JPH05214214A - エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

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JPH05214214A
JPH05214214A JP4054101A JP5410192A JPH05214214A JP H05214214 A JPH05214214 A JP H05214214A JP 4054101 A JP4054101 A JP 4054101A JP 5410192 A JP5410192 A JP 5410192A JP H05214214 A JPH05214214 A JP H05214214A
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俊夫 杉本
Sadahiko Kawaguchi
定彦 川口
Satoshi Ezaki
聡 江崎
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 (イ)三官能ないし四官能の液状エポキシ樹
脂を含有する、25℃における粘度が100ポイズ以下
の低粘度エポキシ樹脂、(ロ)液状硬化剤、(ハ)平均
粒径が125μm以下の金属粉、及び(ニ)平均粒径が
(ハ)成分の平均粒径より小さい金属粉以外の無機充填
材を含有してなり、かつ(イ)成分と(ロ)成分の合計
量100重量部に対し(ハ)成分と(ニ)成分の合計量
が200重量部以上であり、(ハ)成分と(ニ)成分の
合計量100重量部に対し(ニ)成分が50重量部以下
であるエポキシ樹脂組成物である。 【効果】 特定の(イ)〜(ニ)の各成分を特定の割合
で配合したことにより、流動性が良好であり、かつ強度
が大きく、熱膨張係数が小さく、表面特定の良好な硬化
物を与えることがてきるので、樹脂型等の製造用として
優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末と金属粉末以
外の無機充填材とを多量に配合してなるエポキシ樹脂組
成物、及び同樹脂組成物の硬化物に関する。本発明のエ
ポキシ樹脂組成物は、流動性が良好であり、かつ線膨張
係数が小さく、強度が大で、寸法安定性と表面特性の良
好な硬化物を与えるので、樹脂型をはじめとし、治具そ
の他各種の成形物の製造に有利に使用できる。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム粉末などの金属粉末を配合
したエポキシ樹脂組成物は公知である。たとえば、特公
昭50−38606号公報には、エポキシ樹脂100重
量部に対して、200〜500メツシユのアルミニウム
粉末40〜60重量部、及び硬化剤10〜20重量部を
配合してなる樹脂材料を適宜の形状に成形して鋳造用樹
脂模型を製造することが記載されている。しかし、この
樹脂模型は、アルミニウム粉末の配合量の上限が、エポ
キシ樹脂100重量部に対してせいぜい60重量部まで
であるので、樹脂型の硬化収縮率が大きく、原型を忠実
に転写することができない。また、熱伝導率が低いので
型に歪が生じやすく、その防止のために徐々に温度を上
げながら硬化させなければならず、作業性に劣ることが
問題であった。
【0003】また、特開昭60−137623号公報に
は、エポキシ樹脂で構成される射出成形用樹脂型の製作
法が記載されており、充填材としてアルミニウム粉末や
鉄粉などの金属粉を比較的に多量に配合し、樹脂型の硬
化収縮や熱伝導性を改善することが記載されている。し
かし、この樹脂型は、硬化剤としてアミン系硬化剤を用
い、かつエポキシ樹脂としてビスフエノールA型エポキ
シ樹脂などを用いているために、組成物粘度が高くな
り、充填材としての金属粉末は比較的に粒径の大きなも
のを使用しなければならなかった。しかも、粒径の大き
な充填材を用いて得られる樹脂型は、鋳型の仕上りに難
点があるばかりでなく、充填材が均一に分散しないため
に、樹脂組成物は充填材の分離を起す欠点があった。
【0004】また、特開平2−53850号公報には、
脂環式エポキシ樹脂を含有する粘度50ポイズ以下の低
粘度エポキシ樹脂に、粒径44μm以下の微粉末を50
重量%以上含む金属粉を、エポキシ樹脂と硬化剤の合計
量100重量部に対し100重量部以上配合することに
