JP7512658B2 - Compound manufacturing method, compound masterbatch, compound, molded body, and cured product of compound - Google Patents
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- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
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Description
本発明は、コンパウンドの製造方法、コンパウンド用マスターバッチ、コンパウンド、成形体、及びコンパウンドの硬化物に関する。 The present invention relates to a method for producing a compound, a masterbatch for the compound, the compound, a molded body, and a cured product of the compound.
金属粉末及び樹脂組成物を含むコンパウンドは、金属粉末の諸物性に応じて、多様な工業製品の原材料として利用される。例えば、コンパウンドは、インダクタ、封止材、電磁波シールド(EMIシールド)、又はボンド磁石等の原材料として利用される(下記特許文献1参照)。 Compounds containing metal powder and resin compositions are used as raw materials for a variety of industrial products, depending on the physical properties of the metal powder. For example, compounds are used as raw materials for inductors, sealing materials, electromagnetic shields (EMI shields), bonded magnets, etc. (see Patent Document 1 below).
コンパウンドから工業製品を製造する場合、コンパウンドを型内へ供給及び充填したり、コイル等の部品を型内のコンパウンド中に埋め込んだりする。これらの工程ではコンパウンドの流動性が要求される。しかし、コンパウンドの流動性は、コンパウンドが長時間保存されることによって低下し易い。そのため、長時間保存されたコンパウンドを用いて工業製品を製造する場合、コンパウンドの型内への供給及び充填がし難くなるという問題がある。このような問題の発生を防ぐために、保存中に流動性が劣化し難い性質(保存安定性)がコンパウンドに要求される。また、コンパウンドから作製された成形体が工業製品として利用される場合、当該成形体には、コンパウンドの硬化後において高い機械的強度が要求される。 When manufacturing industrial products from a compound, the compound is supplied and filled into a mold, and parts such as coils are embedded in the compound inside the mold. These processes require the compound to have good fluidity. However, the fluidity of the compound is easily reduced when the compound is stored for a long time. Therefore, when manufacturing industrial products using a compound that has been stored for a long time, there is a problem that it becomes difficult to supply and fill the compound into a mold. To prevent such problems from occurring, the compound is required to have a property that makes it difficult for the fluidity to deteriorate during storage (storage stability). Furthermore, when a molded body made from the compound is used as an industrial product, the molded body is required to have high mechanical strength after the compound hardens.
本発明は、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを製造することができるコンパウンドの製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを得るために用いられるコンパウンド用マスターバッチ、それを用いたコンパウンド、成形体、及びコンパウンドの硬化物を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a compound manufacturing method capable of producing a molded body having excellent mechanical strength and a compound having excellent storage stability. The present invention also aims to provide a compound masterbatch that can be used to produce a molded body having excellent mechanical strength and a compound having excellent storage stability, a compound, a molded body, and a cured product of the compound that uses the masterbatch.
本発明の一側面に係るコンパウンドの製造方法は、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してマスターバッチを作製する工程と、上記マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂を混合する工程と、を備える。 A method for producing a compound according to one aspect of the present invention includes a step of preparing a master batch by mixing a urea-based curing accelerator and a curing agent, and a step of mixing the master batch, a metal element-containing powder, and a thermosetting resin.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含んでいてもよい。また、上記熱硬化性樹脂が更にフェノール樹脂を含んでいてもよい。更に、上記エポキシ樹脂が、ビフェニレンアラルキル型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。 In the method for producing the compound according to one aspect of the present invention, the thermosetting resin may contain an epoxy resin. The thermosetting resin may further contain a phenolic resin. Furthermore, the epoxy resin may contain at least one selected from the group consisting of biphenylene aralkyl type epoxy resins and orthocresol novolac type epoxy resins.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記硬化剤がフェノール樹脂を含んでいてもよい。 In the method for producing the compound according to one aspect of the present invention, the curing agent may contain a phenolic resin.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記マスターバッチにおける上記ウレア系硬化促進剤に対する上記硬化剤の質量比が、3.4~5.0であってもよい。 In the method for producing the compound according to one aspect of the present invention, the mass ratio of the curing agent to the urea-based curing accelerator in the master batch may be 3.4 to 5.0.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記コンパウンドにおける上記金属元素含有粉の含有量が、上記コンパウンドの全量を基準として90質量%以上100質量%未満であってもよい。 In the method for producing the compound according to one aspect of the present invention, the content of the metal element-containing powder in the compound may be 90% by mass or more and less than 100% by mass based on the total amount of the compound.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含み、上記コンパウンドにおける上記ウレア系硬化促進剤の含有量が、上記エポキシ樹脂100質量部に対して1質量部以上10質量部以下であってもよい。 In the method for producing the compound according to one aspect of the present invention, the thermosetting resin may include an epoxy resin, and the content of the urea-based curing accelerator in the compound may be 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the epoxy resin.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドの製造方法では、上記マスターバッチを作製する工程において、上記硬化剤が溶融する温度まで加熱しながら混合してもよい。 In one aspect of the method for producing the compound according to the present invention, in the step of preparing the master batch, the curing agent may be mixed while being heated to a temperature at which the curing agent melts.
