(57)【要約】【課題】  従来のガラス繊維を主基材とするコンミテータ用フェノール樹脂成形材料と比較して、機械的強度を実用的なレベルに維持しつつ、銅密着性を付与していることから、銅セグメントが樹脂から剥離しにくく片間段差の低減に優れたコンミテータ用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、無機充填材、メラミンを含有することを特徴とし、前記メラミンの含有量が前記フェノール樹脂１００重量部に対して、０．５〜４重量部であり、前記無機充填材は第１の無機充填材としてガラス繊維を含有し、第２の無機充填材としてクレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、及びタルクから選ばれた１種以上を含有するコンミテータ用フェノール樹脂成形材料である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂、無機充填材、及びメラミンを含有するコンミテータ用フェノール樹脂成形材料であって、前記フェノール樹脂１００重量部に対して、前記メラミンを０．５〜４重量部含有することを特徴とするコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
前記無機充填材は、第１の無機充填材としてガラス繊維を含有する請求項１に記載のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
前記無機充填材は、前記第１の無機充填材とともに、第２の無機充填材としてクレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、及びタルクから選ばれた１種以上を含有する請求項１又は２に記載のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
さらに、前記フェノール樹脂１００重量部に対して、エラストマーを１〜６重量部含有する請求項１ないし３のいずれかに記載のコンミテータ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、コンミテータ用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】
広範囲の分野に利用されているフェノール樹脂成形材料の用途のひとつとしてコンミテータ（整流子）がある。コンミテータはモーターの一部品であり、一般的には、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。コンミテータの絶縁体に使用される材料に要求される基本的な特性には、機械的強度、耐熱性（特に、熱時の強度・加熱寸法安定性）や寸法安定性などがあるため、ガラス繊維で強化されたフェノール樹脂成形材料が多く使用されている。
【０００３】
しかしながら近年、コンミテータ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、銅セグメント間段差（以下、片間段差）において満足する特性を得られない場合がある。特に、フェノール樹脂成形材料は通常、銅と密着性が希薄なため成形収縮等の寸法変化やコンミテータの回転によって銅セグメントと樹脂が剥離してしまい、それに伴い片間段差が大きくなることが問題となっている。
【０００４】
フェノール樹脂を銅と接着させる方法として成形材料の一部にメラミン樹脂を含有させる方法がある（例えば、特許文献１）が、メラミン樹脂を含有させた場合、高温時劣化が大きくなる問題がある。また、長期耐熱性及び長期寸法安定性を向上させる目的で成形材料の一部にメラミンを含有させる方法がある（例えば、特許文献２）が、メラミン含有量が多すぎるため機械的強度が低下する問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２９０８２号公報
【特許文献２】特開２０００−１４３９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、機械的強度を実用的レベルに維持しつつ、銅密着性を付与したコンミテータ用フェノール樹脂成形材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明（１）〜（４）によって達成される。
（１）  フェノール樹脂、無機充填材、及びメラミンを含有するコンミテータ用フェノール樹脂成形材料であって、前記フェノール樹脂１００重量部に対して、前記メラミンを０．５〜４重量部含有することを特徴とするコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
（２）  前記無機充填材は、第１の無機充填材としてガラス繊維を含有する（１）に記載のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
（３）  前記無機充填材は、前記第１の無機充填材とともに、第２の無機充填材としてクレー、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、及びタルクから選ばれた１種以上を含有する（１）又は（２）に記載のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
（４）  さらに、前記フェノール樹脂１００重量部に対して、エラストマーを１〜６重量部含有する（１）ないし（３）のいずれかに記載のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、フェノール樹脂とメラミンとを含有することを特徴とするものであり、機械的強度を実用的なレベルに維持しつつ、銅密着性を付与したコンミテータ用フェノール樹脂成形材料を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料（以下、「成形材料」ということがある）について説明する。
