JP2008239750A

JP2008239750A - レジノイド砥石用樹脂組成物及びレジノイド砥石

Info

Publication number: JP2008239750A
Application number: JP2007081103A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Asami; 昌克浅見
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】砥石中にボイド、亀裂を生じさせず、強度、耐摩耗性に優れ、且つガス抜きを必要とせず、作業性に優れたレジノイド砥石用樹脂組成物及びレジノイド砥石を提供する。
【解決手段】ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を均一に溶融混合させてなり、成形時における硬化反応に起因するガスを実質的に発生させないレジノイド砥石用樹脂組成物樹脂であって、加圧式混練機で溶融混合することにより得られることが好ましい。また、ノボラック型フェノール樹脂の軟化点は１１０℃以上であり、エポキシ樹脂のエポキシ当量が４００以下であることが好ましい。また、前記のレジノイド砥石用樹脂組成物を用いてなるレジノイド砥石である。
【選択図】なし

Description

本発明は、高強度、耐摩耗性に優れ、且つ成形時のガス発生がないため作業性に優れるレジノイド砥石用樹脂組成物及びレジノイド砥石に関するものである。

従来のレジノイド砥石用樹脂組成物は、ノボラック型フェノール樹脂をベースに硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを用いたもの、レゾール型フェノール樹脂を単独、もしくはノボラック型フェノール樹脂を併用したものが一般的であった。（例えば、非特許文献１参照）このようなレジノイド砥石用樹脂組成物を用いる場合、成形時、即ち樹脂の硬化反応において、縮合水、ヘキサメチレンテトラミンの分解で生じるアンモニアガスが発生する。これらの縮合水に起因する水蒸気、アンモニアガスは、均一な樹脂の硬化を阻害し、砥石中にボイド、亀裂等を生じるため砥石の強度が低い、摩耗が多い等の問題があった。また、水蒸気、アンモニアガスの発生があるため、成形時にガス抜き作業をする必要があることから、工程が複雑かつ長時間になり作業性が悪いという問題があった。具体的には、気孔率の高い砥石においては、コールドプレス成形やセミホットプレス成形で未硬化のまま成形し、焼成時に砥石が変形しない様に非常に長い時間をかけて焼成硬化させる。気孔率の低い砥石は、ホットプレス成形においてガス抜きを頻繁に行いかつ時間をかけて成形する。

特開２００４−３０７８０５号公報

本発明は、従来のレジノイド砥石用樹脂組成物のこのような問題点を解決するために種々検討の結果完成したもので、その目的とするところは砥石中にボイド、亀裂を生じさせず、強度、耐摩耗性に優れ、且つガス抜きを必要とせず、作業性に優れたレジノイド砥石用樹脂組成物及びレジノイド砥石を提供することにある。

このような目的は、以下の本発明［１］〜［５］により達成される。
［１］ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を均一に溶融混合させてなり、成形時における硬化反応に起因するガスを実質的に発生させないことを特徴とするレジノイド砥石用樹脂組成物樹脂。
［２］加圧式混練機で溶融混合して得られるものである［１］項記載のレジノイド砥石用樹脂組成物。
［３］ノボラック型フェノール樹脂が軟化点１１０℃以上である［１］又は［２］項記載のレジノイド砥石用樹脂組成物。
［４］エポキシ樹脂がエポキシ当量４００以下である［１］〜［３］項のいずれか１項に記載のレジノイド砥石用樹脂組成物。
［５］［１］〜［４］項のいずれか１項に記載のレジノイド砥石用樹脂組成物を用いて得られるレジノイド砥石。

ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を均一に溶融混合した樹脂は、硬化時において、ガスの発生がない。このようなガス発生のない樹脂組成物は、レジノイド砥石中に、硬化時に発生するガスによるボイド、亀裂等を発生させず、その結果、高強度、耐摩耗性に優れる、レジノイド砥石を得ることを可能とした。更に、レジノイド砥石成形時のホットプレスでのガス抜き工程を省略でき、コールドプレス時に問題となる焼成時の変形を防止できることで、作業性を向上させることができた。

以下、本発明について具体的に説明する。本発明で使用するノボラック型フェノール樹脂は、例えば未変性フェノール樹脂、各種ゴム変性フェノール樹脂、各種熱可塑性樹脂変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、油変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、芳香族変性フェノール樹脂、芳香族炭化水素変性フェノール樹脂などが例示されるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、これらは単独または複数を組み合わせて使用することができる。また、液状、固形、粉末いずれの形状でも使用することができるが、軟化点１１０℃以上の粉末又は固形のノボラック型フェノール樹脂が更に好ましい。軟化点が前記下限値より低いと、レジノイド砥石樹脂組成物がべとつきやすくなり容易に粉末製品とできなくなる事や耐熱性が低くなる事がある。