本発明の一側面に係るコンパウンド用マスターバッチは、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してなるものである。 The compound masterbatch according to one aspect of the present invention is a mixture of a urea-based curing accelerator and a curing agent.
本発明の一側面に係る上記コンパウンド用マスターバッチでは、上記硬化剤がフェノール樹脂を含んでいてもよい。 In the compound masterbatch according to one aspect of the present invention, the curing agent may contain a phenolic resin.
本発明の一側面に係る上記コンパウンド用マスターバッチでは、上記ウレア系硬化促進剤に対する上記硬化剤の質量比が、3.4~5.0であってもよい。 In the compound master batch according to one aspect of the present invention, the mass ratio of the curing agent to the urea-based curing accelerator may be 3.4 to 5.0.
本発明の一側面に係るコンパウンドは、上記コンパウンド用マスターバッチと、金属元素含有粉と、熱硬化性樹脂と、を含有する。 The compound according to one aspect of the present invention contains the compound master batch, a metal element-containing powder, and a thermosetting resin.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドでは、上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含んでいてもよい。また、上記熱硬化性樹脂が更にフェノール樹脂を含んでいてもよい。更に、上記エポキシ樹脂が、ビフェニレンアラルキル型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。 In the compound according to one aspect of the present invention, the thermosetting resin may contain an epoxy resin. The thermosetting resin may further contain a phenolic resin. Furthermore, the epoxy resin may contain at least one selected from the group consisting of biphenylene aralkyl type epoxy resins and orthocresol novolac type epoxy resins.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドでは、上記金属元素含有粉の含有量が、90質量%以上100質量%未満であってもよい。 In the compound according to one aspect of the present invention, the content of the metal element-containing powder may be 90% by mass or more and less than 100% by mass.
本発明の一側面に係る上記コンパウンドでは、上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含み、上記ウレア系硬化促進剤の含有量が、上記エポキシ樹脂100質量部に対して1質量部以上10質量部以下であってもよい。 In the compound according to one aspect of the present invention, the thermosetting resin may include an epoxy resin, and the content of the urea-based curing accelerator may be 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the epoxy resin.
本発明の一側面に係る成形体は、上記コンパウンドを含む。 A molded article according to one aspect of the present invention contains the above compound.
本発明の一側面に係る硬化物は、上記コンパウンドの硬化物である。 The cured product according to one aspect of the present invention is a cured product of the above compound.
本発明によれば、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを製造することができるコンパウンドの製造方法を提供することができる。本発明はまた、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを得るために用いられるコンパウンド用マスターバッチ、それを用いたコンパウンド、成形体、及びコンパウンドの硬化物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compound manufacturing method that can produce a molded body having excellent mechanical strength and can produce a compound with excellent storage stability. The present invention also provides a compound masterbatch that can produce a molded body having excellent mechanical strength and can be used to obtain a compound with excellent storage stability, a compound, a molded body, and a cured product of the compound that uses the masterbatch.