より、硬化収縮率が低く、熱伝導率の高い硬化物が得ら
れることが記載されている。しかし、この場合には耐衝
撃性の点で満足できる結果が得られない。
【0005】一方、樹脂型は、金属型に比べて製作の容
易さ、コスト面等での有利性があるが、型の切削加工時
又は繰り返し使用するうちに、型自体に亀裂が生ずるな
どの欠点があった。そのために、強度が大で、膨張係数
が小さく、繰返し使用しても型の破損を起さない樹脂型
が要求されていたが、これらの各要求を満すことのでき
る樹脂型をあたえる樹脂材料は見当らないのが現状であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
のエポキシ樹脂の欠点を克服した、すなわち、流れ性が
良好であり、かつ熱膨張係数が小さく、表面特性に優
れ、強度の大きい硬化物を与えることができ、したがっ
て樹脂型用や注型用等に有利に使用することができるエ
ポキシ樹脂組成物を提供すること、及び同エポキシ樹脂
組成物の硬化物を提供することを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のエポキシ樹脂組
成物は、下記の(イ)成分、(ロ)成分、(ハ)成分及
び(ニ)成分の各成分を含有してなり、(イ)成分と
(ロ)成分の合計量100重量部に対し(ハ)成分と
(ニ)成分の合計量が200重量部以上であり、(ハ)
成分と(ニ)成分の合計量100重量部に対し(ニ)成
分が50重量部未満であることを特徴とする組成物であ
る。 (イ)成分: 三官能ないし四官能の液状エポキシ樹脂
を含有する、25℃における粘度が100ポイズ以下の
低粘度エポキシ樹脂。 (ロ)成分: 液状硬化剤。 (ハ)成分: 平均粒径が125μm以下の金属粉。 (ニ)成分: 平均粒径が(ハ)成分の平均粒径より小
さい金属粉以外の無機充填材。
【0008】また、本発明のエポキシ樹脂硬化物は、前
記のエボキシ樹脂組成物を硬化せしめてなる硬化物であ
る。
【0009】本発明で用いられる(イ)成分の低粘度エ
ポキシ樹脂は、三官能ないし四官能の液状エポキシ樹脂
を含有する、25℃における粘度が100ポイズ以下の
ものである。三官能ないし四官能のエポキシ樹脂を用い
ると、二官能エポキシ樹脂を用いた場合に比べて強度の
著しく高い硬化物が得られる。
【0010】本発明で用いる三官能ないし四官能の液状
のエポキシ樹脂として好ましいものは、三官能のトリグ
リシジルアミノフエノール、トリグリシジルアミノクレ
ゾール、四官能のテトラグリシジルキシレンジアミン、
1,3−ビス(N,N′−ジグリシジルアミノメチル)
シクロヘキサン、及びテトラグリシジルアミノジフエニ
ルメタンなどがあげられる。これらの三官能ないし四官
能の液状エポキシ樹脂は、1種類を用いてもよいし、2
種以上を適宜に併用してもよい。また三官能ないし四官
能の液状エポキシ樹脂は、これのみを用いてもよいし、
必要に応じてビスフエノールAジグリシジルエーテル
や、ビスフエノールFジグリシジルエーテルなどの芳香
族系の液状エポキシ樹脂を併用することもできるが、
(イ)成分としての低粘度エポキシ樹脂は、25℃にお
ける粘度が100ポイズ以下である必要がある。その粘
度が100ポイズよりも高くなると、組成物の粘度が高
くなり、流れ性、したがって作業性が悪くなり、好まし
くない。
【0011】本発明における(ロ)成分としての液状硬
化剤としては、室温で液状である液状酸無水物系硬化剤
及び液状のアミン系硬化剤が好ましく用いられる。
【0012】その液状酸無水物系硬化剤としては、通常
用いられているような液状酸無水物系硬化剤がすべて使
用することができる。その代表的なものとしては、脂環
式二塩基酸無水物及び長鎖アルケニルこはく酸無水物が
あげられる。その脂環式二塩基酸無水物の具体例として
は、たとえばメチルテトラヒドロ無水フタル酸異性体混
合物、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、3,6−エン
ドメチレンメチルテトラヒドロ無水フタル酸などがあげ
られる。また、その長鎖アルケニルこはく酸無水物の具
体例としては、たとえばドデセニルこはく酸無水物など
があげられる。これらの液状酸無水物系硬化剤のうちで
も、25℃における粘度が100センチポイズ以下のも
のが特に好ましい。
【0013】その液状のアミン系硬化剤としては、常温