本発明で使用するエポキシ樹脂としては、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するもので、室温で固形または液体のものであればよく、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型、芳香族アミン型などが例示されるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、これらは単独または複数を組み合わせて使用することができが、エポキシ当量が４００以下のエポキシ樹脂が更に好ましい。エポキシ当量が前記上限値より低いと架橋密度が低くなり、十分な強度を得る事ができなくなる事がある。また、本発明の摩擦材用樹脂組成物におけるエポキシ樹脂含有量は、フェノール樹脂１．０水酸基当量に対し、エポキシ樹脂０．１〜２．５エポキシ当量であり、更に好ましくは０．４〜１．４エポキシ当量である。０．１エポキシ当量未満、あるいは２．５エポキシ当量を超えると樹脂の硬化が不十分となり、十分な強度を得ることができない。

本発明で使用する硬化触媒としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミンなどの３級アミン化合物、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィンなどの有機ホスフィン化合物、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物などが例示されるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、これらは単独または複数を組み合わせて使用することができる。また、硬化触媒の添加量としては、ノボラック型フェノール樹脂とエポキシ樹脂１００重量部に対し、０．１〜５．０重量部であり、好ましくは０．３〜２．５である。硬化触媒の添加量が０．１重量部未満では樹脂が十分硬化せず、５．０重量部を超えると樹脂の硬化が急激に進むため、樹脂の流動性が悪化する。

本発明のレジノイド砥石用樹脂組成物において、均一に溶融混合するとは、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒が融解し、流動する状態において、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の硬化が実質的に起きない状態で、均一に混合することである。本発明のレジノイド砥石用樹脂組成物の製造方法は、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を上記のように均一に溶融混合させる方法である。溶融混合させる方法として好ましい一例を挙げると、所定量のノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及び硬化触媒を加圧式混練機に仕込み、加圧下で溶融混合せしめることにより得られる。混合時の温度は、フェノール樹脂とエポキシ樹脂が溶融はするが、硬化は開始しない温度が適当である。加圧式混練機としては、ロール式混練機、加圧ニーダー、二軸押出機、単軸押出機などが適当である。ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を通常の反応容器で混合を始めると、樹脂粘度の増加、あるいはゲル化反応が開始することなどの理由により困難であるが、加圧式混練機を用いることにより、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を均一に分散させることが可能となる。

本発明のレジノイド砥石は、前記のレジノイド砥石用樹脂組成物に砥粒を加えて得られるものであるが、この他充填材、添加剤などを任意に使用することができ、特に限定しない。砥粒としては、例えば、酸化アルミナ、炭化珪素、ダイヤモンド等があり、砥石の研削を発現させる役割がある。充填材としては、例えば、氷晶石、硫化鉄、酸化鉄、硫酸バリウム、生石灰等の無機フィラー、熱硬化性樹脂粉末、籾殻、木粉などの有機フィラー等があり、砥石の研削性能を向上させる役割がある。添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、フルフリルアルコール、フルフラール、クレオソート油、その他の有機溶剤、又は液状樹脂等であり、砥粒との接着性を向上させるために砥粒表面に濡らしてから使用できる。
本発明のレジノイド砥石は、前記のレジノイド砥石用樹脂組成物１０〜８０重量部、砥粒５〜９０重量部、充填剤０〜７０重量部を組合せ１００重量部となるように配合し、ミキサー、ニーダー、ロール等で混合した後砥石の形状に成形し、１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２２０℃で１０ｋｇｆ／ｃｍ²以上の圧力で加熱することにより砥石とすることができる。

以下、本発明を実施例により説明する。しかし本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。また、実施例及び比較例に記載されている「部」及び「％」は、すべて「重量部」及び「重量％」を示す。

実施例１
入口温度９０℃、出口温度１００℃に制御された二軸押出機に、ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５０７３１、軟化点１３０℃）１０００部、エポキシ樹脂（日本化薬（株）ＥOＣＮ−１０４S エポキシ当量２１８）２２００部、トリフェニルホスフィン２０部を、単位時間当たりの供給比率が等しくなるよう供給し、出口より常温で固形の樹脂組成物３１００部を得た。得られた固形の樹脂組成物１０００部を粉砕し、粉末の樹脂組成物９９０部を得た。