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。 The following describes preferred embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
<コンパウンドの製造方法の概要>
本実施形態に係るコンパウンドの製造方法は、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してマスターバッチを作製する工程(以下、「マスターバッチ作製工程」とも言う)と、上記マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂を混合する工程(以下、「コンパウンド作製工程」とも言う)と、を備える。
<Outline of compound manufacturing method>
The method for producing the compound according to this embodiment includes a process for preparing a master batch by mixing a urea-based curing accelerator and a curing agent (hereinafter also referred to as a "master batch preparation process"), and a process for mixing the master batch, a metal element-containing powder, and a thermosetting resin (hereinafter also referred to as a "compound preparation process").
上記製造方法によれば、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを製造することができる。かかる効果が奏される理由について、本発明者らは以下のように推察している。ウレア系硬化促進剤は、一定温度以上になることで促進剤自体が開裂し、硬化促進能を発現する性質を有する。そして、開裂する前までは硬化促進能は潜在化しているため、コンパウンドを長時間保存した場合であっても熱硬化性樹脂の硬化反応が進み難く、流動性が劣化し難い。そのため、ウレア系硬化促進剤を用いることで、優れた保存安定性を有するコンパウンドを製造することができる。なお、イミダゾール系硬化促進剤を用いた場合には、室温で容易に硬化反応が進行するため十分な保存安定性が得られない。また、潜在化能を持たせたイミダゾール系硬化促進剤が知られているが、ウレア系硬化促進剤をコンパウンドに用いた場合には、イミダゾール系潜在性硬化促進剤を用いた場合よりも優れた保存安定性を得ることができる。一方で、ウレア系硬化促進剤を使用すると、コンパウンドの保存安定性は向上するものの、成形体の機械的強度(曲げ強度等)が低下する傾向があることを本発明者らは見出した。これは、熱硬化性樹脂とウレア系硬化促進剤との相溶性が必ずしも高くなく、コンパウンド中でウレア系硬化促進剤の分散が不十分となって偏在化し、硬化の進行が不均一となるためであると推察される。これに対し、上記製造方法によれば、予めウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してマスターバッチを作製し、これを金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂と混合することで、ウレア系硬化促進剤の偏在化を防ぐことができ、成形体の機械的強度の低下を抑制することができる。そのため、上記製造方法により製造されたコンパウンドは、優れた保存安定性を有すると共に、優れた機械的強度を有する成形体を作製することが可能となる。 According to the above manufacturing method, a molded body having excellent mechanical strength can be produced, and a compound having excellent storage stability can be produced. The inventors speculate that the reason for this effect is as follows. The urea-based curing accelerator has the property that the accelerator itself cleaves when the temperature reaches a certain level or higher, and exhibits a curing acceleration ability. And, since the curing acceleration ability is latent before cleavage, even if the compound is stored for a long time, the curing reaction of the thermosetting resin is unlikely to proceed, and the fluidity is unlikely to deteriorate. Therefore, by using a urea-based curing accelerator, a compound having excellent storage stability can be produced. In addition, when an imidazole-based curing accelerator is used, the curing reaction easily proceeds at room temperature, so sufficient storage stability cannot be obtained. In addition, imidazole-based curing accelerators with latent ability are known, but when a urea-based curing accelerator is used in a compound, better storage stability can be obtained than when an imidazole-based latent curing accelerator is used. On the other hand, the present inventors have found that the use of a urea-based curing accelerator improves the storage stability of the compound, but the mechanical strength (bending strength, etc.) of the molded body tends to decrease. This is presumably because the compatibility between the thermosetting resin and the urea-based curing accelerator is not necessarily high, and the urea-based curing accelerator is insufficiently dispersed in the compound, resulting in uneven distribution and uneven progress of curing. In contrast, according to the above-mentioned manufacturing method, the urea-based curing accelerator and the curing agent are mixed in advance to prepare a master batch, which is then mixed with the metal element-containing powder and the thermosetting resin, thereby preventing uneven distribution of the urea-based curing accelerator and suppressing a decrease in the mechanical strength of the molded body. Therefore, the compound manufactured by the above-mentioned manufacturing method has excellent storage stability and can be used to produce a molded body having excellent mechanical strength.
