(57)【要約】【課題】従来よりも成形加工性に優れており、力学的特性に優れた成形品を成形することができるフェノール樹脂成形材料を提供する。【解決手段】フェノール樹脂及び充填材を含有するフェノール樹脂成形材料に関する。充填材として、フェノール樹脂と反応性を有するグラフト層をコアの外部に設けて形成されるものを、フェノール樹脂成形材料の全量に対して１〜１１重量％含有する。充填材のグラフト層とフェノール樹脂とが反応して樹脂が高分子量化することにより、樹脂溶融時の樹脂粘度を高め、充填性を向上させることができ、クロスバー等の成形品を容易に小型化・薄肉化することができる。しかも、グラフト層の内部に存在するコアの弾性により、成形品の強度低下を引き起こすことなく低弾性化を実現することができ、小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性が高く高強度化を図ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂及び充填材を含有するフェノール樹脂成形材料において、充填材として、フェノール樹脂と反応性を有するグラフト層をコアの外部に設けて形成されるものを、フェノール樹脂成形材料の全量に対して１〜１１重量％含有して成ることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
平均繊維束径が９〜１３μｍであり、かつ、平均繊維長が９０〜１５０μｍであるガラス繊維をフェノール樹脂成形材料の全量に対して３０〜７０重量％含有して成ることを特徴とする請求項１に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
コアが弾性を有する分子で形成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
充填材の平均粒径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項５】
グラフト層の重量分率が充填材１粒子の総重量に対して１０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を成形して成ることを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノール樹脂成形材料及びこれを用いて成形される成形品に関するものである。より詳しくは、本発明は、重電分野における電磁接触器（漏電遮断器、回路遮断器等）に搭載されるクロスバー等の高強度部品を好適に成形することができるフェノール樹脂成形材料及びクロスバー等の成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェノール樹脂成形材料は、耐熱性、強度、コストに優れているため、従来より、重電分野等において広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、電磁接触器に搭載されるクロスバー（例えば、特許文献２参照。）等の構造部品の成形に関して、フェノール樹脂成形材料の使用実績がある。そして、特にこの電磁接触器については、最近、各家庭における消費電力の増加に伴って遮断容量が増大しており、それと同時に消費者のニーズから電磁接触器の小型化が求められている。
【０００３】
ここで、電磁接触器の遮断容量が大きくなると、電磁接触器の作動時にクロスバー及び周辺各部に加わる荷重・衝撃が大きくなるため、これらの部品を大型化する必要がある。とりわけクロスバーとしては、薄肉で高強度、かつ、耐衝撃を有するものが求められている。
【０００４】
しかし、上記のように各部品を大型化すれば、電磁接触器自体も大型化されることとなり、これは消費者のニーズに応えるものではない。そこで、電磁接触器の小型化を図るため、電磁接触器を構成する各部品の小型化の必要性が生じる。ところが、小型化・薄肉化されたクロスバーは力学的負荷に対して破壊されやすくなるため、必然的に、さらなる高強度特性が求められる。
【０００５】
そして、クロスバー等の成形品の破壊を防ぐ材料を開発するためには大きく分けて２つの手法が知られている。１つは材料の高強度化であり、もう１つは低弾性化である。
【０００６】
また、クロスバー等の成形品の小型化・薄肉化には成形の困難が伴う。具体的には、薄肉成形は、金型における薄肉部・袋小路部の樹脂の充填が困難であり、これを容易にするためには樹脂の溶融安定性・樹脂粘度を調整することが重要である。一般に、充填性を向上させるには、樹脂溶融時の樹脂粘度が高いことが望ましい。
【特許文献１】特開平６−２１２０５５号公報
【特許文献２】特開２００１−６８００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来より提供されているフェノール樹脂成形材料によれば、今のところ、電磁接触器に搭載されるクロスバーとしての特性面については十分要求品質を満たしているが、今後、電磁接触器の遮断容量の増大や小型化に対応していくためには、力学的特性や成形加工性が十分であるとはいえない。
【０００８】
