JPH1045859A - 熱硬化性樹脂成形材料 - Google Patents
熱硬化性樹脂成形材料Info
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- JPH1045859A JPH1045859A JP20381796A JP20381796A JPH1045859A JP H1045859 A JPH1045859 A JP H1045859A JP 20381796 A JP20381796 A JP 20381796A JP 20381796 A JP20381796 A JP 20381796A JP H1045859 A JPH1045859 A JP H1045859A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 110℃以下の比較的低温では実質的に硬化
せず安定であり、150℃以上の高温では速やかに硬化
する特性を有し、かつ熱時の剛性の大きいラジカル硬化
性の成形材料を得ること。 【解決手段】 ノボラック樹脂のフェノール性水酸基
と、これに対して当量以下のグリシジル(メタ)アクリ
レートとを反応させることにより得られる、分子中にフ
ェノール性水酸基を有する(メタ)アクリロイル化ノボ
ラック樹脂(A)100重量部、有機過酸化物(B)
0.1〜30重量部及び次式にて求められる重量部のヘ
キサメチレンテトラミン(C) ヘキサメチレンテトラミンの量(重量部)=(3〜2
0)×(残存フェノール性水酸基の量/原料ノボラック
中のフェノール性水酸基の量) からなる樹脂成分と、充填材として有機質充填材及び又
は無機質充填材とを主成分とすることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料。
せず安定であり、150℃以上の高温では速やかに硬化
する特性を有し、かつ熱時の剛性の大きいラジカル硬化
性の成形材料を得ること。 【解決手段】 ノボラック樹脂のフェノール性水酸基
と、これに対して当量以下のグリシジル(メタ)アクリ
レートとを反応させることにより得られる、分子中にフ
ェノール性水酸基を有する(メタ)アクリロイル化ノボ
ラック樹脂(A)100重量部、有機過酸化物(B)
0.1〜30重量部及び次式にて求められる重量部のヘ
キサメチレンテトラミン(C) ヘキサメチレンテトラミンの量(重量部)=(3〜2
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中のフェノール性水酸基の量) からなる樹脂成分と、充填材として有機質充填材及び又
は無機質充填材とを主成分とすることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬化反応の温度依
存性が極めて大きい、即ち110℃以下の比較的低温で
は実質的に硬化せず安定であり、150℃以上の高温で
は速やかに硬化する特徴を有する熱硬化性樹脂成形材料
であり、特に射出成形において射出成形機のシリンダー
内での熱安定性に優れるため、熱硬化性樹脂用成形機は
もちろん熱可塑性用成形機でも成形が出来、かつ低圧成
形ができバリの発生が少ない成形品を得ることができる
熱硬化性樹脂成形材料に関するものである。
存性が極めて大きい、即ち110℃以下の比較的低温で
は実質的に硬化せず安定であり、150℃以上の高温で
は速やかに硬化する特徴を有する熱硬化性樹脂成形材料
であり、特に射出成形において射出成形機のシリンダー
内での熱安定性に優れるため、熱硬化性樹脂用成形機は
もちろん熱可塑性用成形機でも成形が出来、かつ低圧成
形ができバリの発生が少ない成形品を得ることができる
熱硬化性樹脂成形材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に熱硬化性樹脂成形材料としては、
縮合硬化型に代表されるフェノール樹脂とラジカル硬化
型に代表される不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ(メ
タ)アクリレート樹脂が挙げられる。これらの中でフェ
ノール樹脂成形材料(縮合硬化型)の多くは、樹脂成分
としてノボラック型フェノール樹脂を用い、硬化剤とし
て、ヘキサメチレンテトラミン(ヘキサミン)を添加す
ることにより硬化反応をせしめるものである。このよう
なノボラック型フェノール樹脂を用いたフェノール樹脂
成形材料は射出成形において硬化性は良好であるもの
の、射出シリンダー内の熱安定性が不十分で、成形金型
への充填性も良好であるとはいえず、従来から連続成形
性の点で改良が求められ、また硬化時に、水、アンモニ
ア、ホルムアルデヒド、低級アミン等を発生するため、
ガス欠け不良や成形品中に多数のボイドが形成され、改
良が求められていた。また、硬化性については、フェノ
ール核に対するメチレン結合においてオルソ結合の割合
の多いハイオルソノボラック型フェノール樹脂を使用す
ることにより改良することが検討され、実施化もされて
いるが、射出成形時の熱安定性などが不十分であり、更
に改良が望まれていた。
縮合硬化型に代表されるフェノール樹脂とラジカル硬化
型に代表される不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ(メ
タ)アクリレート樹脂が挙げられる。これらの中でフェ
ノール樹脂成形材料(縮合硬化型)の多くは、樹脂成分
としてノボラック型フェノール樹脂を用い、硬化剤とし
て、ヘキサメチレンテトラミン(ヘキサミン)を添加す
ることにより硬化反応をせしめるものである。このよう
なノボラック型フェノール樹脂を用いたフェノール樹脂
成形材料は射出成形において硬化性は良好であるもの
の、射出シリンダー内の熱安定性が不十分で、成形金型
への充填性も良好であるとはいえず、従来から連続成形
性の点で改良が求められ、また硬化時に、水、アンモニ
ア、ホルムアルデヒド、低級アミン等を発生するため、
ガス欠け不良や成形品中に多数のボイドが形成され、改
良が求められていた。また、硬化性については、フェノ
ール核に対するメチレン結合においてオルソ結合の割合
の多いハイオルソノボラック型フェノール樹脂を使用す
ることにより改良することが検討され、実施化もされて
いるが、射出成形時の熱安定性などが不十分であり、更
に改良が望まれていた。
