DE10201896A1

DE10201896A1 - Phenolharzkompositmaterial

Info

Publication number: DE10201896A1
Application number: DE10201896A
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Shimo; Atsushi Kidokoro; Yoshifumi Kato; Makoto Kato; Azusa Tsukigase; Kenzo Fukumori; Arimitsu Usuki
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2022-01-19
Also published as: FR2819817A1; KR100500489B1; KR20020062208A; US20020177647A1; FR2819817B1; JP2002212386A; US6838509B2; JP4638062B2; DE10201896B4

Abstract

Ein Phenolharzkompositmaterial beinhaltet ein Phenolharz, ein in dem Phenolharz dispergiertes Füllmittel, das ein Verstärkungselement darstellt, und ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das zu dem Füllmittel unterschiedlich ist und das in dem Phenolharz gleichförmig dispergiert vorliegt. Das Phenolharzkompositmaterial besitzt eine verbesserte Wärmebeständigkeit sowie eine verbesserte mechanische Festigkeit.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Phenolharz kompositmaterial, welches eine gute Wärmebeständigkeit usw. besitzt und welches in Komponententeilen für Kraftfahr zeuge, Komponententeilen für Flugzeuge, Komponententeilen für elektrische und elektronische Instrumente, Materialien für das Baugewerbe u. s. w. anwendbar ist.

Phenolharze wurden weit verbreitet in Harzformprodukten eingesetzt, aber die meisten von diesen wurden als Kompositmaterialien eingesetzt. Genauer gesagt wurden zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Harzform produkte zu den Phenolharzen organische Füllmittel wie etwa Wolle, Holzpulver, usw., anorganische Fasern wie etwa Glasfasern, Kohlefasern, usw. und weitere anorganische Füllmittel wie etwa Tonerden, Calciumcarbonat, usw. gemischt.

Selbst falls anorganische Materialien und dergleichen einfach zugegeben und mit den Phenolharzen vermischt werden, verbinden sich jedoch die anorganischen Materialien sehr schlecht mit den Phenolharzen, welche eine Mutterphase ausbilden. Demgemäss kann, falls Füllmittel zu Phenolharzen hinzugefügt werden, ein Problem dahingehend auftreten, dass die resultierenden Kompositmaterialien spröde oder dergleichen werden.

Deshalb ist es zur Verstärkung der Bindung zwischen den Phenolharzen und den anorganischen Materialien bekannt, dass anorganische Materialien beispielsweise mit Silan kupplungsmitteln behandelt werden. Selbst in einem solchen Fall beruht jedoch die Bindung zwischen diesen auf der Van- der-Waals-Kraft und ist nur bis zu einem solchen Ausmass verbessert, dass Affinität zwischen diesen auftritt. Somit ist es in herkömmlichen Phenolharzkompositmaterialien nicht möglich, die verstärkende Wirkung und die Wärme beständigkeit durch die Zugabe von anorganischen Materialien hinreichend zu verbessern.

In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-3,014,674 ist ein Kompositmaterial offenbart, in welchem ein geschichtetes Tonerdemineral in einem Phenolharz dispergiert vorliegt. Genauer gesagt ist in den Beispielen ein Kompositmaterial offenbart, in welchem ein geschichtetes Tonerdenmineral (z. B., Montmorillonit), welches in ein Oniumsalz umgewandelt wurde, in einem Phenolharz vermischt vorliegt. Im Falle des Komposit materials wird ausgesagt, dass das Kompositmaterial eine bessere mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit aufweist, da das Phenolharz und das geschichtete Tonerdemineral mittels Ionenbindung, Wasserstoffbrücken oder beiden Bindungsarten verbunden vorliegen.

Jedoch ist selbst ein solches phenolisches Kompositmaterial bezüglich der mechanischen Festigkeit und insbesondere bezüglich der Festigkeit bei hoher Temperatur noch ungenügend. Folglich werden phenolische Kompositmaterialien gefordert, welche eine viel bessere Wärmebeständigkeit aufweisen.

Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehenden Umstände entwickelt. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Phenolharzkompositmaterial vorzusehen, welches eine viel bessere mechanische Festigkeit und insbesondere eine viel bessere Wärmebeständigkeit als die der herkömmlichen Phenolharzkompositmaterialien aufweist und welches in einer breiteren Anwendungsvielfalt eingesetzt werden kann.

Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gewissenhaft versucht die Aufgabe zu lösen und wiederholten immer wieder empirische Methoden. Als ein Ergebnis haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es möglich war, die Wärmebeständigkeit des sich ergebenden Phenolharzkompositmaterials weiter zu verbessern, falls ein Füllmittel in einem Phenolharz dispergiert vorlag und falls ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das sich von dem Füllmittel unterschied, in dem Phenolharz mit dem Füllmittel einheitlich dispergiert vorlag. Somit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein erfindungsgemäßes Phenol harzkompositmaterial fertiggestellt.

Ein erfindungsgemäßes Phenolharzkompositmaterial umfasst nämlich das Folgende: ein Phenolharz; ein in dem Phenolharz dispergiertes Füllmittel, das ein Verstärkungselement darstellt; und ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerde mineral, das unterschiedlich zu dem Füllmittel ist und in dem Phenolharz gleichförmig dispergiert vorliegt.

Gemischte Tonerdemineralien weisen gewöhnlicherweise eine geschichtete Struktur auf, in welcher viele Schichten laminiert vorliegen. Im Falle des in der vorliegenden Erfindung dargestellten ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals sind jedoch die entsprechenden Schichten auseinandergenommen, so dass jede der entsprechenden Schichten in ein blattförmiges Element oder ein blatt förmiges Element, in welchem eine extrem kleine Anzahl von Schichten laminiert vorliegen, umgewandelt werden. Somit liegen die entsprechenden Schichten gleichförmig in dem Phenolharz dispergiert vor und jede einzelne der Schichten ist mittels Ionenbindung, Wasserstoffbrücken oder mittels beiden Bindungsarten stark an das Phenolharz gebunden. Folglich wird angenommen, dass in dem vorliegenden Phenolharzkompositmaterial eine quervernetzte Struktur zwischen dem Phenolharz und dem ausgerichteten geschichteten Tonerdemineral ausgebildet wird.

In anderen Worten ausgedrückt wird folgendes angenommen. In dem ausgerichteten geschichteten Tonerdemineral überwinden die entsprechenden Schichten die Bindungskräfte (z. B., die Van-der-Waals-Kraft, die elektrostatische Anziehungskraft und dergleichen), welche zwischen diesen ausgeübt werden, so dass sie bezüglich einer jeden Schicht vollständig getrennt vorliegen und unabhängig existieren. Als ein Ergebnis liegen das Phenolharz und das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral über Ionenbindungen, welche zwischen negativen Ladungen, welche die Schichten des ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals innehaben, und den positiven Ladungen, welche die Endgruppen oder Seiten ketten des Phenolharzes innehaben, durch Wasserstoff brücken, welche zwischen polaren Gruppen der Schichten des ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals und den polaren Gruppen des Phenolharzes ausgebildet werden, oder durch beide Bindungsarten stark gebunden vor.

Somit findet im Falle des vorliegenden Phenolharzkomposit materials die Dispersion des ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals in dem Phenolharz statt, in welchem das Füllmittel, welches das Verstärkungselement darstellt, dispergiert vorliegt. Da das Phenolharz, das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral und das Füllmittel somit einen synergistischen Effekt erzeugen, wird deshalb angenommen, dass es möglich ist, das vorliegende Phenolharzkomposit material mit einer guten mechanischen Festigkeit und insbesondere einer guten Wärmebeständigkeit zu erhalten, welche bis jetzt in herkömmlichen Phenolharzkomposit materialien nicht erhältlich war.

Erfindungsgemäss ist es nicht nur möglich, die Wärme beständigkeit von Phenolharzkompositmaterialien weiter zu verbessern, sondern ebenso die anwendbaren Verwendungen derer auszudehnen.

