(57)【要約】【課題】従来不可能であった、あらゆる形状、大きさの成形品の成形において著しくバリの少ない熱硬化性樹脂成形材料を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂と充填材を主成分とする熱硬化性樹脂成形材料において、前記充填材が、そのふるい下積算体積百分率１０％相当径（Ｘ１０）の逆数、エアベント厚以上の相当径を持つ粒子の累積頻度ｆ（ｔ）、および充填率（１−ε）の３項目を掛け合わせた数値（ＦＬ）が５以上となるように構成されている熱硬化性樹脂成形材料。いかなる厚みを持つエアベントにも適用が可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と充填材を主成分とする熱硬化性樹脂成形材料において、前記充填材が、そのふるい下積算体積百分率１０％相当径（Ｘ１０）の逆数、エアベント厚以上の相当径を持つ粒子の累積頻度ｆ（ｔ）、および充填率（１−ε）の３項目を掛け合わせた数値（ＦＬ）が５以上となるように構成されている熱硬化性樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は熱硬化性樹脂成形材料の射出成形に適する熱硬化性樹脂成形材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱硬化性樹脂成形材料は架橋反応による優れた耐熱性、耐久性を特徴として成形材料、積層板、シェルモールド用などに用いられている。中でも成形材料は食器などの日用品から電気・電子部品といった信頼性を要求される分野まで幅広く使用されている。しかしながら、熱可塑性樹脂成形材料とは異なり、金型を加熱して硬化させるため硬化前の樹脂の流動が高く、成形時において、本来成形材料を充填する必要のないエアベント部などへも樹脂が流れ込み、バリが発生する。そのため成形後にバリ取り工程を行うことが必要である。例えばフェノール樹脂においては、速硬化性材料の実用化により成形工程での生産性向上と自動成形化が促進されたが、射出成形の高速自動化を最大限に発揮するためにはこのバリの発生がネックとなり生産性向上が困難であった。
【０００３】
近年、射出成形工程とバリ仕上げ工程とを連続自動化することが検討されており、成形サイクルと同等の短時間でバリ仕上げを行うバリ取り自動仕上げ機の進歩によりこれが可能になりつつあるが、材料面からもよりバリ仕上げの容易な熱硬化性樹脂成形材料が要求されている。従来は流動性の小さな成形材料と隙間の少ない高精度の金型の組み合わせによってバリの少ない射出成形方法が検討されてきた。しかし流動性の小さな成形材料で大型成形品を射出成形すると成形性が不安定になるため、このような成形用途には適用できなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来不可能であった、あらゆる形状、大きさの成形品の成形において著しくバリの少ない熱硬化性樹脂成形材料を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱硬化性樹脂成形材料の成分である充填材が、ふるい下積算体積百分率１０％相当径の逆数、エアベント厚以上の相当径を持つ累積頻度、および充填率の３項目を掛け合わせた数値が２００以上となる粒子で構成されている熱硬化性樹脂成形材料に関するものである。
【０００６】
すなわち、以下の関係式（１）が成り立つ粒度分布で構成された充填材を使用することにより、バリの発生が少ないことを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料を提供できる。
ＦＬ　＝　（　１　／　Ｘ１０　）×　ｆ（ｔ）　×　（　１　−ε　）　＞　５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１　）
ここで、Ｘ１０：ふるい下積算体積百分率１０％相当径（μｍ）、ｆ（ｔ）：エアベント厚以上の相当径を持つ累積頻度（％）、ε：空隙率（−）である。
バリの発生を減少させるためには、エアベント入り口を効果的に充填材で塞ぐことが重要と考えられる。本発明者はエアベントを効率よく塞ぐ充填材の粒度分布に関して鋭意検討を行った結果、バリの大きさに対して、エアベントの厚みと充填材の粒度分布が大きく寄与していることが分かった。
一般的に矩形流路における流量は、式（２）で表すことができる。
Ｑ　＝　｛　γ×ｔ２×（ｗ＋ｔ）｝／６　　　　　　　　　　　（２）
ここで、Ｑ：流量（ｍｍ３／ｓ）、γ：せん断速度（ｓ−１）、ｔ：エアベント厚（ｍｍ）、ｗ：エアベント幅（ｍｍ）である。
バリはエアベント部に流れ込んだ樹脂の長さであるため、流量Ｑをエアベントの面積、つまりエアベント厚とエアベント幅の積で除した値となるため、バリはエアベント厚に比例することが予想される。しかしながら、充填材を配合した場合には、あるエアベント厚以上の領域では、エアベント厚によらずバリがほぼ一定の値を示すエアベント厚依存性が低い領域も存在することがわかった。したがって、バリを押さえるためには、この２つの領域に対して、夫々異なる対策を立てる必要がある。２つの領域を分ける変極点となるエアベント厚は、充填剤の粒度分布によって異なるが、発明者はさらにこの現象を解析し、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置で測定した充填材のふるい下積算体積百分率が１０％となる粒子相当径が前記変極点のエアベント厚と一致することを突き止めた。したがって、バリを抑えるためには、ベント厚とバリが比例関係にある領域では、ベント厚に相当する、ふるい下積算体積百分率が１０％以下となる粒子径を小さくすることが重要であり、また、エアベント厚依存性が低い領域におけるバリを小さくするためには、エアベントを塞ぐためのエアベント厚以上の粒子と、エアベントを塞ぐ大きな粒子間を細かい粒子が必要である。以上のことから、バリはふるい下積算体積百分率１０％相当径の逆数、エアベント厚以上の粒子の割合を表すパラメータ、そしてエアベント厚以上の粒子間を埋める粒子の割合を表すパラメータの組み合わせで表現することが可能となる。ここで、エアベントを塞ぐためのエアベント厚以上の粒子については、エアベント厚以上の相当径を持つ粒子の累積頻度で、そしてエアベント厚以上の粒子間を埋める粒子の割合は充填率で代表させた。また、いずれのパラメータも大きな値ほど、バリが小さくなる傾向にあると考えられ、それらの積をバリの関数として表し、この値が５以上となるように充填材の粒度分布を調整した場合には、バリが著しく小さくなることを見出した。
【０００７】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂としては特に限定はしないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂の他にエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等を使用することができ、これらの樹脂は、他の樹脂（熱可塑性樹脂でも良い。）又は化合物等を添加してもよい。本発明においては各種成形品用途に応じ、上記粒度分布で構成された充填材を使用することにより、射出成形においてバリの少ないことを特長とする速硬化性樹脂成形材料、高耐熱性成形材料、耐電食性成形材料あるいは耐衝撃性成形材料等を提供することができる。
