好ましい。このように、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂の比率を多くして材料に靭性を付与することで、フュージング工程におけるクラックの発生を防止する効果をさらに高めることができる。
【００１９】
　本発明においては、エラストマーを配合する。これにより、成形品により高度の可撓性及び靭性を付与し、成形時の収縮を抑え、寸法安定性を良好にする。さらに、フュージング工程におけるクラックをより効果的に防止することができる。これは、エラストマーを配合することで弾性率を下げることができるためである。エラストマーとしては、アクリルニトリルブタジエンゴム、ポリビニルブチラール等を用いることができる。特にアクリロニトリルブタジエンゴムを用いるのが好ましい。これにより、前記効果をさらに優れたものとすることができる。アクリロニトリルブタジエンゴム等のエラストマーは成形材料全体に対して、１〜６重量％配合するのが望ましい。１重量％未満ではクラック防止効果が小さく、６重量％を越えると熱時強度が低下することがある。
【００２０】
　本発明において、フェノール樹脂とシリコーンゲルとエラストマーとを併用することにより、その中で特に、シリコーンゲルがフェノール樹脂の一部又は全部と予め溶融混練されたものである場合、熱時強度を維持しつつ弾性率を下げることができる。さらには、フェノール樹脂がレゾール樹脂を含むものである場合、コンミテーターのフュージング時において、高温状態での樹脂内部の応力発生を緩和し、クラックの発生を抑制することができる。また、アクリロニトリルブタジエンゴム等のエラストマーを配合することで、成形収縮率及びアニール処理前後の寸法変化率を低減させることができ、このため、内部応力の発生を低減できる。これにより、シャフト圧入時及びフュージング時において、コンミテーターにクラックが発生することを防ぐことができる。
【００２１】
　本発明の成形材料には、通常ガラス繊維を配合する。これにより、成形品に高度の機械的強度を付与することができる。ガラス繊維としては特に限定されないが、平均繊維径が１０〜１５μｍ、平均繊維長が１〜３ｍｍのものが好ましい。これにより、成形材料化段階での作業性、得られた成形品の機械的強度を良好なものとすることができる。平均繊維径が１０μｍより小さいと機械的強度の向上効果が小さくなることがある。また、１５μｍより大きいと、成形材料製造時に混練ロールを使用する場合は、ロールへの追従性が低下し、混練が充分に行えなくなることがある。また、平均繊維長は１ｍｍより小さいと機械的強度の向上効果が小さくなる傾向があり、３ｍｍより大きい場合は、ロール混練時に繊維が折れ、機械的強度の向上効果が小さくなることがある。
　ガラス繊維の配合量は、成形材料全体に対し３５〜６５重量％が好ましい。配合量が３５重量％未満では機械的強度の向上効果が充分でないことがあり、６５重量％を越えると成形材料段階での作業性が低下することがある。
【００２２】
　本発明の成形材料には、前記ガラス繊維と併せて、これ以外の無機基材を配合することができる。かかる無機基材としては特に限定されないが、例えば炭酸カルシウム、焼成クレー、未焼成クレー、タルク、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、ケイソウ土、アルミナ、酸化マグネシウム等を用いることができる。これらの中でも、焼成クレー、未焼成クレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、タルクが好ましく、特に未焼成クレーを用いることが好ましい。これにより、更に寸法精度を向上させることができる。
　前記無機基材は、ガラス繊維を含めて、成形材料全体に対し４０〜７０重量％配合することが好ましい。配合量が４０重量％未満では機械的強度の向上効果が充分でないことがあり、寸法変化も大きくなる傾向がみられる。また、７０重量％を越えると成形材料段階での作業性が低下し、相対的に樹脂分の配合量が低下することから機械的強度の低下につながることがある。
【００２３】
　本発明の成形材料を製造する方法は、通常の混練方法が適用できる。すなわち、レゾール樹脂を含むフェノール樹脂の一部又は全部、通常はノボラック樹脂の一部又は全部をシリコーンゲルと予め溶融混練し、次いで、残りのフェノール樹脂がある場合はこのフェノール樹脂とガラス繊維及び他の無機基材を所定の割合で配合し、さらに必要に応じて硬化助剤、顔料、離型剤を加えて混合した後、加熱混練し、冷却後粉砕して得ることができる。加熱混練は、ロール、コニーダ、ニ軸押出し機等の混練機単独あるいはロールと他の混合機との組み合わせにより行うことができる。
【実施例】
【００２４】
　以下に、本発明を実施例により説明する。
　表１に示した配合からなる材料を８０〜９０℃の加熱ロールで１５分間混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。実施例及び比較例の配合と特性を表１に示す。表１に示す配合量は全て重量％を表す。特性評価用試験片はコンプレッション成形により成形した。評価方法は以下の通りである。