Eine vollständigere Würdigung der vorliegenden Erfindung und viele ihrer Vorteile wird leicht erhalten, und die Erfindung wird leichter unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verständlich, falls sie in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen und detaillierten Beschreibung betrachtet wird, wobei jeder Teil einen Teil der Offenbarung darstellt.

Fig. 1 ist ein Röntgendiffraktionsdiagramm eines Beispiels gemäss der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Röntgendiffraktionsdiagramm einer Tonerde, welche zur Herstellung eines Beispiels gemäss der vorliegenden Erfindung eingesetzt wurde; und

Fig. 3 ist ein Graph zur Veranschaulichung des Verhältnisses zur Erhaltung der Biegefestigkeit, welche von einer Vielzahl von Phenolharzkompositmaterialien gezeigt wird, wenn sie einem Langzeitzersetzungstest unterzogen werden.

Nachdem die vorliegende Erfindung beschrieben wurde, kann ein weiteres Verständnis unter Bezugnahme auf die speziellen bevorzugten Ausführungsformen erzielt werden, welche hierin nur zum Zwecke der Veranschaulichung vorgesehen sind und nicht den Umfang der angehängten Ansprüche beschränken sollen.

Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen detaillierter beschrieben.

(1) Ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral

Das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral bezieht sich auf ein geschichtetes Tonerdemineral, welches durch ein organischen Oniumion ausgerichtet vorliegt.

Zum Beispiel gibt es als ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral ein Natrium-Montmorillonit und dergleichen, welcher mittels eines organischen Oniumions ausgerichtet vorliegt. Da der Natrium-Montmorillonit weit verbreitet in der Natur vorkommt und seine Kosten stabil sind, ist es bevorzugt, ihn als ein Rohmaterial für das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral einzusetzen.

Das geschichtete Tonerdemineral bezieht sich auf ein sogenanntes geschichtetes Phyllosilicat.

Zum Beispiel gibt es Tonerdemineralien auf einer smektischen Basis wie etwa Montmorillonit, Saponit, Hectorit, Beidellit, Stevensit, Nontronit, usw., Vermiculit, Halloysit, gequollenen Glimmer, Kaolinit usw.

Es ist anzumerken, dass diese geschichteten Tonerde mineralien entweder natürliche oder synthetische Materialien sein können.

Das organische Oniumion kann bevorzugt Kohlenstoffatome in einer Menge von 6 oder mehr aufweisen. Zum Beispiel ist ein Alkyloniumion ein Beispiel dafür. Falls das organische Oniumion Kohlenstoffatome in einer Menge von weniger als 6 aufweist, ist die hydrophile Eigenschaft eines solchen organischen Oniumions erhöht, so dass ein Risiko dahingehend auftreten kann, dass die Kompatibilität des ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals bezüglich des Phenolharzes sinkt.

Verschiedene Oniumionen können primäre, sekundäre, tertiäre oder quartäre Ammoniumionen sein. Zum Beispiel ist es möglich, ein Hexylammoniumion, Octylammoniumion, 2-Ethyl hexyl-ammoniumion, Dodecylammoniumion, Laurylammoniumion, Octadecylammoniumion, Dioctyldimethylammoniumion, Trioctylammoniumion, Dioctadecyldimethylammoniumion, Trioctylammoniumion Trioctadecylammoniumion, Dioctadecyl dimethylammoniumion, Trioctadecylammoniumion und dergleichen einzusetzen.

Ausserdem ist es möglich, als das organische Oniumion Phosphoniumionen einzusetzen. Als das Phosphoniumion ist ein Tetraethylphosphoniumion, Triethylbenzylphosphoniumion, Tetra-n-butylphosphoniumion, Tri-n-butylhexadecylphospho niumion, Tri-n-butylbenzylphosphoniumion und dergleichen einsetzbar.