すなわち、上述のとおり、特に電磁接触器に搭載されるクロスバーには、電磁接触器の遮断容量の増大に伴って高い信頼性と小型化が求められていることから、このようなクロスバー等の成形品に使用されるフェノール樹脂成形材料には、部品加工時及び電磁接触の作動時の力学的負荷に耐え得る高い力学信頼性と小型化に応え得る加工性が求められているものである。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも成形加工性に優れており、力学的特性に優れた成形品を成形することができるフェノール樹脂成形材料及び従来よりも力学的特性に優れた成形品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係るフェノール樹脂成形材料は、フェノール樹脂及び充填材を含有するフェノール樹脂成形材料において、充填材として、フェノール樹脂と反応性を有するグラフト層をコアの外部に設けて形成されるものを、フェノール樹脂成形材料の全量に対して１〜１１重量％含有して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、平均繊維束径が９〜１３μｍであり、かつ、平均繊維長が９０〜１５０μｍであるガラス繊維をフェノール樹脂成形材料の全量に対して３０〜７０重量％含有して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、コアが弾性を有する分子で形成されて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、充填材の平均粒径が１０〜１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、グラフト層の重量分率が充填材１粒子の総重量に対して１０〜６０重量％であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係る成形品は、請求項１乃至５のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を成形して成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１に係るフェノール樹脂成形材料によれば、充填材のグラフト層とフェノール樹脂とが反応して樹脂が高分子量化することにより、樹脂溶融時の樹脂粘度を高め、充填性を向上させることができ、クロスバー等の成形品を容易に小型化・薄肉化することができるものである。しかも、グラフト層の内部に存在するコアの弾性により、成形品の強度低下を引き起こすことなく低弾性化を実現することができ、小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性が高く高強度化を図ることができるものである。つまり、上記のフェノール樹脂成形材料は、従来よりも成形加工性に優れており、力学的特性に優れた成形品を成形することができるものである。
【００１７】
請求項２の発明によれば、小型化・薄肉化しない成形品はもちろん、クロスバーのように小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性がさらに高くなり、高強度化を図ることができるものである。
【００１８】
請求項３の発明によれば、成形品の力学的特性をさらに向上させることができるものである。
【００１９】
請求項４の発明によれば、充填材を容易に取り扱うことができ、また、成形時における成形加工性をさらに高く得ることができるものである。
【００２０】
請求項５の発明によれば、成形時における成形加工性と成形後における力学的特性の両方をさらに高く得ることができるものである。
【００２１】
本発明の請求項６に係る成形品によれば、従来よりも力学的特性に優れているものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
本発明に係るフェノール樹脂成形材料は、フェノール樹脂及び充填材を含有するものである。
【００２４】
フェノール樹脂としては、レゾール型やノボラック型があるが、これらのうちいずれを用いることもできる。フェノール樹脂の重量平均分子量は２０００〜４０００であることが好ましい。
【００２５】
充填材としては、フェノール樹脂と反応性を有するグラフト層を粒子状等のコアの外部に設けて形成されるものを用いる。ここで、フェノール樹脂と反応性を有するグラフト層は、例えば、メタクリル酸アルキルで形成することができる。そして、上記のような充填材をフェノール樹脂に添加してフェノール樹脂成形材料を製造すると、充填材のグラフト層とフェノール樹脂とが反応して樹脂が高分子量化することにより、樹脂溶融時の樹脂粘度を高め、充填性を向上させることができ、クロスバー等の成形品を容易に小型化・薄肉化することができるものである。しかも、グラフト層の内部に存在するコアの弾性により、成形品の強度低下を引き起こすことなく低弾性化を実現することができ、小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性が高く高強度化を図ることができるものである。つまり、上記のフェノール樹脂成形材料は、従来よりも成形加工性に優れており、力学的特性に優れた成形品を成形することができるものである。