で液状であることのほかには特に制限がない。その具体
例としては、たとえばトリエチレンテトラミン、テトラ
エチレンペンタミンなどの脂肪族ポリアミン、脂肪族ア
ミンや芳香族アミンのエチレンオキサイド若しくはプロ
ピレンオキサイド等の付加物、ポリアミドアミンなどが
あげられる。
【0014】液状硬化剤は1種類を単独使用してもよい
し、2種以上を併用することも可能である。液状硬化剤
の使用量は、通常用いられる範囲内でよく、たとえば液
状酸無水物硬化剤の場合についていえば、酸無水物基/
エポキシ基当量比で6/10〜12/10の範囲であ
る。
【0015】本発明における(ハ)成分としての金属粉
は、平均粒径が125μm以下、好ましくは80μm以
下のものである。その具体例としては、たとえばアルミ
ニウム粉末、銅粉末、鉄粉末、ニツケル粉末、クロム粉
末などの種々の金属粉末があげられる。金属粉末の粒径
が大きくなると、樹脂型として用いた場合に鋳肌の仕上
りが悪くなるばかりでなく、樹脂組成物中に充填材(す
なわち金属粉及び無機充填材)が均一に分散せず、樹脂
組成物の貯蔵安定性が悪くなり、かつ硬化樹脂物性も低
下してくる。
【0016】本発明における(ニ)成分としての金属粉
以外の無機充填材(以下、単に「無機充填材」とい
う。)としては種々のものが使用できる。その具体例と
しては、たとえばシリカ粉、アルミナ粉、水酸化アルミ
ニウム粉、炭酸カルシウム粉、炭化ケイ素粉、窒化アル
ミニウム粉、窒化ホウ素粉等があげられる。これらの無
機充填材の粒径は、同時に使用する金属粉の粒径よりも
小さいもの、好ましくは金属粉の粒径の2/3以下のも
のが望ましい。無機充填材の粒径が125μmよりも大
きくなると、樹脂型に使用した場合に鋳肌の仕上りが悪
くなる。また、無機充填材の粒径が金属粉の粒径よりも
小さくなると、いわゆる「最密充填」に近づき、樹脂組
成物の粘度が低下するが、無機充填材の粒径が金属粉の
粒径と同じか、又はそれ以上になると、かかる樹脂組成
物の粘度低下効果が得られなくなる。さらに、無機充填
材の粒径が小さくなると、樹脂組成物の貯蔵時の充填材
の沈降・分離を防止できる。
【0017】本発明のエポキシ樹脂組成物における樹脂
成分〔(イ)成分と(ロ)成分との合計量〕と、全充填
材成分〔(ハ)成分と(ニ)成分との合計量〕との配合
割合は、前者の樹脂成分100重量部に対して後者の全
充填材成分が200重量部以上になるようにする。全充
填材成分の割合が200重量部よりも少なくなると硬化
物の線膨張係数が大きくなるために、樹脂型を繰返し使
用した場合に型の破損が起りやすくなる。
【0018】また、無機充填材は、全充填材成分量10
0重量部に対して50重量部未満、好ましくは5〜40
重量%になるように配合する。全充填材成分量中に占め
る無機充填材量の割合が多くなりすぎると、樹脂組成物
は粘度上昇を起し、実用性に乏しくなる。
【0019】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて、前記(イ)成分〜(ニ)成分の各成分のほか
に、硬化促進剤、難燃剤、チクソトロピー付与剤、反応
性希釈剤、レベリング剤、潤滑剤、消泡剤、分散剤、カ
ツプリング剤、染料、顔料、防錆剤、その他種々の添加
剤を添加することができるが、これらの添加剤の添加は
公知技術であるので、その詳しい説明を省略する。
【0020】本発明のエポキシ樹脂組成物の調製は、必
須成分の前記(イ)成分〜(ニ)成分、及び必要に応じ
て添加する添加剤を適宜に混合し、混練することにより
行なわせるが、その混練には、たとえばニーダー、ロー
ル、ミキサーなどが適宜に使用される。なお、(ロ)成
分の液状硬化剤だけは、樹脂組成物の使用直前に混合す
るようにするのが好ましい場合がある。また、本発明の
エポキシ樹脂組成物は、種々の方法を用いて硬化させる
ことができ、それにより線膨張係数が小さく、寸法安定
性及び表面特性が良好で、強度の大きい硬化物が得られ
るので、樹脂型をはじめとし、治具その他各種の成形物
の製造に用いることができる。
【0021】
【実施例】以下に、実施例及び比較例をあげてさらに詳
述する。
【0022】実施例1 下記の各資料をニーダーで混合した組成物を120℃で
6時間加熱して硬化させた。組成物の流れ性、及び硬化
物の曲げ強度、線膨張係数、鋳肌の表面状態は表1に示
すとおりであった。
