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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Phenolharzkompositmaterial,
welches eine gute Wärmebeständigkeit
usw. besitzt und welches in Komponententeilen für Kraftfahrzeuge, Komponententeilen
für Flugzeuge,
Komponententeilen für
elektrische und elektronische Instrumente, Materialien für das Baugewerbe usw.
anwendbar ist.
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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 Harzformprodukte
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.
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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.
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Deshalb
ist es zur Verstärkung
der Bindung zwischen den Phenolharzen und den anorganischen Materialien
bekannt, dass anorganische Materialien beispielsweise mit Silankupplungsmitteln
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 Wärmebeständigkeit durch
die Zugabe von anorganischen Materialien hinreichend zu verbessern.
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In
der
japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. JP 3,014,674 A ist ein Kompositmaterial offenbart,
in welchem ein geschichtetes Tonmineral in einem Phenolharz dispergiert
vorliegt. Genauer gesagt ist in den Beispielen ein Kompositmaterial
offenbart, in welchem ein geschichtetes Tonmineral (z. B., Montmorillonit),
welches in ein Oniumsalz umgewandelt wurde, in einem Phenolharz
vermischt vorliegt. Im Falle des Kompositmaterials wird ausgesagt,
dass das Kompositmaterial eine bessere mechanische Festigkeit und
Wärmebeständigkeit
aufweist, da das Phenolharz und das geschichtete Tonmineral mittels
Ionenbindung, Wasserstoffbrücken
oder beiden Bindungsarten verbunden vorliegen.
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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.
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Die
DE 38 06 548 C2 beschreibt
ein aus Novolakharz und Montmorillonit bestehendes Verbundmaterial,
in dem Magnesiumoxid eingebaut wurde. Der eingesetzte Montmorillonit
vom Na-Typ wurde wegen der verbesserten Formbeständigkeit und Zugfestigkeit
einem Ionenaustausch vor der Vermischung unterzogen. Somit konnte
die Menge der üblicherweise
eingesetzten Füllmaterialien,
wie z. B. anorganische Verstärkungsmaterialien,
bei gleichbleibender mechanischer Festigkeit reduziert werden. Aus
dem
US-Patent Nr. 4,739,007 A ist
ein Verbundmaterial bekannt, das durch hohe mechanische Festigkeit
und Wärmebeständigkeit
bei hohen Temperaturen gekennzeichnet ist. Dieses Verbundmaterial
fasst eine Polymermatrix, die ein Polyamid und ein Phyllosilicat
enthält.
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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.
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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 spezielles Füllmittel
in einem Phenolharz dispergiert vorlag und falls ein organisiertes
schicht- oder blattförmiges
Tonmineral, das sich von dem Füllmittel
unterschied, in dem Phenolharz mit dem Füllmittel einheitlich dispergiert
vorlag. Somit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein
erfindungsgemäßes Phenolharzkompositmaterial
fertiggestellt.
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Ein
erfindungsgemäßes Phenolharzkompositmaterial
umfasst nämlich
das Folgende: ein Phenolharz; ein in dem Phenolharz dispergiertes
Füllmittel
wie es in Anspruch 1 definiert ist, das ein Verstärkungselement darstellt;
und ein organisiertes schicht- oder blattförmiges Tonmineral, das unterschiedlich
zu dem Füllmittel
ist und in dem Phenolharz gleichförmig dispergiert vorliegt.
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Geschichtete
Tonmineralien weisen gewöhnlicherweise
eine geschichtete Struktur auf, in welcher viele Schichten laminiert
vorliegen. Im Falle des in der vorliegenden Erfindung eingesetzten
organisierten schicht- oder blattförmigen Tonminerals sind jedoch
die entsprechenden Schichten auseinandergenommen, so dass jede der
entsprechenden Schichten in ein blattförmiges Element oder ein blattförmiges Element,
in welchem eine extrem kleine Anzahl von Schichten laminiert vorliegen,
umgewandelt wird. 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 organisierten schicht- oder blattförmigen Tonmineral
ausgebildet wird.