本発明の成形材料は、フェノール樹脂、無機充填材、及びメラミンを含有するコンミテータ用フェノール樹脂成形材料であって、前記フェノール樹脂１００重量部に対して、前記メラミンを０．５〜４重量部含有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂を単独、あるいは両者を併用する。ノボラック型フェノール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、ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対して、１０〜３０重量部を含有することが好ましく、更に１５〜２０重量部含有することが好ましい。ヘキサメチレンテトラミンの含有量が前記上限値を超えると、成形体の機械的強度が低下する場合があり、前記下限値未満では、成形収縮を十分低減することができず、成形体の機械的強度が低下する場合がある。
【００１１】
本発明は、フェノール樹脂とメラミンを使用することが一つの特徴である。メラミンをフェノール樹脂とともに使用すると、フェノール樹脂の銅密着性が向上する。その理由は明確ではないが、メラミンに含有されるアミノ基と銅がアミノ基中の窒素原子の孤立電子対を介して配位的に結合することで銅接着性を向上させることができると考えられる。
【００１２】
メラミンの割合は、ノボラック型フェノール樹脂の場合はヘキサメチレンテトラミンも含み、フェノール樹脂１００重量部に対し、０．５〜４重量部であり、２．５〜３．５重量部が更に好ましい。前記下限値未満では、銅密着性向上効果が小さくなる傾向があり、前記上限値を超えると、成形材料製造時の生産性を低下させる場合があり、機械的強度等の特性が低下することがある。
【００１３】
前記フェノール樹脂の含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対して２０〜５０重量％が好ましく、更に２５〜４５重量％が好ましい。ノボラック型フェノール樹脂の場合、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。前記含有量が前記下限値未満では、成形材料製造時の生産性や成形体の機械的強度が低下する場合があり、前記上限値を超えると、成形体の耐熱性、寸法安定性などが充分でない場合がある。
【００１４】
本発明の成形材料には、第１の無機充填材としてガラス繊維を含有する。カラス繊維を含有することにより、成形体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のものが好ましい。また、平均繊維長は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を向上させ、得られた成形体の機械的強度を良好なものとすることができる。平均繊維径が前記下限値未満では機械的強度の向上効果が小さくなることがある。また、前記上限値を超えると、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。平均繊維長が前記下限値未満では機械的強度の向上効果が小さくなる傾向があり、前記上限値を超えるとロール混練時に繊維が折れ、機械的強度の向上効果がこれ以上大きくならないことが多い。
【００１５】
ガラス繊維の含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対し３５〜７０重量％が好ましく、更に４０〜６０重量％が好ましい。含有量が前記下限値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、前記上限値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。
【００１６】
本発明の成形材料には、前記ガラス繊維と併せて、これ以外の第２の無機充填材を配合することができる。かかる無機充填材としては特に限定されないが、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、焼成クレー、未焼成クレー、ウォラストナイト、タルク、シリカ、ケイソウ土、アルミナ、酸化マグネシウム、硫酸バリ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ためコンミテータ用に用いた場合、銅セグメントと樹脂との剥離を抑えやすくなる。
【００１７】
前記ガラス繊維と第２の無機充填材の合計含有量は特に限定されないが、成形材料全体に対し４０〜７５重量％であることが好ましく、更に４５〜６５重量％が好ましい。前記ガラス繊維と第２の無機充填材の含有量が前記下限値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、前記上限値を越えると成形材料段階での作業性が低下し、相対的に樹脂分の含有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。
【００１８】
前記第２の無機充填材の含有量は特に限定されないが、成形材料全体の５〜３０重量％が好ましく、更に１０〜２５重量％が好ましい。かかる含有量が前記下限値未満であると成形体の耐熱性、寸法安定性などが十分でない場合があり、前記上限値を超えると成形材料製造時の作業性や、成形体の機械的強度が低下する場合がある。
【００１９】
本発明の成形材料には、エラストマーを含有することが好ましい。エラストマーを配合することにより、成形収縮を低減することができるとともに成形体の弾性率を低減することができるので、コンミテータ用として用いた場合、銅セグメントと樹脂との剥離を抑えやすくなる。エラストマーとしては特に限定されないが、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴムとポリビニルブチラールを配合することが好ましい。アクリロニトリルブタジエンゴムとポリビニルブチラールという異なるタイプのエラストマーを併用しているので、これらの相乗作用により、一方のエラストマーを単独で配合した場合よりも、成形収縮を低減することができるとともに、可撓性及び靭性をバランスよく付与することができる。