【００２６】
充填材のコアとしては、特に限定されるものではないが、上記のとおりコアの弾性が成形品の低弾性化に大きな影響を及ぼすので、弾性を有しない分子よりは、エラストマーのように弾性を有する分子で形成されているものを用いるのが好ましい。これにより、成形品の力学的特性をさらに向上させることができるものである。ここで、弾性を有する分子としては、ＳＢＲ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン樹脂、ポリブタジエン、ＮＢＲ等を例示することができ、逆に、弾性を有しない分子としては、ウオラストナイト、アスベスト、タルク、シリカ、マイカ等を挙げることができる。なお、充填材としては、三菱レイヨン（株）製「メタブレンＣ−１３２」等のように市販されているものを用いる以外に、グラフト層を形成するメタクリル酸アルキルと上記のコアとを使用して乳化重合により製造したものを用いることもできる。
【００２７】
また、充填材１粒子の総重量に対してグラフト層の重量分率は１０〜６０重量％であることが好ましい。これにより、成形時における成形加工性と成形後における力学的特性の両方をさらに高く得ることができるものである。しかし、グラフト層の重量分率が１０重量％より少ないと、低弾性化効果・耐衝撃性改良効果が低くなるおそれがあり、逆に、グラフト層の重量分率が６０重量％より多いと、フェノール樹脂成形材料の製造時において混練が難しくなり、成形性の確保が困難となるおそれがある。ここで、成形性の確保とは、射出成形又はトランスファー成形等の成形時において樹脂の硬化速度又は樹脂粘度が適当な範囲にあって、未充填又はカスレ等の成形不良がなく成形できることをいう。
【００２８】
また、充填材の平均粒径は１０〜１００μｍであることが好ましい。これにより、充填材を容易に取り扱うことができ、また、成形時における成形加工性をさらに高く得ることができるものである。しかし、充填材の平均粒径が１０μｍより小さいと、ハンドリングが困難となるおそれがあり、逆に、充填材の平均粒径が１００μｍより大きいと、フェノール樹脂成形材料の製造時において混練が難しくなり、成形性の確保が困難となるおそれがある。なお、充填材の平均粒径は、例えば、充填材を製造する乳化重合の段階において２次凝集の程度で調整することができる。
【００２９】
また、充填材をフェノール樹脂に添加してフェノール樹脂成形材料を製造する場合において、フェノール樹脂成形材料の全量に対して、充填材を１〜１１重量％含有する。これにより、成形時における成形加工性と成形後における力学的特性の両方を高く得ることができるものである。しかし、充填材の含有量が１重量％より少ないと、上記のような効果が低くなるものであり、逆に、充填材の含有量が１１重量％より多いと、成形性の確保が困難となるものである。
【００３０】
また、フェノール樹脂成形材料を製造する場合には、ガラス繊維を用いるのが好ましい。具体的には、平均繊維束径が９〜１３μｍであり、かつ、平均繊維長が９０〜１５０μｍであるガラス繊維をフェノール樹脂成形材料の全量に対して３０〜７０重量％含有するのが好ましい。これにより、小型化・薄肉化しない成形品はもちろん、クロスバーのように小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性がさらに高くなり、高強度化を図ることができるものである。しかし、ガラス繊維の平均繊維束径が９μｍより小さいと、十分な強度を得ることができないおそれがあり、逆に、ガラス繊維の平均繊維束径が１３μｍより大きいと、分散が悪くなって強度のばらつきが生じるおそれがある。また、ガラス繊維の平均繊維長が９０μｍより短いと、十分な強度を得ることができないおそれがあり、逆に、ガラス繊維の平均繊維長が１５０μｍより長いと、配向しやすくなったり分散が悪くなったりして強度にばらつきが生じるおそれがある。また、ガラス繊維の含有量が３０重量％より少ないと、ガラス繊維の添加による高強度化の効果を十分高く得ることができないおそれがあり、逆にガラス繊維の含有量が７０重量％より多いと、成形性の確保が困難となるおそれがある。なお、ガラス繊維について、平均繊維束径が９〜１３μｍであり、かつ、平均繊維長が９０〜１５０μｍであるということは、いずれも成形品中におけるガラス繊維の平均繊維束径及び平均繊維長を意味している。よって、例えば、平均繊維長が３ｍｍであるガラス繊維を用いる場合であっても、混練によりガラス繊維が細かく切断されることから、最終的に得られる成形品中におけるガラス繊維の平均繊維長が１５０μｍ以下でありさえすればよい。
【００３１】
また、フェノール樹脂成形材料を製造する場合には、必要に応じて、カルナバ等の滑剤やソルベントブラック等の染料を用いることができる。
【００３２】
そして、本発明に係るフェノール樹脂成形材料は、次のようにして製造することができる。まず、フェノール樹脂、充填材、必要に応じて、ガラス繊維、その他の原材料を混合する。次に、この混合物を２軸混練機により混練する。その後、この混練物を冷却し、粉砕した後、造粒することにより、フェノール樹脂成形材料を得ることができる。