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In
anderen Worten ausgedrückt
wird folgendes angenommen. In dem organisierten schicht- oder blattförmigen Tonmineral 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 organisierte
schicht- oder blattförmige
Tonmineral über Ionenbindungen,
welche zwischen negativen Ladungen, welche die Schichten des organisierten
schicht- oder blattförmigen
Tonminerals innehaben, und den positiven Ladungen, welche die Endgruppen
oder Seitenketten des Phenolharzes innehaben, durch Wasserstoffbrücken, welche
zwischen polaren Gruppen der Schichten des organisierten schicht-
oder blattförmigen
Tonminerals und den polaren Gruppen des Phenolharzes ausgebildet
werden, oder durch beide Bindungsarten stark gebunden vor.
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Somit
findet im Falle des vorliegenden Phenolharzkompositmaterials die
Dispersion des organisierten schicht- oder blattförmigen Tonminerals
in dem Phenolharz statt, in welchem das Füllmittel, welches das Verstärkungselement
darstellt, dispergiert vorliegt. Da das Phenolharz, das organisierte
schicht- oder blattförmige Tonmineral
und das Füllmittel
somit einen synergistischen Effekt erzeugen, wird deshalb angenommen,
dass es möglich
ist, das vorliegende Phenolharzkompositmaterial mit einer guten
mechanischen Festigkeit und insbesondere einer guten Wärmebeständigkeit
zu erhalten, welche bis jetzt in herkömmlichen Phenolharzkompositmaterialien
nicht erhältlich
war.
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Erfindungsgemäss ist es
nicht nur möglich,
die Wärmebeständigkeit
von Phenolharzkompositmaterialien weiter zu verbessern, sondern
ebenso die anwendbaren Verwendungen derer auszudehnen.
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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 Offenbarenung darstellt.
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1 ist
ein Röntgendiffraktionsdiagramm
eines Beispiels gemäss
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Röntgendiffraktionsdiagramm
eines Tonminerals, welche zur Herstellung eines Beispiels gemäss der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wurde; und
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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.
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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.
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Hierin
nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf
bevorzugte Ausführungsformen
detaillierter beschrieben.
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(1) Organisiertes schicht- oder blattförmiges Tonmineral
(ausgerichtetes geschichtetes Tonerdemineral)
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- ➀ Das organisierte schicht- oder blattförmige Tonmineral
bezieht sich auf ein schicht- oder blattförmiges Tonmineral, welches
durch ein organischen Oniumion organisiert vorliegt.
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Zum
Beispiel gibt es als ein organisiertes schicht- oder blattförmiges Tonmineral
einen 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 organisierte schicht-
oder blattförmige
Tonmineral einzusetzen.
- ➁ Das schicht-
oder blattförmige
Tonmineral bezieht sich auf ein sogenanntes schicht- oder blattförmiges Phyllosilicat.
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Zum
Beispiel gibt es Tonmineralien auf einer smektischen Basis wie etwa
Montmorillonit, Saponit, Hectorit, Beidellit, Stevensit, Nontronit,
usw., Vermiculit, Halloysit, gequollenen Glimmer, Kaolinit usw.
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Es
ist anzumerken, dass diese schicht- oder blattförmigen Tonmineralien entweder
natürliche
oder synthetische Materialien sein können.
- ➂ 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 organisierten schicht-
oder blattförmigen
Tonminerals bezüglich
des Phenolharzes sinkt.
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Verschiedene
Oniumionen können
primäre,
sekundäre,
tertiäre
oder quartäre
Ammoniumionen sein. Zum Beispiel ist es möglich, ein Hexylammoniumion,
Octylammoniumion, 2-Ethylhexyl-ammoniumion, Dodecylammoniumion,
Laurylammoniumion, Octadecylammoniumion, Dioctyldimethylammoniumion,
Trioctylammoniumion, Dioctadecyldimethylammoniumion, Trioctylammoniumion
Trioctadecylammoniumion, Dioctadecyldimethylammoniumion, Trioctadecylammoniumion
und dergleichen einzusetzen.