　（成形条件）
予熱温度：９５〜１００℃
金型温度：１７０〜１７５℃
硬化時間：３分間
アニール処理：１８０℃、４時間
【００２５】
【表１】
2004115789.tif 000002
【００２６】
（表の注）
１．原材料
（１）シリコーンゲル含有ノボラック樹脂：住友ベークライト(株)製　ＰＲ−５４５２９（数平均分子量１０００、ヘキサメチレンテトラミン含有）。シリコーンゲルはα−ゲル（ジェルテック製）を使用し、ノボラック樹脂と溶融混練した。シリコーンゲル含有率はノボラック樹脂との合計量に対して５重量％である。
（２）ジメチレンエーテル型レゾール樹脂：以下の方法にて製造した。
　還流コンデンサー撹拌機、加熱装置、真空脱水装置を備えた反応釜内に、フェノール（Ｐ）とホルムアルデヒド（Ｆ）とをモル比（Ｆ／Ｐ）＝１．７で仕込み、これに酢酸亜鉛をフェノール１００重量部に対して０．５重量部添加した。この反応系のｐＨを５．５に調整し、還流反応を３時間行った。その後、真空度１００Torr、温度１００℃で２時間水蒸気蒸留を行って未反応フェノールを除去し、さらに、真空度１００Torr、温度１１５℃で１時間反応させ、数平均分子量８００のジメチレンエーテル型レゾール樹脂（固形）を得た。
（３）メチロール型レゾール樹脂：住友ベークライト(株)製　ＰＲ−５１７２３（数平均分子量４５０）
（４）ノボラック樹脂：住友ベークライト(株)製　Ａ-１０８２（数平均分子量８５０）
（５）ガラス繊維：日本板硝子(株)製　ＲＥＳ０３−ＢＭ３８（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）
（６）未焼成クレー：白石工業(株)製　カオブライト（３２５メッシュパス）
（７）ＮＢＲ：(株)ＪＳＲ製　ＰＮＣ−３８
（８）ポリビニルブチラール：積水化学工業（株）製　エスレックＢＸ−５（重合度２５００）
　なお、上記（１）〜（４）に示したフェノール樹脂の数平均分子量は、ＧＰＣ測定によりフェノール換算で算出したものである。
【００２７】
２．評価方法
（１）成形収縮率、曲げ強さ：ＪＩＳ Ｋ ６９１１に基づいて行った。
（２）フュージング試験
（2.1）コンミテーター仕様（図１、図２参照）
・寸法：内径（Ｄ１）２０ｍｍ、外径（Ｄ２）３０ｍｍ、ツバ部径（Ｄ３）４５ｍｍ、高さ（Ｈ）３０ｍｍ
・銅セグメント数：２９極
（2.2）フュージング条件
・図２に示すように、銅セグメント１１に幅２ｍｍ、深さ４ｍｍの溝１２を形成し、この溝に２本のリード線（径２ｍｍ）１３を挿入した。
・図１に示すように、コンミテーター成形体１とそのツバ部２の銅セグメントにそれぞれ副電極４と主電極３を当接し、主電極３に荷重（１２００Ｎ）を加え、通電した。
・電流値は、開始時（１極目）を２.８０ｋＡとし、終了時（２９極目）で２.４０ｋＡとなるように、徐々に電流値を下げて実施した。通電時間は、各セグメント０.５秒とした。
（2.3）フュージング後のクラックの有無：主電極３の当接部及び副電極４の当接部を切断し、これらの断面（Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ）をマイクロスコープ（倍率５０倍）によりクラックの有無を観察した。
【００２８】
　表１から明らかなように、実施例１〜６はいずれも、フェノール樹脂、シリコーンゲル、エラストマー、ガラス繊維を含む無機基材を所定量配合した本発明の成形材料であり、成形時の収縮率が小さく、これらから得られた成形品は、寸法安定性に優れ、フュージング時にクラックの発生がなく、耐熱性に優れたものとなった。一方、比較例１及び２は、フュージング時のクラックの発生がみられた。加えて、比較例１は、成形収縮率が大きく、寸法安定性が不十分であった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
　本発明の成形材料は、成形収縮率が小さく、寸法安定性に優れ、厳しいシャフト圧入時やフュージング条件下においてもクラックが発生せず、他の特性に影響を与えることなく耐熱性に優れたコンミテーター用成形品を得ることができる。また、本発明の成形材料は、ガラス繊維を含む無機充填材とを含有することにより、上記特性に加えて、機械的強度を更に向上させることができる。
　従って、本発明の成形材料は、小型モーターのコンミテーターや厳しいフュージング工程を有するコンミテーターを成形するために好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】フェージング試験に用いるコンミテーター成形体の正面図
【図２】図１における銅セグメント部の拡大図
【符号の説明】
【００３１】
　１　コンミテーター成形体
　２　ツバ部
　３　主電極
　４　副電極
　１１　銅セグメント
　１２　溝
　１３　リード線
【図１】
2004115789.tif 000003
【図２】
2004115789.tif 000004