【0003】一方、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ
(メタ)アクリレート樹脂はラジカル反応によって硬化
するため、ボイドの発生がなく、硬化温度及び硬化速度
の制御が容易であるため、射出成形時の熱安定性が良
く、連続成形性や成形金型への充填性も良好である。し
かしながらフェノール性水酸基を有さないためフェノー
ル性水酸基に起因する特徴、即ち硬化した樹脂中のフェ
ノール性水酸基の分子間での相互作用による強度、基材
との密着性等がフェノール樹脂より低い欠点がある。
(メタ)アクリレート樹脂はラジカル反応によって硬化
するため、ボイドの発生がなく、硬化温度及び硬化速度
の制御が容易であるため、射出成形時の熱安定性が良
く、連続成形性や成形金型への充填性も良好である。し
かしながらフェノール性水酸基を有さないためフェノー
ル性水酸基に起因する特徴、即ち硬化した樹脂中のフェ
ノール性水酸基の分子間での相互作用による強度、基材
との密着性等がフェノール樹脂より低い欠点がある。
【0004】エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は一般
的にエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを反応させる
方法で合成される。またビスフェノール類またはノボラ
ック樹脂のようなフェノール性水酸基を有する化合物と
グリシジル(メタ)アクリレートとを反応させる方法も
知られている。後者の方法はコスト面で不利であるため
一般には用いられないが、フェノール性水酸基残量を0
〜100%まで任意の割合にコントロールすることが出
来ることが知られている(特開平5ー57828号公
報)。しかしながらフェノール性水酸基を残した樹脂単
独をラジカル開始剤で硬化させることは、フェノール性
水酸基が重合禁止作用をするためにラジカル重合しない
と考えられているために検討されていなかった。
的にエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを反応させる
方法で合成される。またビスフェノール類またはノボラ
ック樹脂のようなフェノール性水酸基を有する化合物と
グリシジル(メタ)アクリレートとを反応させる方法も
知られている。後者の方法はコスト面で不利であるため
一般には用いられないが、フェノール性水酸基残量を0
〜100%まで任意の割合にコントロールすることが出
来ることが知られている(特開平5ー57828号公
報)。しかしながらフェノール性水酸基を残した樹脂単
独をラジカル開始剤で硬化させることは、フェノール性
水酸基が重合禁止作用をするためにラジカル重合しない
と考えられているために検討されていなかった。
【0005】また、一般のフェノール樹脂成形材料は射
出成形機のシリンダ内で90〜120℃に可塑化された
状態でも比較的粘度が高く、硬化させるために160〜
180℃程度の金型に射出される段階では硬化に伴い粘
度が急激に上昇するため、流動性が維持される時間が短
い。従って、良好な成形物を得るためには短時間に高い
圧力で射出し金型に注入しなければならないため、注入
の際に金型間に隙間が生じやすく、バリの発生が避けら
れない。
出成形機のシリンダ内で90〜120℃に可塑化された
状態でも比較的粘度が高く、硬化させるために160〜
180℃程度の金型に射出される段階では硬化に伴い粘
度が急激に上昇するため、流動性が維持される時間が短
い。従って、良好な成形物を得るためには短時間に高い
圧力で射出し金型に注入しなければならないため、注入
の際に金型間に隙間が生じやすく、バリの発生が避けら
れない。
【0006】更に、充填材についてみると、有機質充填
材は、木粉、パルプ、有機繊維、布細片、熱可塑性樹脂
粉末などが用途に応じて使用されている。有機質充填材
の中で木粉など通常のものでは、機械的強度や電気特性
(特に煮沸後の特性)において十分とはいえず、熱可塑
性樹脂粉末や熱硬化性樹脂硬化物の粉末あるいは無機質
充填材を配合することにより上記特性の改良がある程度
達成されている。しかしながら、熱可塑性樹脂粉末では
一般的には耐熱性が低下するので、その配合に限界があ
る。更に、熱硬化性樹脂硬化物の粉末あるいはこれに木
粉などを併用して成形収縮や電気特性を改良することも
試みられている(特開昭57−78444号公報、特開
昭59−105049号公報など)が、熱硬化性樹脂硬
化物の粉末では多量に使用すると、成形品が硬く脆くな
り、他の特性も余り向上しない。
材は、木粉、パルプ、有機繊維、布細片、熱可塑性樹脂
粉末などが用途に応じて使用されている。有機質充填材
の中で木粉など通常のものでは、機械的強度や電気特性
(特に煮沸後の特性)において十分とはいえず、熱可塑
性樹脂粉末や熱硬化性樹脂硬化物の粉末あるいは無機質
充填材を配合することにより上記特性の改良がある程度
達成されている。しかしながら、熱可塑性樹脂粉末では
一般的には耐熱性が低下するので、その配合に限界があ
る。更に、熱硬化性樹脂硬化物の粉末あるいはこれに木
粉などを併用して成形収縮や電気特性を改良することも
試みられている(特開昭57−78444号公報、特開
昭59−105049号公報など)が、熱硬化性樹脂硬
化物の粉末では多量に使用すると、成形品が硬く脆くな
り、他の特性も余り向上しない。
【0007】一方、無機質充填材においては、炭酸カル
シウム、クレー、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウ
ム、ガラスなどの粉末、ガラス繊維などが使用されてい
る。無機質充填材はシリカ、アルミナ、ガラスなどの硬
質のもの、炭酸カルシウム、クレーなど比較的軟質のも
のがあり、用途や要求特性に応じて選択使用されている
が、一般的には、機械的強度、電気特性等において優れ
た性能を発揮する。
シウム、クレー、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウ
ム、ガラスなどの粉末、ガラス繊維などが使用されてい
る。無機質充填材はシリカ、アルミナ、ガラスなどの硬
質のもの、炭酸カルシウム、クレーなど比較的軟質のも
のがあり、用途や要求特性に応じて選択使用されている
が、一般的には、機械的強度、電気特性等において優れ