以下、本実施形態に係るコンパウンドの製造方法が備える各工程について説明する。 Below, we will explain each step of the compound manufacturing method according to this embodiment.
<マスターバッチ作製工程>
マスターバッチ作製工程では、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してマスターバッチを作製する。ウレア系硬化促進剤と硬化剤との混合は、加熱しながら行ってもよく、硬化剤が溶融する温度まで加熱しながら混合してもよい。マスターバッチ作製工程では、例えば、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを加熱しながら、攪拌機で混合してもよい。マスターバッチ作製工程により、硬化剤中にウレア系硬化促進剤が十分に分散されたマスターバッチを得ることができる。
<Masterbatch production process>
In the master batch preparation process, a urea-based curing accelerator and a curing agent are mixed to prepare a master batch. The urea-based curing accelerator and the curing agent may be mixed while being heated, or may be mixed while being heated to a temperature at which the curing agent melts. In the master batch preparation process, for example, the urea-based curing accelerator and the curing agent may be mixed with a stirrer while being heated. By the master batch preparation process, a master batch in which the urea-based curing accelerator is sufficiently dispersed in the curing agent can be obtained.
混合時の加熱温度は、混合する硬化剤及びウレア系硬化促進剤の種類に応じて適宜調整されるが、ウレア系硬化促進剤の分散性がより向上する観点から、140℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、160℃以上であることがさらに好ましい。 The heating temperature during mixing is adjusted appropriately depending on the type of curing agent and urea-based curing accelerator to be mixed, but from the viewpoint of further improving the dispersibility of the urea-based curing accelerator, it is preferably 140°C or higher, more preferably 150°C or higher, and even more preferably 160°C or higher.
混合時間は、混合機械の種類、混合機械の容積、マスターバッチの製造量にもよるが、例えば、10分以上であることが好ましく、20分以上であることがより好ましく、30分以上であることがさらに好ましい。また混合時間は、5時間以下であることが好ましく、2時間以下であることがより好ましく、1時間以下であることがさらに好ましい。混合時間が10分以上であると、マスターバッチ中でのウレア系硬化促進剤の分散性が良好となり、コンパウンドの硬化度のばらつきが抑制され、成形体の機械的強度がより向上する傾向がある。 The mixing time depends on the type of mixer, the volume of the mixer, and the amount of masterbatch produced, but is preferably, for example, 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more, and even more preferably 30 minutes or more. The mixing time is preferably 5 hours or less, more preferably 2 hours or less, and even more preferably 1 hour or less. A mixing time of 10 minutes or more improves the dispersibility of the urea-based curing accelerator in the masterbatch, suppresses variation in the degree of cure of the compound, and tends to further improve the mechanical strength of the molded body.
マスターバッチ作製工程は、例えば以下の手順で行うことができる。まず、攪拌機等の混合手段に硬化剤を投入し、所定の温度に加熱して硬化剤を溶融させる。次に、溶融した硬化剤にウレア系硬化促進剤を投入し、加熱しながら混合手段で十分に混合する。次に、得られた混合物を混合手段から取り出し、冷却する。次に、必要に応じて、冷却後の塊状の混合物を、コンパウンド作製時に秤量及び混合し易くするために、所望の粒度まで粉砕する。これにより、マスターバッチを得ることができる。ただし、マスターバッチ作製工程の手順はこれに限定されない。 The masterbatch preparation process can be carried out, for example, by the following procedure. First, the curing agent is added to a mixing means such as an agitator, and the curing agent is melted by heating to a predetermined temperature. Next, a urea-based curing accelerator is added to the molten curing agent, and the mixture is thoroughly mixed by the mixing means while being heated. Next, the resulting mixture is removed from the mixing means and cooled. Next, if necessary, the cooled lumpy mixture is pulverized to a desired particle size to facilitate weighing and mixing when preparing the compound. In this way, the masterbatch can be obtained. However, the procedure of the masterbatch preparation process is not limited to this.