【０００８】
ここでいう充填材は、例えば無機充填材としてはアルミナ、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、マイカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ガラス粉、シリカ等が挙げられる。また、有機充填材としては木粉、パルプ粉、合板粉等が挙げられる。これらの充填材は熱硬化性樹脂１００重量部に対して３０〜１２００重量部組み合わせることが好ましく、更に好ましくは、熱硬化性樹脂１００重量部に対して４５〜１０００重量である。この範囲の配合量であれば成形品の強度を低下させることなく、エアベントへのバリ発生を防止することができる。
【０００９】
本発明の熱硬化性樹脂成形材料は熱硬化性樹脂と上記充填材の他に硬化剤、離型剤、着色剤等の添加剤を配合することができ、ロール、ヘンシェルミキサー、押し出し機、２軸押し出し機等を用いて均一に混練を行い冷却粉砕する等の造粒方法により安定して製造することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を説明する。
＜実施例１＞エアベント厚３０μｍを想定し、熱硬化性樹脂として、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、充填材として、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が２．０μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度３６．６％、充填率が０．８７０の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。この成形材料を図１に示すようなエアベント幅（Ｈ）５ｍｍで種々のエアベント厚（ｔ）を持つ測定用金型を用いて射出圧５ＭＰａ、射出時間６０秒の条件でトランスファー成形機を用いて成形し、エアベント厚３０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
【００１１】
＜実施例２＞エアベント厚５０μｍを想定し、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が２．０μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度１６．１％、充填率が０．８７０の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。実施例１と同条件にてエアベント厚５０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
【００１２】
＜実施例３＞エアベント厚３０μｍを想定し、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が３．９μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度５６．４％、充填率が０．８８９の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。実施例１と同条件にてエアベント厚３０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
【００１３】
＜実施例４＞エアベント厚５０μｍを想定し、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が３．９μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度４０．２％、充填率が０．８８９の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。実施例１と同条件にてエアベント厚５０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
【００１４】
＜比較例１＞エアベント厚３０μｍを想定し、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が３０．３μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度９０．１％、充填率が０．８２５の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。実施例１と同条件にてエアベント厚３０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
【００１５】
＜比較例２＞エアベント厚５０μｍを想定し、蓚酸触媒のノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対してヘキサメチレンテトラミン１５重量部、ふるい下積算体積百分率１０％相当径が３０．３μｍ、エアベント厚相当径以上の粒子累積頻度８３．６％、充填率が０．８２５の球状シリカ１２０重量部、離型剤、着色剤等の添加剤１４重量部を混合し、ロールで混練して成形材料を得た。実施例１と同条件にてエアベント厚５０μｍにおけるバリの発生状態を確認した。
表１にＦＬの値とバリの長さを示す。表１に示す様に、ＦＬが５以下の実施例では、バリの長さが１．４〜２．２ｍｍと著しく短く、この程度の長さであれば、効率よいバリ取り仕上げが出来きる。
【００１６】
【表１】
2004067709.tif 000002
【００１７】
【発明の効果】
本発明の熱硬化性樹脂成形材料を用いれば、種々の形状、大きさの成形品の成形において、従来の熱硬化性樹脂成形材料に比べて、金型のエアベントからのバリ発生が１／５以下に少なくなり、パーティング面に過剰なバリの流出がないので、デフラッシャー仕上げ機でのバリ取り時間が１／２以下で効率よくバリ取り仕上げが出来、仕上げ工程の大幅な短縮による生産性向上が図れる。また、成形時に発生するバリが少ないので、金型にバリが残ることが原因で起こる充填不良品の発生及び金型トラブルがなくなる。また、射出成形とバリ仕上げとの工程を接続して省力化を図った射出成形による成形品生産方式に用いれば、バリ取り工程の短縮がそのまま成形品の生産性向上につながり、バリの無い成形品が安定して効率よく得られる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】熱硬化性樹脂成形材料のバリ評価に使用した金型のエアベント部を示す断面図。
【符号の説明】
Ｈ　　エアベント幅
ｔ　　エアベント厚
【図１】
2004067709.tif 000003