た性能を発揮する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のフェ
ノール樹脂成形材料のこのような問題点を解決するため
に種々の検討の結果なされたもので、本発明による熱硬
化性樹脂成形材料は、フェノール性水酸基を残した樹脂
系でも適切量のラジカル反応開始剤を用いると、ラジカ
ル硬化が可能である。さらにこのことによって硬化の温
度依存性が極めて大きいため、射出成形時の熱安定性に
優れ、このため熱硬化性樹脂用成形機はもちろんのこ
と、一般に普及している熱可塑性樹脂用成形機でも成形
可能である。また、得られる成形品は機械的強度、熱時
の剛性に優れた特徴を有する成形材料を開発するに至っ
たものである。
ノール樹脂成形材料のこのような問題点を解決するため
に種々の検討の結果なされたもので、本発明による熱硬
化性樹脂成形材料は、フェノール性水酸基を残した樹脂
系でも適切量のラジカル反応開始剤を用いると、ラジカ
ル硬化が可能である。さらにこのことによって硬化の温
度依存性が極めて大きいため、射出成形時の熱安定性に
優れ、このため熱硬化性樹脂用成形機はもちろんのこ
と、一般に普及している熱可塑性樹脂用成形機でも成形
可能である。また、得られる成形品は機械的強度、熱時
の剛性に優れた特徴を有する成形材料を開発するに至っ
たものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノボラック樹
脂のフェノール性水酸基と、これに対して当量以下のグ
リシジル(メタ)アクリレートとを反応させることによ
り得られる、分子中にフェノール性水酸基を有すること
を特徴とする(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂
(A)100重量部と、有機過酸化物(B)0.1〜3
0重量部及び次式にて求められる重量部のヘキサメチレ
ンテトラミン(C) ヘキサメチレンテトラミンの量(重量部)=(3〜2
0)×残存OH率 但し、残存0H率=残存フェノール性水酸基の量/原料
ノボラック中のフェノール性水酸基の量 からなる樹脂成分と、充填材として有機質充填材及び又
は無機質充填材とを主成分とすることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料である。
脂のフェノール性水酸基と、これに対して当量以下のグ
リシジル(メタ)アクリレートとを反応させることによ
り得られる、分子中にフェノール性水酸基を有すること
を特徴とする(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂
(A)100重量部と、有機過酸化物(B)0.1〜3
0重量部及び次式にて求められる重量部のヘキサメチレ
ンテトラミン(C) ヘキサメチレンテトラミンの量(重量部)=(3〜2
0)×残存OH率 但し、残存0H率=残存フェノール性水酸基の量/原料
ノボラック中のフェノール性水酸基の量 からなる樹脂成分と、充填材として有機質充填材及び又
は無機質充填材とを主成分とすることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料である。
【0010】本発明において、(メタ)アクリロイル化
ノボラック樹脂がフェノール性水酸基を含有するにもか
かわらず、ラジカル反応による硬化性を有するが、その
理由は次の通りと考えられる。一般に重合禁止剤は分子
中に水酸基が1個又は2個の単量体フェノール化合物で
あり、反応系内で動きやすい為ラジカル捕捉能が高い
が、(メタ)アクリロイル化したノボラック樹脂は、分
子量が大きいため動き難いこと及びフェノール性水酸基
の隣接位に比較的長鎖のグリシジル(メタ)アクリレー
ト由来の官能基が存在する場合が多いため、水酸基が有
効にラジカルを捕捉し難く、従って(メタ)アクリロイ
ル化したノボラック樹脂のフェノール性水酸基はビニル
基の重合に対して禁止作用が小さい。更にフェノール性
水酸基がラジカルを捕捉した場合に生成する酸素原子上
のラジカルが架橋に寄与する他の末端のラジカルと反応
し、新たな架橋が生成する。(重合禁止剤のような分子
中に水酸基が1個又は2個の単量体の場合は、重合停止
反応を誘引し、架橋が進行しない。)以上の理由から本
発明の樹脂組成物はラジカル反応により硬化すると考え
られる。
ノボラック樹脂がフェノール性水酸基を含有するにもか
かわらず、ラジカル反応による硬化性を有するが、その
理由は次の通りと考えられる。一般に重合禁止剤は分子
中に水酸基が1個又は2個の単量体フェノール化合物で
あり、反応系内で動きやすい為ラジカル捕捉能が高い
が、(メタ)アクリロイル化したノボラック樹脂は、分
子量が大きいため動き難いこと及びフェノール性水酸基
の隣接位に比較的長鎖のグリシジル(メタ)アクリレー
ト由来の官能基が存在する場合が多いため、水酸基が有
効にラジカルを捕捉し難く、従って(メタ)アクリロイ
ル化したノボラック樹脂のフェノール性水酸基はビニル
基の重合に対して禁止作用が小さい。更にフェノール性
水酸基がラジカルを捕捉した場合に生成する酸素原子上
のラジカルが架橋に寄与する他の末端のラジカルと反応
し、新たな架橋が生成する。(重合禁止剤のような分子
中に水酸基が1個又は2個の単量体の場合は、重合停止
反応を誘引し、架橋が進行しない。)以上の理由から本
発明の樹脂組成物はラジカル反応により硬化すると考え
られる。
【0011】本発明の樹脂組成物は、フェノール性水酸
基が存在するにもかかわらずラジカル反応し、種々の性
能において優れた硬化物が得られる。特に熱時の剛性に
おいて優れている。これは、硬化した樹脂中に極性基で
あるフェノール性水酸基が残存しているため、分子間あ
るいは基材、補強材等が存在する場合分子とこれら基材
等との相互作用が強いためと考えられる。以上のような
ことから、本発明の樹脂組成物は、フェノール性水酸基
が分子内に存在するにもかかわらず、ラジカル硬化し、
優れた熱時剛性を有するとともに、硬化の温度依存性が
極めて大きいものである。
基が存在するにもかかわらずラジカル反応し、種々の性
能において優れた硬化物が得られる。特に熱時の剛性に
おいて優れている。これは、硬化した樹脂中に極性基で
あるフェノール性水酸基が残存しているため、分子間あ
るいは基材、補強材等が存在する場合分子とこれら基材