【００２０】
アクリロニトリルブタジエンゴム及びポリビニルブチラールの含有量としては、特に限定されないが、成形材料全体に対して、それぞれ、０．５〜６重量％が好ましい。更に好ましくはそれぞれ、１〜３重量％である。アクリロニトリルブタジエンゴムの含有量が前記下限値未満では靭性等、上記効果が小さい場合があり、前記上限値を越えると機械的強度が低下することがある。
ポリビニルブチラールの含有量が前記下限値未満では機械的強度向上が小さい場合があり、前記上限値を超えると熱時特性が低下することがある。
また、アクリロニトリルブタジエンゴムとポリビニルブチラールの割合は、特に限定されないが、２５：７５〜８０：２０が好ましい。更に好ましくは５０：５０〜７５：２５である。前記下限値未満及び前記上限値を超えると可撓性及び靭性のバランスが不良となる場合がある。
【００２１】
本発明のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料には、本発明の目的を損なわない範囲で離型剤、硬化助剤、顔料等の添加剤を添加することができる。
【００２２】
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、フェノール樹脂とガラス繊維及び他の無機充填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、溶融混練し、冷却後粉砕して得ることができる。溶融混練は、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】
【００２３】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
実施例及び比較例の配合と特性を表１に示す。表１に示す含有量は全て重量％を表す。
【００２５】
【表１】
2005247946.tif 000002
【００２６】
（表１の注）
１．原材料
（１）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト社製  Ａ-１０８２（数平均分子量８５０）
（２）ガラス繊維：日本板硝子社製  ＲＥＳ０３−ＢＭ３８（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍのチョップドストランド）
（３）未焼成クレー：白石工業社製  カオブライト（３２５メッシュパス）
（４）硬化助剤：秩父石灰工業社製  消石灰
（５）離型剤：日本油脂社製  ステアリン酸
（６）アクリロニトリルブタジエンゴム：ＪＳＲ社製  ＰＮＣ−３８
（７）ポリビニルブチラール：積水化学工業社製  エスレックＢＬ−１
（８）顔料：三菱化学社製  カーボンブラック＃７５０Ｂ
（９）メラミン：三菱化学社製  ユカメラミン
【００２７】
２．成形材料の作製
（実施例１）
ノボラック型フェノール樹脂２６．１重量％と、ガラス繊維４２重量％と、無機充填材として未焼成クレー２０重量％と、ヘキサメチレンテトラミン５重量％と、硬化助剤として消石灰１重量％と、離型剤としてステアリン酸１重量％と、エラストマー成分としてアクリロニトリルブタジエンゴム１．５重量％と、ポリビニルブチラール１．５重量％と、顔料１重量％と、メラミン０．９重量％を混合し、組成物を得る。
前記組成物を８０〜９０℃の加熱ロールで約１５分間溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料を得た。
【００２８】
（実施例２）
ノボラック型フェノール樹脂を２６．８重量％に増量し、メラミンを０．２重量％に減量した以外は実施例１と同様として、成形材料を得た。
【００２９】
（実施例３）
ノボラック型フェノール樹脂を２５．８重量％に減量し、メラミンを１．２重量％に減量した以外は実施例１と同様として、成形材料を得た。
【００３０】
（比較例１）
メラミンを用いずに、ノボラック型フェノール樹脂を２７．０重量％とした以外は実施例１と同様として、成形材料を得た。
【００３１】
３．テストピースの作製及び評価方法
（１）成形収縮率、曲げ強さ、曲げ弾性率
トランスファー成形（金型温度１７５℃，硬化時間３分）によりテストピースを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して行った。
（２）銅板引き剥がし強度
銅密着性は、図１に示す評価方法（銅板引き剥がし強度）で測定した。
表面を粗さ６０番のペーパーで均一に磨いた銅板２枚の間に、成形材料を挟み、下記条件で成形圧着した試料を用い、２枚の銅板の引き剥がし強度により銅と樹脂との密着性を測定した。
評価試料
銅板サイズ：４ｃｍ×１０ｃｍ×３ｍｍ厚  ２枚
成形条件
金型温度：１５０℃
型締圧(実効圧)：１５ＭＰａ
成形材料予熱：無し
硬化時間：６０秒
測定条件
測定試料面積：３２ｃｍ2（４ｃｍ×８ｃｍ）
水平方向引き剥がし速度：５ｍｍ／ｍｉｎ
【００３２】
表１から明らかなように、実施例１ないし３はいずれも、フェノール樹脂、メラミン、及びガラス繊維を含む無機充填材を所定量配合した本発明の成形材料であり、これらから得られた成形体は、メラミンを含まない比較例１の成形体と比較して、機械的強度を実用的なレベルに維持しつつ銅密着性が向上したものとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のコンミテータ用フェノール樹脂成形材料は、機械的強度を実用的なレベルに維持しつつ、銅密着性を付与させることができるため、銅セグメントが樹脂から剥離しにくく片間段差の低減に優れたコンミテーターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例における銅密着性の測定法を示す概略図
【符号の説明】
【００３５】
１．銅板
２．フェノール樹脂成形材料
【図１】
2005247946.tif 000003