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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.
- ➃ Das
schicht- oder blattförmige
Tonmineral 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 schicht- oder blattförmigen Tonminerals
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.
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Falls
die Kationenaustauschkapazität
geringer als 50 Milliäquivalent/100
g ist, ist eine ungenügende Organisation
bzw. Ausrichtung des schicht- oder blattförmigen Tonminerals mittels
eines Ionenaustauschs mit dem organischen Oniumion möglich. Demgemäss resultiert
daraus die Möglichkeit,
dass es schwierig ist, das schicht- oder blattförmige Tonmineral aufzuquellen.
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Falls
andererseits die Kationaustauschkapazität 200 Milliäquivalent/100 g überschreitet,
steigt die Anzahl der Bindungen zwischen den negativen Ladungen,
welche in den Tonschichten beinhaltet sind, und der Kationen, welche
zwischen den Tonschichten angeordnet sind. Folglich wird die Bindungsstärke zwischen
den Schichten des schicht- oder blattförmigen Tonminerals 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
schicht- oder blattförmige
Tonmineral unzureichend aufquillt.
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(2) Phenolharz
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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.
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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,
usw. herzustellen, und der von einem Härtungsmittel resultierende,
nachteilige Einfluss auf die Dispersionseigenschaft des schicht-
oder blattförmigen
Tonminerals kann verhindert werden. Demgemäss ist ein resolartiges Phenolharz
eine bevorzugte Option.
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In
dem Fall, in dem das vorliegende Phenolharzkompositmaterial 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.
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(3) Füllmittel
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Solange
das Füllmittel
ein Verstärkungselement
ist, welches in das Phenolharz eingefüllt wird, können die Spezies entweder organische
Materialien oder anorganische Materialien sein, ausgewählt aus
Glasfasern, Calciumcarbonat und Holzpulver. Diese Füllmittel
können unabhängigerweise
oder in Mischung eingesetzt werden. 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.
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Nebenbei
ist anzumerken, dass das Füllmittel
und das organisierte schicht- oder blattförmige Tonmineral bevorzugt
in einer Gesamtmenge von 75 Masseprozent oder weniger eingeschlossen
ist, falls das gesamte vorhandene Phenolharzkompositmaterial als
100 Masseprozent genommen wird.
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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 organisierten schicht- oder blattförmigen Tonminerals
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.
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(4) Anwendungen
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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 erfindungsgemäßen Phenolharzkompositmaterial
ausgebildet ist, das ein Phenolharz; ein in dem Phenolharz dispergiertes
Füllmittel,
das ein Verstärkungselement
darstellt; und ein organisiertes schicht- oder blattförmiges Tonmineral,
das unterschiedlich zu dem Füllmittel
ist und einheitlich in dem Phenolharz dispergiert vorliegt, umfasst.
Insbesondere ist es bei Anwendung der guten Wärmbeständigkeit bevorzugt, das vorliegende
Phenolharzkompositmaterial für
Komponentenelemente 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 Phenolharzkompositmaterial 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 organisierten schicht- oder
blattförmigen
Tonmineral aufgebaut ist, hinzugegeben werden.
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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, Polyphenylenoxidharze, 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.
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Beispiele
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Hierin
nachstehend wird die vorliegende Erfindung viel detaillierter unter
Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben.
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(1) Herstellung der Proben und Teststücke
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➀ Herstellung des organisierten
schicht- oder blattförmigen
Tonminerals
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Ein
Natrium-Montmorillonit wurde als das schicht- oder blattförmige Tonmineral
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 schicht- oder blattförmige
Tonmineral) einem Ionenaustausch mit dem Octadecylammoniumion (d.
h., dem organischen Oniumion) derart ausgesetzt war, dass die Kationaustauschkapazität 110 Milliäquivalent/100
g betrug. Somit wurde ein organisiertes Tonmineral hergestellt.