等との相互作用が強いためと考えられる。以上のような
ことから、本発明の樹脂組成物は、フェノール性水酸基
が分子内に存在するにもかかわらず、ラジカル硬化し、
優れた熱時剛性を有するとともに、硬化の温度依存性が
極めて大きいものである。
【0012】本発明で用いられるノボラック樹脂はフェ
ノール化合物とホルムアルデヒドとを酸性触媒の存在化
で反応させて得られたものである。ノボラック樹脂に用
いられるフェノール化合物は水酸基を芳香核に有する化
合物であればよく、たとえばフェノールをはじめ、クレ
ゾール、キシレノール、ブチルフェノール、ノニルフェ
ノール等のアルキルフェノール類、更にカテコール、レ
ゾルシノール、ハイドロキノン等多価フェノール類、ビ
スフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS
等多核フェノール類などを挙げることが出来、これらの
1種または2種以上を組み合わせてもよい。また、これ
らのノボラック樹脂は可とう性付与等の目的で変性され
たものでも良い。変性剤としては、トルエン、キシレ
ン、メシチレン等の芳香族炭化水素、桐油、亜麻仁油等
の乾性油、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。
ノール化合物とホルムアルデヒドとを酸性触媒の存在化
で反応させて得られたものである。ノボラック樹脂に用
いられるフェノール化合物は水酸基を芳香核に有する化
合物であればよく、たとえばフェノールをはじめ、クレ
ゾール、キシレノール、ブチルフェノール、ノニルフェ
ノール等のアルキルフェノール類、更にカテコール、レ
ゾルシノール、ハイドロキノン等多価フェノール類、ビ
スフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS
等多核フェノール類などを挙げることが出来、これらの
1種または2種以上を組み合わせてもよい。また、これ
らのノボラック樹脂は可とう性付与等の目的で変性され
たものでも良い。変性剤としては、トルエン、キシレ
ン、メシチレン等の芳香族炭化水素、桐油、亜麻仁油等
の乾性油、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。
【0013】また、これらフェノール化合物と反応させ
るホルムアルデヒドのモル比(F/P)は0.4〜0.
9、望ましくは0.65〜0.9、遊離フェノールは2
重量%以下が好ましい。遊離フェノールが多いとラジカ
ル重合禁止剤として作用するようになる。
るホルムアルデヒドのモル比(F/P)は0.4〜0.
9、望ましくは0.65〜0.9、遊離フェノールは2
重量%以下が好ましい。遊離フェノールが多いとラジカ
ル重合禁止剤として作用するようになる。
【0014】本発明で(メタ)アクリロイル化ノボラッ
ク樹脂は、上記のノボラック樹脂とグリシジル(メタ)
アクリレートをアミン類等の塩基性触媒等の存在下、公
知慣用の方法で70〜150℃、望ましくは75〜10
0℃の温度範囲で得られる。樹脂の合成時、ゲル化防止
や生成物の保存安定性、更には硬化性の調整の目的でそ
れぞれ重合禁止剤を用いても良い。
ク樹脂は、上記のノボラック樹脂とグリシジル(メタ)
アクリレートをアミン類等の塩基性触媒等の存在下、公
知慣用の方法で70〜150℃、望ましくは75〜10
0℃の温度範囲で得られる。樹脂の合成時、ゲル化防止
や生成物の保存安定性、更には硬化性の調整の目的でそ
れぞれ重合禁止剤を用いても良い。
【0015】かかる重合禁止剤としては、例えばハイド
ロキノン、pーtーブチルカテコール、モノーtーブチ
ルヒドロキノンのごときハイドロキノン類;ハイドロキ
ノンモノメチルエーテル、ジーpークレゾールのごとき
フェノール類;pーベンゾキノン、ナフトキノン、pー
トルキノンのごときキノン類;またはナフテン銅のごと
き銅塩などがある。
ロキノン、pーtーブチルカテコール、モノーtーブチ
ルヒドロキノンのごときハイドロキノン類;ハイドロキ
ノンモノメチルエーテル、ジーpークレゾールのごとき
フェノール類;pーベンゾキノン、ナフトキノン、pー
トルキノンのごときキノン類;またはナフテン銅のごと
き銅塩などがある。
【0016】本発明で用いられる(メタ)アクリロイル
化ノボラック樹脂の残存フェノール性水酸基と(メタ)
アクリロイル基との割合は1:9から9:1の範囲が好
ましく、更には2:8〜5:5がより好ましい。(メ
タ)アクリロイル基が上記範囲より多いと、樹脂の軟化
点が低下し、水あめ状ないし粘着性の固形状となるの
で、成形材料としての作業性が悪化する。また(メタ)
アクリロイル基が上記範囲より少ないと、架橋点が少な
くなり過ぎるため、本発明の特長が十分に現れず、良好
な硬化物が得られない。
化ノボラック樹脂の残存フェノール性水酸基と(メタ)
アクリロイル基との割合は1:9から9:1の範囲が好
ましく、更には2:8〜5:5がより好ましい。(メ
タ)アクリロイル基が上記範囲より多いと、樹脂の軟化
点が低下し、水あめ状ないし粘着性の固形状となるの
で、成形材料としての作業性が悪化する。また(メタ)
アクリロイル基が上記範囲より少ないと、架橋点が少な
くなり過ぎるため、本発明の特長が十分に現れず、良好
な硬化物が得られない。
【0017】(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂
(A)の数平均分子量は500以上2000以下が好ま
しい。500より小さいと樹脂の軟化点が低下し、種々
の用途において作業性が低下するようになる。また20
00より大きいと軟化点の上昇、流動性の低下等により
成形材料への適用が困難となる。より好ましい分子量の
範囲は700〜1500である。
(A)の数平均分子量は500以上2000以下が好ま
しい。500より小さいと樹脂の軟化点が低下し、種々
の用途において作業性が低下するようになる。また20
00より大きいと軟化点の上昇、流動性の低下等により
成形材料への適用が困難となる。より好ましい分子量の
範囲は700〜1500である。
【0018】また有機過酸化物(B)はラジカル反応開
始剤として作用するものであり、その添加量としては
(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂(A)100重
量部に対し0.1〜30重量部であり、好ましくは0.
