(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料全体に対し、レゾール型フェノール樹脂２５〜３５重量％、ガラス繊維を含む無機充填材５５〜６５重量％、及び重合度２５０〜３０００のポリビニルブチラール１〜５重量％を配合し、前記レゾール型フェノール樹脂が、（ａ）ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂と、（ｂ）メチロール型レゾールフェノール樹脂とを、（ａ）：（ｂ）＝２：１〜５：１で併用したものであ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、最近は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。また、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。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。よってガラス主基材の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た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、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ものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
（１）成形材料全体に対し、レゾール型フェノール樹脂２５〜３５重量％、ガラス繊維を含む無機充填材５５〜６５重量％、及び重合度２５０〜３０００のポリビニルブチラール１〜５重量％を配合し、前記レゾール型フェノール樹脂が、（ａ）ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂と、（ｂ）メチロール型レゾールフェノール樹脂とを、（ａ）：（ｂ）＝２：１〜５：１で併用したものであ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。
【０００５】
【発明の実施の形態】
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、成形材料全体に対し、レゾール型フェノール樹脂２５〜３５重量％、ガラス繊維を含む無機充填材５５〜６５重量％、及び重合度２５０〜３０００のポリビニルブチラール１〜５重量％を配合し、前記レゾール型フェノール樹脂が、（ａ）ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂と、（ｂ）メチロール型レゾールフェノール樹脂とを、（ａ）：（ｂ）＝２：１〜５：１で併用したものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明の成形材料には、フェノール樹脂としてレゾール型フェノール樹脂を用いる。レゾール型フェノール樹脂は、成形材料全体に対して２５〜３５重量％配合する。これにより、コンミテーターの寸法安定性を向上させることができる。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ようになる。また、３５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。
【０００７】
前記レゾール型フェノ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フェノール樹脂と、（ｂ）メチロール型レゾールフェノ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フェノール樹脂と、耐熱性に優れたメチロール型レゾールフェノール樹脂の特性とを発現でき、機械的強度と耐熱性を両立させることができる。前記２種類のレゾール型フェノール樹脂の配合比は、ａ：ｂ＝２：１〜５：１とする。このように、ジメチレンエーテル型レゾールフェノ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。
【０００８】
本発明の成形材料には、成形品に可撓性及び靭性を付与するために、ポリビニルブチラールを配合する。ポリビニルブチラールは樹脂との相溶性が良いため、樹脂の海の中にゴムが島状に分散した海島構造となり、可撓性及び靭性に優れた成形品を得ることが出来る。これにより、コンミテーターのフュージング時においても、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出来ると考えられる。また、ポリビニルブチラールを配合することで、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るため、内部応力の発生を低減できる。これにより、成形品に微細クラックが発生することを防ぐことができる。
【０００９】
前記ポリビニルブチラールは、重合度が２５０〜３０００のものを用いる。これにより、熱時機械的強度を向上させることができる。また、重合度１５００〜３０００のものは、さらに耐熱性に優れるため特に好ましい。本発明の成形材料においては、前記のように重合度が高く熱分解温度が高いポリビニルブチラールを用いることにより、フュージング時の耐熱性に優れた成形材料とすることができる。
ポリビニルブチラールの配合量は、成形材料全体に対して１〜５重量％である。配合量が１重量％未満では配合効果が小さく、５重量％を超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配合量は、より好ましくは１〜３重量％である。
【００１０】
本発明の成形材料には、成形品に機械的強度を付与する為にガラス繊維を配合する。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が低下することがある。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が低下する傾向があり、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。
【００１１】
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、微粉末状の無機基材である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５５〜６５重量％配合する。これにより、前記効果を付与することができる。配合量が５５重量％未満では機械的強度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、６５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。
【００１２】
本発明の成形材料を製造する方法は、通常の方法が適用できる。すなわち、レゾール型フェノール樹脂、ガラス繊維及び他の無機基材、ポリビニルブチラールを所定の範囲で配合し、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、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加熱混練し、冷却後粉砕して得ることができる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により説明する。
【００１４】
表１に示した配合からなる材料を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
【００１５】
【表１】
0003852922.tif 000002
【００１６】
（表の注）
１．原材料
（１）ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂：下記の方法により製造した。
フェノール（Ｐ）１００ｋｇ、８７重量％パラホルムアルデヒド（Ｆ）６２ｋｇ（Ｆ／Ｐモル比１．７０）、酢酸亜鉛０．５ｋｇを還流コンデンサー撹拌機、加熱装置、真空脱水装置、スタティックミキサー付きレジン循環装置を備えた３００リッター反応釜内に入れ、還流反応を３時間行った。この時点のフェノール反応率は９２％であった。その後、脱水を行いながら１１５℃迄加熱し、更に１１５℃、真空度１００Ｔｏｒｒを１時間維持して反応を進めた後、冷却バット上に取り出し、数平均分子量７００のジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂１０５ｋｇを得た。
（２）メチロール型レゾールフェノール樹脂：住友ベークライト製  ＰＲ−５１７２３（数平均分子量４５０）
（３）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト製  Ａ-１０８２（数平均分子量８５０）
（４）ガラス繊維：日本板硝子製  ＲＥＳ０３−ＢＭ３８（平均線維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）
（５）クレー：３２５メッシュパス
（６）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）
（７）ポリビニルブチラール：積水化学工業（株）製  エスレックＢＬ−１（重合度５００）
（８）離型剤：ステアリン酸（融点６０℃）
（９）硬化助剤：消石灰
（１０）顔料：カーボンブラック
なお、上記（１）〜（３）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。
【００１７】
２．評価方法
（１）成形収縮率、曲げ強さ、シャルピー衝撃強さ、熱時圧縮強さ、荷重たわみ温度：ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に基づいて行なった。
（２）フュージング試験
▲１▼コンミテーター仕様
・寸法：外径３０ｍｍ、ツバ部径４５ｍｍ、高さ３０ｍｍ
・セグメント数：２９極
▲２▼フュージング条件
・主電極荷重：７００（Ｎ）
・電流値：開始時（１極目）を２．４０ｋＡとし、終了時（２９極目）で２．１０ｋＡとなるように、徐々に電流値を下げて実施した。
・通電時間：各セグメント０．５秒とした。
▲３▼フュ−ジング後の回転破壊強度測定：電動回転試験機を用いて測定を行った。
▲４▼フュージング後のクラック：ツバ部及びツバ部端面を切断し、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。
【００１８】
実施例１〜４はいずれも、レゾール型フェノール樹脂、ガラス繊維を含む無機充填材、及び重合度２５０〜３０００のポリビニルブチラールを所定量配合した本発明の成形材料であり、これらの成形品は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、比較例はいずれもフュージング時のクラックの発生がみられた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、成形材料全体に対し、レゾール型フェノール樹脂２５〜３５重量％、ガラス繊維を含む無機充填材５５〜６５重量％、及び重合度２５０〜３０００のポリビニルブチラール１〜５重量％を配合した成形材料である。本発明の成形材料をコンミテーターに用いると、厳しい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。