Das geschichtete Tonerdemineral kann bevorzugt zwischen den Schichten stark aufgequollen sein, so dass die entsprechenden Schichten getrennt vorliegen, um gleichförmig in dem Phenolharz dispergiert zu sein. Um die Anordnung zu erzielen ist es bevorzugt, eine Kationenaustauschkapazität des geschichteten Tonerdeminerals so zu steuern, dass sie in einen Bereich von 50 bis 200 Milliäquivalent/100 g und weiter bevorzugt von 70 bis 150 Milliäquivalent/100 g fällt.

Falls die Kationenaustauschkapazität geringer als 50 Milli äquivalent/100 g ist, ist eine ungenügende Ausrichtung des geschichteten Tonerdeminerals mittels eines Ionenaustauschs mit dem organischen Oniumion möglich. Demgemäss resultiert daraus die Möglichkeit, dass es schwierig ist, das geschichtete Tonerdemineral aufzuquellen.

Falls andererseits die Kationaustauschkapazität 200 Milli äquivalent/100 g überschreitet, steigt die Anzahl der Bindungen zwischen den negativen Ladungen, welche in den Tonerdeschichten beinhaltet sind, und der Kationen, welche zwischen den Tonerdeschichten angeordnet sind. Folglich wird die Bindungsstärke zwischen den Schichten des geschichteten Tonerdeminerals derart gefestigt, dass es für das organische Oniumion schwierig ist, zwischen die Schichten mittels eines Ionenaustauschs zu intervenieren.

Demgemäss könnte die Möglichkeit auftreten, dass das geschichtete Tonerdemineral unzureichend aufquillt.

(2) Phenolharz

Für das Phenolharz können resolartige Phenolharze und novolakartige Phenolharze als Beispiele dienen. Es ist möglich, entweder eines von diesen unabhängigerweise oder diese beiden in Mischung einzusetzen.

In dem Fall, in dem das vorliegende Phenolharzkompositmaterial nach dessen Härtung eingesetzt wird, ist es bevorzugt, ein resolartiges Phenolharz zu verwenden. Falls nämlich ein resolartiges Phenolharz eingesetzt wird, ist es nicht notwendig, getrennt davon ein Härtungsmittel, u. s. w. herzustellen, und der von einem Härtungsmittel resultierende, nachteilige Einfluss auf die Dispersionseigenschaft des geschichteten Tonerdeminerals kann verhindert werden. Demgemäss ist ein resolartiges Phenolharz eine bevorzugte Option.

In dem Fall, in dem das vorliegende Phenolharzkomposit material ohne Härten eingesetzt wird, ist es bevorzugt, ein novolakartiges Phenolharz einzusetzen. Falls nämlich ein novolakartiges Phenolharz eingesetzt wird, tritt kaum eine Selbstkondensationsreaktion auf und demgemäss ist es möglich, nutzlose Nebenreaktionen zu vermeiden. Demgemäss ist ein novolakartiges Phenolharz eine bevorzugte Option, falls das vorliegende Phenolharzkompositmaterial mit weiteren Harzen, die nachstehend beschrieben werden, vermischt wird.

(3) Füllmittel

Solange das Füllmittel ein Verstärkungselement ist, welches in das Phenolharz eingefüllt wird, können die Spezies entweder organische Materialien oder anorganische Materialien sein. Deshalb kann das Füllmittel beispielsweise Glasfasern, Calciumcarbonat, Holzpulver, Wolle, oder organische Fasern, wie etwa Polyesterfasern, Polyamidfasern, Polyvinylalkoholfasern, aromatische Polyamidfasern, Kohlefasern, usw. oder organische oder anorganische Füllmittel, welche gewöhnlicherweise eingesetzt werden, sein. Diese Füllmittel können unabhängigerweise oder in Mischung eingesetzt werden. Es ist jedoch weiter bevorzugt, Glasfasern, Calciumcarbonat oder Holzpulver einzusetzen. Da diese weniger teuer als organische Fasern, usw. sind, können sie in einer grossen Menge mit eingeschlossen sein und können dadurch die Wärmebeständigkeit des vorliegenden Phenolharzkompositmaterials erhöhen. Sie sind weiter bevorzugte Optionen. Unter diesen ist der Einsatz von Glasfasern am meisten bevorzugt. Dies liegt daran, dass Glasfasern einen höheren Verstärkungseffekt mit einer kleineren Menge erzeugen, als es Calciumcarbonat und Holzpulver schaffen.