5〜10重量部である。0.1重量部より少ないと硬化
性が著しく損われ、従来の不飽和ポリエステル、エポキ
シ(メタ)アクリレート並の硬化性は得られにくい。3
0重量部より多いと硬化が速すぎて、また硬化剤に起因
する残存物が成型品の特性に悪影響をおよぼし実用性に
欠けるようになる。
始剤として作用するものであり、その添加量としては
(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂(A)100重
量部に対し0.1〜30重量部であり、好ましくは0.
5〜10重量部である。0.1重量部より少ないと硬化
性が著しく損われ、従来の不飽和ポリエステル、エポキ
シ(メタ)アクリレート並の硬化性は得られにくい。3
0重量部より多いと硬化が速すぎて、また硬化剤に起因
する残存物が成型品の特性に悪影響をおよぼし実用性に
欠けるようになる。
【0019】有機過酸化物の熱分解温度(半減期10時
間)は110℃以上が好適である。110℃より低いと
本発明の目的のひとつである硬化反応の温度依存性が大
きいという特徴が十分に発揮されない。熱分解温度11
0℃以上の有機過酸化物としてはジクミルパーオキサイ
ド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチ
ルパーオキサイドが一般的であり好適である。またこれ
らの有機過酸化物は1種もしくは2種以上組み合わせて
もよい。
間)は110℃以上が好適である。110℃より低いと
本発明の目的のひとつである硬化反応の温度依存性が大
きいという特徴が十分に発揮されない。熱分解温度11
0℃以上の有機過酸化物としてはジクミルパーオキサイ
ド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチ
ルパーオキサイドが一般的であり好適である。またこれ
らの有機過酸化物は1種もしくは2種以上組み合わせて
もよい。
【0020】本発明に使用されるヘキサメチレンテトラ
ミン(C)の(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂
(A)に対する配合量は、樹脂(A)中に残存するフェ
ノール性水酸基の量に応じて下式によって求められる。 ヘキサメチレンテトラミンの配合量(重量部)=3〜2
0×残存OH率 但し、残存OH率=残存フェノール性水酸基/原料ノボ
ラック中のフェノール性水酸基。 上記範囲より少ないとヘキサメチレンテトラミンを併用
することにる特徴が十分に発現せず、上記範囲より多い
と硬化物の特性が低下し実用的ではない。
ミン(C)の(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂
(A)に対する配合量は、樹脂(A)中に残存するフェ
ノール性水酸基の量に応じて下式によって求められる。 ヘキサメチレンテトラミンの配合量(重量部)=3〜2
0×残存OH率 但し、残存OH率=残存フェノール性水酸基/原料ノボ
ラック中のフェノール性水酸基。 上記範囲より少ないとヘキサメチレンテトラミンを併用
することにる特徴が十分に発現せず、上記範囲より多い
と硬化物の特性が低下し実用的ではない。
【0022】次に充填材について説明する。本発明にお
いては、有機質充填材と無機質充填材とを併用し、有機
質充填材の一部として熱硬化性樹脂硬化物の粉末を使用
することが特に好ましい。熱硬化性樹脂硬化物の粉末と
しては樹脂単独の硬化物粉末は勿論、熱硬化性樹脂成形
材料の硬化物、熱硬化性樹脂積層板あるいは化粧板を粉
砕したものも含まれる。熱硬化性樹脂としては、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などであるが、フェノール
樹脂、メラミン樹脂及びエポキシ樹脂が一般的である。
いては、有機質充填材と無機質充填材とを併用し、有機
質充填材の一部として熱硬化性樹脂硬化物の粉末を使用
することが特に好ましい。熱硬化性樹脂硬化物の粉末と
しては樹脂単独の硬化物粉末は勿論、熱硬化性樹脂成形
材料の硬化物、熱硬化性樹脂積層板あるいは化粧板を粉
砕したものも含まれる。熱硬化性樹脂としては、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などであるが、フェノール
樹脂、メラミン樹脂及びエポキシ樹脂が一般的である。
【0023】木粉など通常の有機質充填材の使用のみで
は成形品の硬度が十分でなく、寸法精度が十分よくな
く、強度、磨耗の点で満足なものが得られにくい。そこ
で、有機質充填材の一部として熱硬化性樹脂硬化物の粉
末を配合することによりこれらの欠点を大幅に改良する
ことができる。熱硬化性樹脂硬化物の粉末は他の有機質
充填材に比較して硬いが、鉄、アルミニウムなどの金属
よりは軟質であるので、ドリル加工や摺動時に相手材で
あるドリルや金属を磨耗させることがない。熱硬化性樹
脂硬化物の粉末の配合割合は、有機質充填材中10〜4
0重量%である。10重量%未満ではその配合の効果が
小さく、40重量%を越えると成形品が硬く脆くなり好
ましくない。有機質充填材は、熱硬化性樹脂硬化物の粉
末とともに、木粉の他、パルプ、有機繊維、布細片、熱
可塑性樹脂粉末などを用途に応じて使用する。
は成形品の硬度が十分でなく、寸法精度が十分よくな
く、強度、磨耗の点で満足なものが得られにくい。そこ
で、有機質充填材の一部として熱硬化性樹脂硬化物の粉
末を配合することによりこれらの欠点を大幅に改良する
ことができる。熱硬化性樹脂硬化物の粉末は他の有機質
充填材に比較して硬いが、鉄、アルミニウムなどの金属
よりは軟質であるので、ドリル加工や摺動時に相手材で
あるドリルや金属を磨耗させることがない。熱硬化性樹
脂硬化物の粉末の配合割合は、有機質充填材中10〜4
0重量%である。10重量%未満ではその配合の効果が
小さく、40重量%を越えると成形品が硬く脆くなり好
ましくない。有機質充填材は、熱硬化性樹脂硬化物の粉
末とともに、木粉の他、パルプ、有機繊維、布細片、熱
可塑性樹脂粉末などを用途に応じて使用する。
【0024】次に、無機充填材について説明する。無機