マスターバッチにおけるウレア系硬化促進剤に対する硬化剤の質量比(硬化剤の質量/ウレア系硬化促進剤の質量)は、3.4~5.0であってもよく、3.5~4.6であってもよく、3.9~4.1であってもよい。上記質量比が3.4未満であると、マスターバッチが分散不足になる傾向がある。 The mass ratio of the curing agent to the urea-based curing accelerator in the masterbatch (mass of curing agent/mass of urea-based curing accelerator) may be 3.4 to 5.0, 3.5 to 4.6, or 3.9 to 4.1. If the mass ratio is less than 3.4, the masterbatch tends to be insufficiently dispersed.
マスターバッチ作製工程で使用するウレア系硬化促進剤は、コンパウンドを構成するウレア系硬化促進剤の全量であってもよく、一部であってもよい。コンパウンド中でのウレア系硬化促進剤の偏在化を抑制する観点から、マスターバッチ作製工程で使用するウレア系硬化促進剤の量は、コンパウンドを構成するウレア系硬化促進剤の全量を基準として50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが更に好ましい。 The urea-based curing accelerator used in the master batch preparation process may be the entire amount of the urea-based curing accelerator constituting the compound, or may be only a portion of the amount. From the viewpoint of suppressing uneven distribution of the urea-based curing accelerator in the compound, the amount of the urea-based curing accelerator used in the master batch preparation process is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 100% by mass, based on the total amount of the urea-based curing accelerator constituting the compound.
マスターバッチ作製工程で使用する硬化剤は、コンパウンドを構成する硬化剤の全量であってもよく、一部であってもよい。硬化剤は、ウレア系硬化促進剤と比較してコンパウンド中で偏在化し難いため、コンパウンドを構成する硬化剤の一部をマスターバッチ作製工程で配合し、その後の工程で残部を配合してもよい。その場合、マスターバッチ中及びコンパウンド中での硬化剤の含有量の調整が容易であると共に、マスターバッチ作製工程での処理量が減少するため、作業性が向上する。 The curing agent used in the masterbatch preparation process may be the entire amount of the curing agent constituting the compound, or may be only a portion of it. Since the curing agent is less likely to be unevenly distributed in the compound compared to urea-based curing accelerators, a portion of the curing agent constituting the compound may be blended in the masterbatch preparation process, and the remainder may be blended in a subsequent process. In this case, it is easy to adjust the content of the curing agent in the masterbatch and the compound, and the amount of processing in the masterbatch preparation process is reduced, improving workability.
<コンパウンド作製工程>
コンパウンド作製工程では、上記マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂を混合する。混合して得られた混合粉を、ニーダー、ロール等で混練してもよい。マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂の加熱及び混合により、マスターバッチ及び熱硬化性樹脂が金属元素含有粉を構成する金属元素含有粒子の表面の一部又は全体に付着して当該粒子を被覆し、熱硬化性樹脂中のエポキシ樹脂等の樹脂の一部又は全部が半硬化物になる。その結果、コンパウンドが得られる。コンパウンド作製工程では、マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂の他に、コンパウンドを構成する他の成分を混合してもよい。他の成分としては、カップリング剤、離型剤、添加剤等が挙げられる。本明細書において、コンパウンドを構成する成分のうち、金属元素含有粉と必要に応じて用いられる有機溶媒とを除く残りの成分(不揮発性成分)を、場合により樹脂組成物と言う。マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂の加熱及び混合によって得られた粉末に、さらに離型剤を加えることによって、コンパウンドを得てもよい。予め樹脂組成物と離型剤とが混合されていてもよい。
<Compound manufacturing process>
In the compound preparation step, the master batch, the metal element-containing powder, and the thermosetting resin are mixed. The mixed powder obtained by mixing may be kneaded with a kneader, roll, or the like. By heating and mixing the master batch, the metal element-containing powder, and the thermosetting resin, the master batch and the thermosetting resin adhere to a part or the whole of the surface of the metal element-containing particles constituting the metal element-containing powder to cover the particles, and a part or the whole of the resin such as the epoxy resin in the thermosetting resin becomes a semi-cured product. As a result, a compound is obtained. In the compound preparation step, in addition to the master batch, the metal element-containing powder, and the thermosetting resin, other components constituting the compound may be mixed. Examples of the other components include a coupling agent, a release agent, and an additive. In this specification, the remaining components (non-volatile components) of the components constituting the compound, excluding the metal element-containing powder and the organic solvent used as necessary, may be referred to as a resin composition in some cases. The compound may be obtained by further adding a release agent to the powder obtained by heating and mixing the master batch, the metal element-containing powder, and the thermosetting resin. The resin composition and the release agent may be mixed in advance.