Nebenbei ist anzumerken, dass das Füllmittel und das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral bevorzugt in einer Gesamtmenge von 75 Masseprozent oder weniger eingeschlossen ist, falls das gesamte vorhandene Phenolharzkompositmaterial als 100 Masseprozent genommen wird.

Falls die Gesamtmenge 75 Masseprozent überschreitet, liegt der Phenolharzgehalt bei weniger als 25 Masseprozent. Dann wird es schwierig, ein Phenolharzkompositmaterial herzustellen, welches stabil die Wärmebeständigkeit aufrechterhalten kann. Eine Gesamtmenge des Füllmittels kann weiter bevorzugt in einen Bereich von 30 bis 65 Masseprozent fallen. Außerdem kann der Gehalt des ausgerichteten geschichteten Tonerdeminerals bevorzugt in einen Bereich von 2 bis 65 Masseprozent und weiter bevorzugt in einen Bereich von 2 bis 10 Masseprozent fallen. Genauer gesagt kann das Phenolharzkompositmaterial desweiteren bevorzugt das Phenolharz als eine Muttermatrix, das Füllmittel in einer Menge von 30 bis 65 Masseprozent und das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral in einer Menge von 2 bis 10 Masseprozent umfassen, falls das gesamte vorliegende Phenolharzkompositmaterial als 100 Masseprozent genommen wird.

(4) Anwendungen

Das vorliegende Phenolharzkompositmaterial kann für eine Vielzahl von Produkten in verschiedensten Gebieten wie etwa Komponententeilen für Kraftfahrzeuge, Komponententeilen für Flugzeuge, Komponententeilen für elektrische und elektronische Instrumente, Materialien für das Baugewerbe usw. eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein solches Produkt ein wärmebeständiges Harzelement sein, welches aus einem Phenolharzkompositmaterial ausgebildet ist, das ein Phenolharz; ein in dem Phenolharz dispergiertes Füllmittel, das ein Verstärkungselement darstellt; und ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das unterschiedlich zu dem Füllmittel ist und einheitlich in dem Phenolharz dispergiert vorliegt, umfasst. Insbesondere ist es bei Anwendung der guten Wärmebeständigkeit bevorzugt, das vorliegende Phenolharzkompositmaterial für Komponenten elemente einzusetzen, z. B. für Komponententeile für Kraftfahrzeuge, Abdeckungen oder Streben in Motorräumen, Riemenscheiben für Spannungsvorrichtungen, Riemenscheiben für Servolenkungssysteme, Riemenscheiben für Kompressoren oder dergleichen. Falls das vorliegende Phenolharzkomposit material in solchen Anwendungen eingesetzt wird, ist es in Abhängigkeit des Einsatzes möglich, Rückformungsmaterialien hinzuzugeben. Als Rückformungsmaterialien können beispielsweise Elastomere und Kautschuk genannt werden. Solche Rückformungsmaterialien können in einer Menge von 0,05 bis 70 Masseteilen bezüglich 100 Masseteilen des vorliegenden Phenolharzkompositmaterials, welches aus dem Phenolharz, dem Füllmittel und dem ausgerichteten geschichteten Tonerdemineral aufgebaut ist, hinzugegeben werden.

Falls das vorliegende Phenolharzkompositmaterial in den vorstehend erwähnten Anwendungen eingesetzt wird, ist es ausserdem möglich, es mit thermoplastischen Harzen zu vermischen, die als ein Rückformungsmaterial für diese eingesetzt werden. Als die thermoplastischen Harze können Polyamidharze, Polyolefinharze, Polyesterharze, Poly phenylenoxidharze, usw. als Beispiele genannt werden. Falls das vorliegende Phenolharzkompositmaterial als ein Rückformungsmaterial für diese thermoplastischen Harze eingesetzt wird, kann es in einer Menge von 0,05 bis 50 Masseteile bezüglich 100 Masseteilen des thermoplastischen Harzes hinzugegeben werden. Es ist anzumerken, dass bei Verwendung des vorliegenden Phenolharzkompositmaterials als ein Rückformungsmaterial für thermoplastische Harze das vorstehend beschriebene novolakartige Phenolharz eine bevorzugte Option für die Phenolharzkomponente darstellt.