質充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、
シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、ガラスなどを
使用することができるが、その種類及び使用量によって
は、成形品が硬く脆くなることがあるので、注意を要す
る。無機充填材は有機質充填材とともに使用することが
好ましい。有機充填材とともに無機質充填材を併用する
ことにより、成型品の強度、寸法精度、電気特性などを
向上させることができる。
質充填材としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、
シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、ガラスなどを
使用することができるが、その種類及び使用量によって
は、成形品が硬く脆くなることがあるので、注意を要す
る。無機充填材は有機質充填材とともに使用することが
好ましい。有機充填材とともに無機質充填材を併用する
ことにより、成型品の強度、寸法精度、電気特性などを
向上させることができる。
【0025】本発明の熱硬化性樹脂成形材料は、樹脂成
分として、(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂がラ
ジカル重合禁止剤となり得るフェノール性水酸基と(メ
タ)アクリロイル基を共有するラジカル反応型フェノー
ル樹脂と、ラジカル反応開始剤として有機過酸化物を用
い、更にヘキサメチレンテトラミンを添加することによ
り、110℃以下では実質的に硬化せず、150℃以上
の高温では速やかに硬化するという極めて高い温度依存
性を示す。このことによって、従来のフェノール樹脂成
形材料と比べ射出成形時のシリンダー内での熱安定性の
向上と、金型内での速硬化性とを達成することが出来
る。これは、ラジカル硬化と縮合硬化の2つの異なる硬
化システムが2段階で進行するためである。すなわち、
ラジカル反応開始剤の分解温度に応じてラジカル硬化が
開始し、その後ヘキサメチレンテトラミンによる硬化が
進行する。ヘキサメチレンテトラミンによる硬化は活性
化エネルギーが低く110℃の低温でも起こりうるが、
その使用量を低減することによって影響を抑えることが
可能となった。また、ヘキサメチレンテトラミン量の低
減は成形品中のボイドの減少、並びに電気性能の向上を
もたらす。
分として、(メタ)アクリロイル化ノボラック樹脂がラ
ジカル重合禁止剤となり得るフェノール性水酸基と(メ
タ)アクリロイル基を共有するラジカル反応型フェノー
ル樹脂と、ラジカル反応開始剤として有機過酸化物を用
い、更にヘキサメチレンテトラミンを添加することによ
り、110℃以下では実質的に硬化せず、150℃以上
の高温では速やかに硬化するという極めて高い温度依存
性を示す。このことによって、従来のフェノール樹脂成
形材料と比べ射出成形時のシリンダー内での熱安定性の
向上と、金型内での速硬化性とを達成することが出来
る。これは、ラジカル硬化と縮合硬化の2つの異なる硬
化システムが2段階で進行するためである。すなわち、
ラジカル反応開始剤の分解温度に応じてラジカル硬化が
開始し、その後ヘキサメチレンテトラミンによる硬化が
進行する。ヘキサメチレンテトラミンによる硬化は活性
化エネルギーが低く110℃の低温でも起こりうるが、
その使用量を低減することによって影響を抑えることが
可能となった。また、ヘキサメチレンテトラミン量の低
減は成形品中のボイドの減少、並びに電気性能の向上を
もたらす。
【0028】さらに、(メタ)アクリロイル化ノボラッ
ク樹脂中に含まれる(メタ)アクリロイル基の量を少な
くすることによって均一なラジカル硬化が進行し、架橋
密度の低さをヘキサメチレンテトラミンによるメチレン
架橋によって補うために分子レベルでも均一なネットワ
ークを構成できる。加えて、充填材として有機質充填材
と無機質充填材とを併用し、有機質充填材の一部として
熱硬化性樹脂硬化物の粉末を使用れば、機械的強度及び
熱時の剛性をさらに向上させることができる。
ク樹脂中に含まれる(メタ)アクリロイル基の量を少な
くすることによって均一なラジカル硬化が進行し、架橋
密度の低さをヘキサメチレンテトラミンによるメチレン
架橋によって補うために分子レベルでも均一なネットワ
ークを構成できる。加えて、充填材として有機質充填材
と無機質充填材とを併用し、有機質充填材の一部として
熱硬化性樹脂硬化物の粉末を使用れば、機械的強度及び
熱時の剛性をさらに向上させることができる。
【0029】
【実施例】以下に本発明を詳しく説明するために実施例
を示すが、これをもって本発明を限定するものではな
い。配合において「部」は重量部である。表1に示す樹
脂及び配合にて、加熱ロールにより混練して成形材料を
得た。
を示すが、これをもって本発明を限定するものではな
い。配合において「部」は重量部である。表1に示す樹
脂及び配合にて、加熱ロールにより混練して成形材料を
得た。
【0030】<実施例1>樹脂成分として、フェノール
性水酸基とメタクリロイル基の割合が当量比5:5であ
り、数平均分子量1000のメタクリロイル化フェノー
ルノボラック樹脂40重量部に対し、ジクミルパーオキ
サイド3部を添加し、更にヘキサメチレンテトラミン4
重量部を加えて、充填材としてパルプと熱硬化性樹脂硬
化物粉末、炭酸カルシウムを配合し、加熱ロールにより
混練して、熱硬化性樹脂成形材料を得た。この成形材料
をキュラストメーターにより110℃及び175℃での
硬化挙動(硬化速度)を測定した。110℃では硬化反
応は極めて遅く、175℃では硬化速度は大きく、速や
かに硬化した。また、この成形材料をトランスファー成
形によりテストピースを作製し、硬化物特性を測定した
ところ、機械強度、熱時の剛性ともに良好であることが
わかった。
性水酸基とメタクリロイル基の割合が当量比5:5であ
り、数平均分子量1000のメタクリロイル化フェノー
ルノボラック樹脂40重量部に対し、ジクミルパーオキ
サイド3部を添加し、更にヘキサメチレンテトラミン4
重量部を加えて、充填材としてパルプと熱硬化性樹脂硬