【0023】 トリグリシジルアミノフエノール 40g メチルテトラヒドロ無水フタル酸 60g 2−エチル−4−メチルイミダゾール 1g 平均粒径70μmのアルミニウム粉 250g 平均粒径10μmのシリカ粉 30g
【0024】実施例2 下記の各資料を実施例1と同様にして混合した組成物を
同様に加熱して硬化させ、同様の試験をした。その結果
は表1に示すとおりであった。
【0025】 トリグリシジルアミノフエノール 33g ビスフエノールAジグリシジルエーテル 10g エンドメチレンメチルテトラヒドロ無水フタル酸 61g 2−エチル−4−メチルイミダゾール 1g 平均粒径50μmのアルミニウム粉 220g 平均粒径5μmのシリカ粉 30g
【0026】実施例3 下記の各資料を実施例1と同様にして混合した組成物を
同様に加熱して硬化させ、同様の試験をした。その結果
は表1に示すとおりであった。
【0027】 トリグリシジルアミノフエノール 80g テトラエチレンペンタン 20g 平均粒径50μmのアルミニウム粉 220g 平均粒径5μmのシリカ粉 20g
【0028】比較例1 実施例1における平均粒径70μmのアルミニウム粉の
代りに、平均粒径160μmのアルミニウム粉を用い、
そのほかは実施例1と同様にして混合し、同様に硬化さ
せ、同様の試験をした。その結果は表1に示すとおりで
あった。
【0029】比較例2 実施例1における平均粒径70μmのアルミニウム粉の
使用量を100gに減量し、そのほかは実施例1と同様
にして組成物とし、同様に硬化させ、同様の試験をし
た。その結果は表1に示すとおりであった。
【0030】比較例3 実施例2における平均粒径50μmのアルミニウム粉を
30gに減量し、同平均粒径5μmのシリカ粉を220
gに増量し、そのほかは実施例2と同様にして組成物と
し、同様にして硬化させ、同様の試験をした。その結果
は表1に示すとおりであった。
【0031】
【表1】
【0032】表1の注: *1・・・ 型への流し込み性は下記の基準によって評価し
た ○ 型への流し込み性が良好 △ 型への流し込み性がやや不良 × 型への流し込み性が不良 *2・・・ ASTM D−790に準拠 *3・・・ JIS K−6911I準拠 *4・・・ 鋳肌の状態を目視により調べ、下記の基準によ
って評価した ○ 平滑 △ やや平滑 × 粗面
【0033】表1から明らかなように、実施例の樹脂組
成物は、比較例の樹脂組成物と較べて、樹脂組成物の流
れ性、硬化物の曲げ強度、膨張係数及び鋳肌の状態がバ
ランスよく優れている。
【0034】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、流動性
が良好であり、かつ強度が大で、熱膨張係数が小さく、
表面特性の良好な硬化物を与えることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(イ)成分、(ロ)成分、(ハ)
    成分及び(ニ)成分の各成分を含有してなり、(イ)成
    分と(ロ)成分の合計量100重量部に対し(ハ)成分
    と(ニ)成分の合計量が200重量部以上であり、
    (ハ)成分と(ニ)成分の合計量100重量部に対し
    (ニ)成分が50重量部未満であることを特徴とするエ
    ポキシ樹脂組成物。 (イ)成分: 三官能ないし四官能の液状エポキシ樹脂
    を含有する、25℃における粘度が100ポイズ以下の
    低粘度エポキシ樹脂。 (ロ)成分: 液状硬化剤。 (ハ)成分: 平均粒径が125μm以下の金属粉。 (ニ)成分: 平均粒径が(ハ)成分の平均粒径より小
    さい金属粉以外の無機充填材。
  2. 【請求項2】 三官能ないし四官能の液状エポキシ樹脂
    が、トリグリシジルアミノフエノール、トリグリシジル
    アミノクレゾール、テトラグリシジルキシレンジアミ
    ン、テトラグリシジルアミノジフエニルメタン、及び
    1,3−ビス(N,N′−ジグリシジルアミノメチル)
    シクロヘキサンから選ばれた少なくとも1種のエポキシ
    樹脂である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のエポキシ
    樹脂組成物を硬化せしめてなるエポキシ樹脂硬化物。
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