Beispiele

Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung viel detaillierter unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben.

(1) Herstellung der Proben und Teststücke Herstellung der ausgerichteten Tonerde (ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral)

Ein Natrium-Montmorillonit wurde als das geschichtete Tonerdemineral eingesetzt und Octadecylammonium wurde entsprechend als das organische Oniumsalz eingesetzt. Es ist anzumerken, dass Natrium-Montmorillonit von KUNIMINE KOGYO Co., Ltd. hergestellt wurde. Diese Ausgangsstoffe wurden gerührt und mit Wasser vermischt, so dass der Natrium-Montmorillonit (d. h., das geschichtete Tonerde mineral) einem Ionenaustausch mit dem Octadecylammoniumion (d. h., dem organischen Oniumion) derart ausgesetzt war, dass die Kationaustauschkapazität 110 Milliäquivalent/100 g betrug. Somit wurde eine ausgerichtete Tonerde hergestellt.

Herstellung der geformten Materialien

Ein resolartiges Phenolharz mit einem zugegebenen Zusatz mittel wurde eingesetzt und mit einer Vielzahl an Füll mitteln, die nachstehend in der Tabelle 1 dargestellt sind, sowie den vorstehend beschriebenen ausgerichteten Tonerden in den in Tabelle 1 beschriebenen Gehalten compoundiert und mit diesen mittels einer erwärmten Walze (Kneter) geknetet. Es ist anzumerken, dass das resolartige Phenolharz von SUMITOMO BAKELITE Co., Ltd. hergestellt wurde. Somit wurden die in der Tabelle 1 als Proben mit den Nrn. 1 bis 8 gekennzeichneten geformten Materialien hergestellt. Es ist anzumerken, dass die in Tabelle 1 angeführten Gehalte Massenprozente ausdrücken.

Ausbildung der Teststücke

Unter Verwendung der geformten Materialien aus den vorstehend beschriebenen Proben mit den Nrn. 1 bis 8 wurden für einen Biegetest jeweils Teststücke mit einer Pressform maschine ausgebildet. Die Pressformmaschine kann einen Formenzuhaltedruck von 35 t (d. h., 343 kN) ausüben. Die Formung wurde unter solchen Bedingungen durchgeführt, dass eine Formentemperatur von 175°C vorlag, eine Härtezeit 3 min betrug und ein Formungsdruck bei 15 MPa lag. Die Teststücke wurden gemäss den Definitionen hergestellt, die in der JIS (Japanese Industrial Standard) K6911 angegeben sind, und hatten eine Stärke von 4 mm, eine Breite von 10 mm und eine Länge von 80 mm.

(2) Beobachtungen des Dispersionszustandes der ausgerichteten Tonerde

Um den Dispersionszustand der ausgerichteten Tonerde zu beobachten, wurde ein winziges Probestück von dem geformten Material der Probe Nr. 8 abgeschnitten und wurde mittels einer Röntgendiffraktionsmessung unter den in der nach stehenden Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen unterzogen. Das in diesem Fall erhaltene Ergebnis ist in Fig. 1 veranschaulicht. Außerdem wurde unter den gleichen Bedingungen die Tonerde selbst vor der Ausrichtungs behandlung einer Röntgendiffraktionsmessung unterzogen. Das in diesem Falle erhaltene Ergebnis ist in der Fig. 2 als Vergleich veranschaulicht. Es ist anzumerken, dass die horizontale Achse der Fig. 1 und 2 die Diffraktionswinkel bzw. Beugungswinkel (°) angeben und deren vertikale Achse die Intensität des Röntgenstrahls angeben.