化物粉末、炭酸カルシウムを配合し、加熱ロールにより
混練して、熱硬化性樹脂成形材料を得た。この成形材料
をキュラストメーターにより110℃及び175℃での
硬化挙動(硬化速度)を測定した。110℃では硬化反
応は極めて遅く、175℃では硬化速度は大きく、速や
かに硬化した。また、この成形材料をトランスファー成
形によりテストピースを作製し、硬化物特性を測定した
ところ、機械強度、熱時の剛性ともに良好であることが
わかった。
【0031】<実施例2>フェノール性水酸基とメタク
リロイル基の当量比が3:7で数平均分子量1000の
メタクリロイル化フェノールノボラック樹脂を使用し、
ヘキサメチレンテトラミンを2部添加すること以外は実
施例1と同様の方法を実施した。
リロイル基の当量比が3:7で数平均分子量1000の
メタクリロイル化フェノールノボラック樹脂を使用し、
ヘキサメチレンテトラミンを2部添加すること以外は実
施例1と同様の方法を実施した。
【0032】<実施例3>フェノール性水酸基とメタク
リロイル基の当量比が3:7で数平均分子量1000の
メタクリロイル化フェノールノボラック樹脂を使用する
こと以外は実施例1と同様の方法を実施した。
リロイル基の当量比が3:7で数平均分子量1000の
メタクリロイル化フェノールノボラック樹脂を使用する
こと以外は実施例1と同様の方法を実施した。
【0033】<比較例1>樹脂成分として、ノボラック
型フェノール樹脂のみを使用し、硬化剤にヘキサメチレ
ンテトラミンを用い、充填材を実施例1と同様の材料及
び配合量で配合し、以下、実施例1と同様の方法を実施
した。 <比較例2>ヘキサメチレンテトラミンを添加しないこ
と以外は実施例2と同様の方法を実施した。各例の組成
を表1に示す。
型フェノール樹脂のみを使用し、硬化剤にヘキサメチレ
ンテトラミンを用い、充填材を実施例1と同様の材料及
び配合量で配合し、以下、実施例1と同様の方法を実施
した。 <比較例2>ヘキサメチレンテトラミンを添加しないこ
と以外は実施例2と同様の方法を実施した。各例の組成
を表1に示す。
【0034】
【表1】 各実施例及び比較例により得られた成形材料について、
硬化速度及び硬化物特性を測定し、さらに射出成形を行
い、シリンダー内安定性、バリ発生を評価し、これらの
結果を表2に示す。
硬化速度及び硬化物特性を測定し、さらに射出成形を行
い、シリンダー内安定性、バリ発生を評価し、これらの
結果を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】(測定方法) (1)硬化速度(kgf・cm/分):キュラストメータのト
ルク上昇曲線の直線部の傾きを硬化速度とした。 (2)曲げ強さ、絶縁抵抗:JIS K 6911に準じ
て測定した。 (3)バーコル硬度:バーコル硬度計935形を用い
て、成形20秒後金型から取り出し、10秒後の硬度を
測定した。 (4)シリンダー内安定性:φ60×4mmのテストピ
ース(以下、テストピース)を20ショット連続成形
(シリンダー温度90℃、金型温度175℃、以下成形
は同条件)した後、計量した状態で放置し、ある時間経
過後に射出を行う。この放置時間を変えて成形したと
き、溶融した材料が流動して金型内に十分充填すること
ができる最長の放置時間を求めた。 (5)バリ発生:テストピースに発生するバリを目視に
より判定した。
ルク上昇曲線の直線部の傾きを硬化速度とした。 (2)曲げ強さ、絶縁抵抗:JIS K 6911に準じ
て測定した。 (3)バーコル硬度:バーコル硬度計935形を用い
て、成形20秒後金型から取り出し、10秒後の硬度を
測定した。 (4)シリンダー内安定性:φ60×4mmのテストピ
ース(以下、テストピース)を20ショット連続成形
(シリンダー温度90℃、金型温度175℃、以下成形
は同条件)した後、計量した状態で放置し、ある時間経
過後に射出を行う。この放置時間を変えて成形したと
き、溶融した材料が流動して金型内に十分充填すること
ができる最長の放置時間を求めた。 (5)バリ発生:テストピースに発生するバリを目視に
より判定した。
【0037】表2から、実施例1〜3に示した本発明の
熱硬化性樹脂成形材料は、比較例1の従来のフェノール
樹脂成形材料と比較して、極めて熱安定性に優れかつ硬
化性も同等以上であることがわかる。また、比較例2と
比べても、高温時の硬化性や熱時の剛性が高いことか
ら、重合反応性が向上していることがわかる。さらに実
施例1〜3及び比較例1の成形材料を射出成形し、途中
で成形機を停止してシリンダー内の可塑化溶融状態の成
形材料をそのまま静置したところ、実施例1〜3の材料
はいずれも3時間放置した後も成形機を再運転すると、
成形可能であったが、比較例1の成形材料は15分間放
置すると、シリンダー内で硬化してしまい、再運転は不
可能であった。また成形物のバリの発生は、実施例1〜
3はいづれも、比較例1及び2と比べ極めて少なく、バ
リの少ない成形品を得ることができた。
熱硬化性樹脂成形材料は、比較例1の従来のフェノール
樹脂成形材料と比較して、極めて熱安定性に優れかつ硬
化性も同等以上であることがわかる。また、比較例2と
比べても、高温時の硬化性や熱時の剛性が高いことか
ら、重合反応性が向上していることがわかる。さらに実
施例1〜3及び比較例1の成形材料を射出成形し、途中
で成形機を停止してシリンダー内の可塑化溶融状態の成
形材料をそのまま静置したところ、実施例1〜3の材料
はいずれも3時間放置した後も成形機を再運転すると、
成形可能であったが、比較例1の成形材料は15分間放
置すると、シリンダー内で硬化してしまい、再運転は不
可能であった。また成形物のバリの発生は、実施例1〜
3はいづれも、比較例1及び2と比べ極めて少なく、バ
リの少ない成形品を得ることができた。
【0038】
【発明の効果】上記の実施例からも明らかなように、本
発明による熱硬化性樹脂成形材料はシリンダー内での溶
融状態での熱安定性と高温時での硬化性が極めて優れて
いる。即ち硬化の温度依存性が極めて大きく、110℃
以下の比較的低温では実質的に硬化せず安定であり、1
50℃以上の高温では速やかに硬化する特長を有してお