実施例２
加圧ニーダーに実施例１と同様のノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５０７３１、軟化点１３０℃）１０００部、エポキシ樹脂（旭チバ（株）アラルダイトＡＥＲ２６６４S エポキシ当量２１０）２２００部、トリエチルアミン１５部を仕込み、９０℃に昇温、溶融させ、３０分の混合を行い、加圧ニーダーより取出して常温で固形の樹脂組成物３０５０部を得た。得られた固形の樹脂組成物１０００部を粉砕し、粉末の樹脂組成物９９０部を得た。

実施例３
ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５０７３１、軟化点１３０℃）１０００部、エポキシ樹脂（旭チバ（株）アラルダイトＡＥＲ６０２１S エポキシ当量４６０）２２００部、２−メチルイミダゾール１５部を、表面温度を７０℃にしたロール式混練機で２０分の混合を行い、常温で固形の樹脂組成物３１８０部を得た。得られた固形の樹脂組成物１０００部を粉砕し、粉末の樹脂組成物９９０部を得た。

実施例４
入口温度９０℃、出口温度１００℃に制御された二軸押出機に、ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５０７３１、軟化点１３０℃）１０００部、エポキシ樹脂（日本化薬（株）ＥOＣＮ−１０４S エポキシ当量２１８）１３３０部、トリフェニルホスフィン２０部を、単位時間当たりの供給比率が等しくなるよう供給し、出口より常温で固形の樹脂組成物２２００部を得た。得られた固形の樹脂組成物１０００部を粉砕し、粉末の樹脂組成物９９０部を得た。

実施例５
入口温度９０℃、出口温度１００℃に制御された二軸押出機に、ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５３１９５、軟化点１1０℃）１０００部、エポキシ樹脂（日本化薬（株）ＥOＣＮ−１０４S エポキシ当量２１８）８７０部、トリフェニルホスフィン２０部を、単位時間当たりの供給比率が等しくなるよう供給し、出口より常温で固形の樹脂組成物１７００部を得た。得られた固形の樹脂組成物１０００部を粉砕し、粉末の樹脂組成物９９０部を得た。

比較例１
ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製ＰＲ−５０７３１）１０００部、ヘキサメチレンテトラミン１００部を粉砕機に仕込み、粉砕し粉末の樹脂組成物１０９０部を得た。

実施例１〜５で得られた粉末の樹脂組成物、及び比較例１で得られた粉末の樹脂組成物について、ガス発生量を測定した。ガス発生量の測定方法の概要は次の通りである。即ち、１８０℃に設定したオイルバス中にガラス製テストチューブを浸漬し、温度が安定するまで放置する。チューブ内にアルミホイルにした精秤した約３ｇの粉末の樹脂組成物を挿入する。直ちに発生するガスを簡易型ガスボリューム計にて控除された体積分だけ液面を下げながら、常に圧力を一定に保ち、１０分間測定する。また、表１に示す配合割合で仕込み混合した。

この配合物を温度１６０℃、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²で１０分間成形し、１５０×５０×２０ｍｍの成型品を得た。表２に示す通り、実施例１〜５の樹脂組成物のガス発生量は１ｍｌ／ｇ以下であったため、成形時にガス抜きは実施しなかったが、成形は可能であった。一方、比較例１の樹脂組成物は、１０分間で２３．５ml/gのガスが発生したため、成形時に４回のガス抜きを実施した。また、参考のため、比較例１の樹脂組成物について、ガス抜きなしでの成形を試みたが、ガス膨れを生じ、成型品を得ることができなかった。得られた成型品を１８０℃で８時間焼成して、成形品の常態曲げ強度を測定した。これらの結果をガス発生量測定結果とともに表２に示す。

実施例１〜５は、高強度であり、研削性に優れていることがわかる。一方、比較例１はガス抜きがない条件では成形できず、ガス抜き条件の成形でも強度が低い。

以上の実施例からも明らかなように、本発明の方法により得られた樹脂組成物はガス発生がないため、ガス抜きなしで成形が可能で作業性に優れる。また、成型品の強度が高く、研削性に優れている。従って、本発明によるレジノイド砥石用樹脂組成物を用いることにより、高強度で研削性能の優れたレジノイド砥石を得ることが可能となる。

Claims

ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化触媒を均一に溶融混合させてなり、成形時における硬化反応に起因するガスを実質的に発生させないことを特徴とするレジノイド砥石用樹脂組成物樹脂。
加圧式混練機で溶融混合して得られるものである請求項１記載のレジノイド砥石用樹脂組成物
ノボラック型フェノール樹脂が軟化点１１０℃以上である請求項１又は２記載のレジノイド砥石用樹脂組成物。
エポキシ樹脂がエポキシ当量４００以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジノイド砥石用樹脂組成物。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレジノイド砥石用樹脂組成物を用いて得られるレジノイド砥石。