Tabelle 2

Röntgenquelle	Cu-Kα
Röhrenspannung und Röhrenstrom	30 kV und 30 mA
Spalt	D.S.: 0,17, R.S.: 0,15 und S.S.: 0,17
Gerät	"RAD-B, hergest. von RIGAKU DENKI Co., Ltd.

Es ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass im Falle der Tonerde selbst in dem Röntgendiffraktionsdiagramm klar ein Peak beobachtet werden konnte, welcher aus der geschichteten Struktur resultiert. Es ist jedoch aus Fig. 1 ersichtlich, dass im Falle des geformten Materials der Probe Nr. 8 gemäss einem Beispiel der vorliegenden Erfindung kein Peak in dem Röntgendiffraktionsdiagramm erkennbar ist. Somit wird angenommen, dass in dem Phenolharzkompositmaterial gemäss einem Beispiel der vorliegenden Erfindung die entsprechenden Schichten der ausgerichteten Tonerde an den Grenzflächen bzw. Zwischenflächen getrennt vorlagen, wobei die ausgerichtete Tonerde noch nicht eine geschichtete Struktur angenommen hatte, und folglich die entsprechenden Schichten gleichförmig in dem Phenolharzkompositmaterial dispergiert vorlagen.

(3) Auswertung der Wärmebeständigkeit Gewichtsreduktionstemperatur

Eine Gewichtsreduktionstemperatur, einer der Indizes der Wärmebeständigkeit, wurden gemessen. Genauer gesagt wurden winzige Probestückchen von den geformten Materialien der entsprechenden Proben abgeschnitten, und wurden für die Gewichtsreduktion mittels einer Thermowaage "TG/DTA220" vermessen, welche von SEIKO ELECTRIC Co., Ltd. hergestellt wurde. Es ist anzumerken, dass die Messung in einem Luftstrom bei einer Temperatursteigerungsrate von 10°C/Minute durchgeführt wurde.

In der nachstehenden Tabelle 3 sind die 5%- und 10%- Gewichtsreduktionstemperaturen angegeben, welche von den aus den geformten Materialien der entsprechenden Proben herausgeschnittenen Probestücke gezeigt wurden.

Falls das Füllmittel Glasfasern waren (Proben Nrn. 1 bis 3) und falls das Füllmittel Calciumcarbonatpulver war (Proben Nrn. 4 bis 6) ist es ersichtlich, dass die 5%-Gewichtsre duktionstemperaturen und die 10%-Gewichtsreduktionstempe raturen scheinbar anstiegen und dass die Wärmebeständigkeit der Testprobe durch Zugabe der ausgerichteten Tonerde verbessert war.

In jedem Fall, in dem das Füllmittel Holzpulver war (Proben Nrn. 7 und 8) wurde beobachtet, dass die Gewichts reduktionstemperatur angestiegen war. Es wird angenommen, dass dieses Phänomen jedoch aus der Zersetzung des Holzpulvers, welches eine organische Komponente ist, bei einer niedrigen Temperatur resultiert. Ausserdem ist es aus einem später beschriebenen Verhältnisses der Erhaltung der Biegefestigkeit verständlich, dass dieses Phänomen die Verbesserung der Wärmebeständigkeit in dem vorliegenden Phenolharzkompositmaterial, in welchem Holzpulver als das Füllmittel mit eingeschlossen war, nicht zulässt.

Langzeitzersetzung

Die Beispiele des erfindungsgemäßen Phenolharzkomposit materials wurden bezüglich der hohen Temperatur beständigkeit und hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit, die anderen Indizes der Wärmebeständigkeit, untersucht. Genauer gesagt wurden die Teststücke für den Biegetest gemäss der JIS, welche aus den Proben mit den Nrn. 2 bis 8 gebildet wurden, für die Biegefestigkeiten vermessen, bevor und nachdem sie in Luft bei 150°C über 1000 h belassen worden waren, sowie für die Biegefestigkeiten vermessen, bevor und nachdem sie in Luft von 95% Feuchtigkeit bei 50°C für 1000 h belassen worden waren. Die Erhaltungsverhältnisse der Biegungsfestigkeiten wurden aus den Messwerten bestimmt, bevor und nachdem sie in den Umgebungen belassen worden waren. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 veranschaulicht. Es ist anzumerken, dass die Messung unter Verwendung eines Autographen, welcher von SHIMAZU SEISAKUSHO Co., Ltd. hergestellt wurde, durchgeführt wurde.