り、かつ熱時の剛性の大きなラジカル硬化性成形材料を
得ることができる。このために、特に射出成形におい
て、射出成形機のシリンダー内では溶融樹脂の硬化反応
の進行が著しく抑制され、かつ金型内では急速に硬化す
るため、バリの発生をも著しく抑えることができる。そ
して、幅広い成形条件で成形が可能であり、従来のフェ
ノール樹脂成形材料と比較して、成形サイクルを大幅に
短縮することができ、極めて成形加工性に優れている。
また、一般に熱可塑性樹脂成形材料の射出成形に用いら
れる、1.5以上の圧縮比を有するスクリュー、または
逆流防止リング付きスクリューを備えた射出成形機でも
同様に射出成形ができる。
発明による熱硬化性樹脂成形材料はシリンダー内での溶
融状態での熱安定性と高温時での硬化性が極めて優れて
いる。即ち硬化の温度依存性が極めて大きく、110℃
以下の比較的低温では実質的に硬化せず安定であり、1
50℃以上の高温では速やかに硬化する特長を有してお
り、かつ熱時の剛性の大きなラジカル硬化性成形材料を
得ることができる。このために、特に射出成形におい
て、射出成形機のシリンダー内では溶融樹脂の硬化反応
の進行が著しく抑制され、かつ金型内では急速に硬化す
るため、バリの発生をも著しく抑えることができる。そ
して、幅広い成形条件で成形が可能であり、従来のフェ
ノール樹脂成形材料と比較して、成形サイクルを大幅に
短縮することができ、極めて成形加工性に優れている。
また、一般に熱可塑性樹脂成形材料の射出成形に用いら
れる、1.5以上の圧縮比を有するスクリュー、または
逆流防止リング付きスクリューを備えた射出成形機でも
同様に射出成形ができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 ノボラック樹脂のフェノール性水酸基
と、これに対して当量以下のグリシジル(メタ)アクリ
レートとを反応させることにより得られる、分子中にフ
ェノール性水酸基を有する(メタ)アクリロイル化ノボ
ラック樹脂(A)100重量部、有機過酸化物(B)
0.1〜30重量部及び次式にて求められる重量部のヘ
キサメチレンテトラミン(C) ヘキサメチレンテトラミンの量(重量部)=(3〜2
0)×残存OH率 但し、残存0H率=残存フェノール性水酸基の量/原料
ノボラック中のフェノール性水酸基の量 からなる樹脂成分と、充填材として有機質充填材及び又
は無機質充填材とを主成分とすることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料。 - 【請求項2】 樹脂成分である(メタ)アクリロイル化
ノボラック樹脂(A)の残存フェノール性水酸基(a)
と(メタ)アクリロイル基(b)との割合が当量比で
1:9から9:1である請求項1記載の熱硬化性樹脂成
形材料。 - 【請求項3】 樹脂成分である(メタ)アクリロイル化
ノボラック樹脂(A)の数平均分子量が500以上20
00以下である請求項1又は2記載の熱硬化性樹脂成形
材料。 - 【請求項4】 有機過酸化物(B)の熱分解温度(半減
期10時間)が110℃以上である請求項1記載の熱硬
化性樹脂成形材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20381796A JPH1045859A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 熱硬化性樹脂成形材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20381796A JPH1045859A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 熱硬化性樹脂成形材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1045859A true JPH1045859A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16480217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20381796A Pending JPH1045859A (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 熱硬化性樹脂成形材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1045859A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000248042A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-09-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 硬化性樹脂組成物及びその増粘方法 |
| CN118109116A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 上海皆利新材料科技有限公司 | 一种耐高温耐老化聚氨酯材料及其制备方法 |
-
1996
- 1996-08-01 JP JP20381796A patent/JPH1045859A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000248042A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-09-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 硬化性樹脂組成物及びその増粘方法 |
| CN118109116A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 上海皆利新材料科技有限公司 | 一种耐高温耐老化聚氨酯材料及其制备方法 |
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