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➁ Herstellung der
geformten Materialien
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Ein
resolartiges Phenolharz mit einem zugegebenen Zusatzmittel wurde
eingesetzt und mit einer Vielzahl an Füllmitteln, die nachstehend
in der Tabelle 1 dargestellt sind, sowie den vorstehend beschriebenen
organisierten Tonmineralien 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 BAKELITS
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.
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➂ Ausbildung der
Teststücke
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Unter
Verwendung der geformten Materialien aus den vorstehend beschriebenen
Proben mit den Nrn. 1 bis 8 wurden für einen Biegetest jeweils Teststücke mit
einer Pressformmaschine 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.
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(2) Beobachtungen des Dispersionszustandes
des organisierten Tonminerals
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Um
den Dispersionszustand des organisierten Tonminerals zu beobachten,
wurde ein winziges Probestück
von dem geformten Material der Probe Nr. 8 abgeschnitten und wurde
mittels einer Röntgendiffraktionsmessung
unter den in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen unterzogen.
Das in diesem Fall erhaltene Ergebnis ist in
1 veranschaulicht.
Außerdem
wurde unter den gleichen Bedingungen das Tonmineral selbst vor der
Ausrichtungsbehandlung einer Röntgendiffraktionsmessung
unterzogen. Das in diesem Falle erhaltene Ergebnis ist in der
2 als
Vergleich veranschaulicht. Es ist anzumerken, dass die horizontale
Achse der
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. |
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Es
ist aus 2 ersichtlich, dass im Falle
des Tonminerals selbst in dem Röntgendiffraktionsdiagramm klar
ein Peak beobachtet werden konnte, welcher aus der geschichteten
Struktur resultiert. Es ist jedoch aus 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
des organisierten Tonminerals an den Grenzflächen bzw. Zwischenflächen getrennt
vorlagen, wobei das organisierte Tonmineral noch nicht eine geschichtete
Struktur angenommen hatte, und folglich die entsprechenden Schichten
gleichförmig
in dem Phenolharzkompositmaterial dispergiert vorlagen.
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(3) Auswertung der Wärmebeständigkeit
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➀ Gewichtsreduktionstemperatur
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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.
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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.
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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%-Gewichtsreduktionstemperaturen
und die 10%-Gewichtsreduktionstemperaturen
scheinbar anstiegen und dass die Wärmebeständigkeit der Testprobe durch
Zugabe der ausgerichteten Tonerde verbessert war.
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In
jedem Fall, in dem das Füllmittel
Holzpulver war (Proben Nrn. 7 und 8) wurde beobachtet, dass die Gewichtsreduktionstemperatur
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.
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➁ Langzeitzersetzung
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Die
Beispiele des erfindungsgemäßen Phenolharzkompositmaterials
wurden bezüglich
der hohen Temperaturbeständigkeit
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 3 veranschaulicht.
Es ist anzumerken, dass die Messung unter Verwendung eines Autographen,
welcher von SHIMAZU SEISAKUSHO Co., Ltd. hergestellt wurde, durchgeführt wurde.
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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 Phenolharzkompositmaterialien verbessert waren, ohne Rücksicht
darauf, welche Füllmittel
eingesetzt waren. Insbesondere waren die Teststücke, welche aus den geformten
Materialien (Proben Nrn. 3 und 6) mit dem organisierten Tonmineral
in einer Zugabemenge von 10 Masseprozent hergestellt wurden, bezüglich der Erhaltungsverhältnisse
der Biegefestigkeiten stark verbessert.
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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 organisierten Tonmaterialien
so gleichförmig
dispergiert vorliegen, dass das Phenolharz an der Zersetzung unter
Oxidation gehemmt wird.
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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.
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Ein
Phenolharzkompositmaterial beinhaltet ein Phenolharz, ein in dem
Phenolharz dispergiertes spezielles Füllmittel, das ein Verstärkungselement
darstellt, und ein organisiertes schicht- und blattförmiges Tonmineral
(ausgerichtetes geschichtetes Tonerdematerial), 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.