Es ist aus den Ergebnissen ersichtlich, dass ohne Beachtung, ob das Füllmittel aus einem organischen Material oder einem anorganischen Material hergestellt wurde, die Erhaltungsverhältnisse der Biegefestigkeiten der Phenol harzkompositmaterialien verbessert waren, ohne Rücksicht darauf, welche Füllmittel eingesetzt waren. Insbesondere waren die Teststücke, welche aus den geformten Materialien (Proben Nrn. 3 und 6) mit der ausgerichteten Tonerde in einer Zugabemenge von 10 Masseprozent hergestellt wurden, bezüglich der Erhaltungsverhältnisse der Biegefestigkeiten stark verbessert.

Zum jetzigen Zeitpunkt wurde noch nicht notwendigerweise geklärt, warum die Wärmebeständigkeit der Beispiele des erfindungsgemäßen Phenolharzkompositmaterials verbessert ist. Als ein Mechanismus für die Erzeugung des Vorteils wird jedoch angenommen, dass die entsprechenden Schichten der ausgerichteten Tonerde so gleichförmig dispergiert vorliegen, dass das Phenolharz an der Zersetzung unter Oxidation gehemmt wird.

Nachdem die vorliegende Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, ist es für einen gewöhnlichen Fachmann ersichtlich, dass viele Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin unter Einschluss der angehängten Ansprüche dargelegt wird, abzuweichen.

Claims

1. Phenolharzkompositmaterial, umfassend:
ein Phenolharz;
ein Füllmittel, das in dem Phenolharz dispergiert vorliegt und ein Verstärkungselement darstellt; und
ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das von dem Füllmittel unterschiedlich ist und gleichförmig in dem Phenolharz dispergiert vorliegt.

2. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das Phenolharz ein resolartiges Phenolharz ist.

3. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das Füllmittel wenigstens ein Element ist, das aus der aus Glasfasern, Calciumcarbonat und Holzpulvern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral ein Natrium- Montmorillonit ist, welcher mittels eines organischen Oniumions ausgerichtet ist.

5. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das Füllmittel und das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral in einer Gesamtmenge von 75 Masseprozent oder weniger mit eingeschlossen sind, falls die Gesamtheit als 100 Masseprozent genommen wird.

6. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das Füllmittel in einer Menge von 30 bis 65 Masseprozent mit eingeschlossen ist, falls die Gesamtheit als 100 Masseprozent genommen wird.

7. Das Phenolharzkompositmaterial gemäss Anspruch 1, wobei das ausgerichtete geschichtete Tonerdemineral in einer Menge von 2 bis 65 Masseprozent mit eingeschlossen ist, falls die Gesamtheit als 100 Masseprozent genommen wird.

8. Ein Phenolharzkompositmaterial, umfassend:
ein Phenolharz, das eine Muttermatrix darstellt;
ein Füllmittel, das in dem Phenolharz dispergiert vorliegt und ein Verstärkungselement darstellt, in einer Menge von 30 bis 65 Masseprozent; und
ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das von dem Füllmittel unterschiedlich ist und gleichförmig in dem Phenolharz dispergiert vorliegt, in einer Menge von 2 bis 10 Masseprozent, falls die Gesamtheit als 100 Masseprozent genommen wird.

9. Ein wärmebeständiges Harzelement, das aus einem Phenolharzkompositmaterial gebildet wird, das folgendes umfasst:
ein Phenolharz;
ein Füllmittel, das in dem Phenolharz dispergiert vorliegt und ein Verstärkungselement darstellt; und
ein ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral, das von dem Füllmittel unterschiedlich ist und in dem Phenolharz gleichförmig dispergiert vorliegt.