【００３３】
また、本発明に係る成形品は、上記のようにして得られたフェノール樹脂成形材料を用いて、射出成形やトランスファー成形等の成形法を行うことによって、製造することができる。ここで、成形時においては、充填材のグラフト層とフェノール樹脂とが反応して樹脂が高分子量化することにより、樹脂溶融時の樹脂粘度が高まり、充填性が向上し、クロスバー等の成形品を容易に小型化・薄肉化することができるものである。つまり、金型における薄肉部・袋小路部の樹脂の充填が容易であり、充填不良を防止することができる。しかも、グラフト層の内部に存在するコアの弾性により、成形品の強度低下を引き起こすことなく低弾性化を実現することができ、小型化・薄肉化した成形品であっても、耐衝撃性が高く高強度化を図ることができるものである。つまり、上記のようにして得られた成形品は、従来よりも力学的特性に優れているものである。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３５】
（原材料）
フェノール樹脂成形材料を製造するための原材料として以下のものを用いた。
【００３６】
・レゾール型フェノール樹脂（松下電工（株）製、重量平均分子量：約３０００、モル比：ホルムアルデヒド／フェノール＝２．０、軟化点（ボールリング法）：７０℃）
・充填材（１）（三菱レイヨン（株）製「メタブレンＣ−１３２」）
・充填材（２）（三菱レイヨン（株）製「サンプル品」）
・充填材（３）（三菱レイヨン（株）製「メタブレンＣ−２０１Ａ」）
・充填材（４）（三菱レイヨン（株）製「メタブレンＣ−１４０」）
・充填材（５）（三菱レイヨン（株）製「サンプル品」）
・充填材（６）（三菱レイヨン（株）製「メタブレンＡ−３０００」）
・充填材（７）（三菱レイヨン（株）製「メタブレンＳＸ−００５」）
・充填材（８）（日本ゼオン（株）製「ニポール」）
ここで、充填材（１）〜（７）のコアはそれぞれ［表１］に示すもので形成されており、また、充填材（１）〜（７）のグラフト層はいずれもメタクリル酸アルキルで形成されている。充填材（１）〜（８）の平均粒径及びグラフト層の重量分率は［表１］に示すとおりである。なお、充填材（８）はコアのみからなるものである。
【００３７】
・ガラス繊維（ＮＳＧヴェトロテックス（株）製「ＲＥＳ０３０ＢＭ３８」（平均繊維束径１２μｍ、平均繊維長３ｍｍ））
・滑剤（カルナバ）（大日化学工業（株）製「カルナバＦ−１」）
・染料（ソルベントブラック）（オリエント化学工業（株）製「ＳＡＰ−Ｌ」）
なお、［表１］における「その他」とは、滑剤と染料とを合わせたものを意味しており、それぞれフェノール樹脂成形材料の全量に対して１重量％ずつ用いている。
【００３８】
（フェノール樹脂成形材料）
フェノール樹脂成形材料は、次のようにして製造した。まず、［表１］に示す配合量で、フェノール樹脂、充填材（１）〜（８）、ガラス繊維、滑剤、染料を１分間混合した。次に、この混合物を１００〜１１０℃の温度範囲で２軸混練機により３分間混練した。その後、この混練物を冷却し、粉砕した後、造粒することにより、実施例１〜８及び比較例１〜３のフェノール樹脂成形材料を得た。
【００３９】
（試験片）
射出成形金型を用いて、各フェノール樹脂成形材料を成形することにより、曲げ強さ及び曲げ弾性率を測定するための試験片を得た。成形条件は、金型温度が１７０℃、硬化時間が９０秒、射出圧力が１２８ＭＰａとなるように設定した。
【００４０】
（曲げ強さ）
上記のようにして得た試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に基づいて曲げ強さ試験を行った。結果を［表１］に示す。
【００４１】
（曲げ弾性率）
上記のようにして得た試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に基づいて曲げ弾性率試験を行った。結果を［表１］に示す。
【００４２】
（成形性）
成形性試験は、押出式流れ試験用金型を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に基づいて行った。押出式流れ試験の挿入質量、金型温度及び圧力はそれぞれ、４０ｇ、１６０℃、２９．４ＭＰａである。結果を押し切り時間と吐出量とに分けて［表１］に示す。
【００４３】
なお、上記のようにして得た試験片をそれぞれるつぼ等で燃焼して、ガラス繊維と樹脂とを分離した後、灰分を顕微鏡で観察することにより、試験片中におけるガラス繊維の平均繊維長が、実施例１〜８及び比較例１〜３のいずれの場合においても、１５０μｍ以下であることを確認した。
【００４４】
【表１】
2005179602.tif 000002
【００４５】
［表１］にみられるように、実施例１〜８及び比較例１〜３のフェノール樹脂成形材料はいずれも、力学的特性に優れた成形品を得ることができるものの、実施例１〜８のフェノール樹脂成形材料の方が、比較例１〜３のフェノール樹脂成形材料よりも、成形加工性に優れていることが確認される。