混練では、マスターバッチ、金属元素含有粉、熱硬化性樹脂、及びカップリング剤等の成分を槽内で混練してよい。金属元素含有粉及びカップリング剤を槽内に投入して混合した後、マスターバッチ、及び熱硬化性樹脂を槽内へ投入して、槽内の原料を混練してもよい。予めマスターバッチ、及び熱硬化性樹脂の混合粉(樹脂混合粉)を作製して、続いて、金属元素含有粉とカップリング剤とを混練して金属混合粉を作製して、続いて、金属混合粉と上記の樹脂混合粉とを混練してもよい。 In the kneading, components such as the master batch, metal element-containing powder, thermosetting resin, and coupling agent may be kneaded in a tank. After the metal element-containing powder and coupling agent are charged into the tank and mixed, the master batch and thermosetting resin may be charged into the tank and the raw materials in the tank may be kneaded. A mixed powder of the master batch and thermosetting resin (resin mixed powder) may be prepared in advance, and then the metal element-containing powder and coupling agent may be kneaded to prepare a metal mixed powder, and then the metal mixed powder and the above-mentioned resin mixed powder may be kneaded.
混練時間は、混練機械の種類、混練機械の容積、コンパウンドの製造量にもよるが、例えば、1分以上であることが好ましく、2分以上であることがより好ましく、3分以上であることがさらに好ましい。また混練時間は、20分以下であることが好ましく、15分以下であることがより好ましく、10分以下であることがさらに好ましい。混練時間が1分未満である場合、混練が不十分であり、コンパウンドの成形性が損なわれ、コンパウンドの硬化度にばらつきが生じる場合がある。混練時間が20分を超える場合、例えば、槽内で樹脂組成物(例えばエポキシ樹脂及びフェノール樹脂)の硬化が進み、コンパウンドの流動性及び成形性が損なわれ易い。槽内の原料を加熱しながらニーダーで混練する場合、加熱温度は、例えば、エポキシ樹脂等の半硬化物(Bステージのエポキシ樹脂)が生成し、且つエポキシ樹脂等の硬化物(Cステージのエポキシ樹脂)の生成が抑制される温度であればよい。加熱温度は、硬化促進剤の活性化温度よりも低い温度であってよい。加熱温度は、例えば、50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることがさらに好ましい。加熱温度は、150℃以下であることが好ましく、120℃以下であることがより好ましく、110℃以下であることがさらに好ましい。加熱温度が上記の範囲内である場合、槽内の樹脂組成物が軟化して金属元素含有粉を構成する金属元素含有粒子の表面を被覆し易く、エポキシ樹脂等の半硬化物が生成し易く、混練中のエポキシ樹脂等の完全な硬化が抑制され易い。 The kneading time depends on the type of kneading machine, the volume of the kneading machine, and the amount of compound produced, but is preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, and even more preferably 3 minutes or more. The kneading time is preferably 20 minutes or less, more preferably 15 minutes or less, and even more preferably 10 minutes or less. If the kneading time is less than 1 minute, the kneading is insufficient, the moldability of the compound is impaired, and the degree of hardening of the compound may vary. If the kneading time exceeds 20 minutes, for example, the hardening of the resin composition (e.g., epoxy resin and phenolic resin) progresses in the tank, and the fluidity and moldability of the compound are easily impaired. When the raw materials in the tank are kneaded with a kneader while being heated, the heating temperature may be, for example, a temperature at which a semi-cured product such as epoxy resin (B-stage epoxy resin) is generated and the generation of a hardened product such as epoxy resin (C-stage epoxy resin) is suppressed. The heating temperature may be a temperature lower than the activation temperature of the hardening accelerator. The heating temperature is, for example, preferably 50°C or higher, more preferably 60°C or higher, and even more preferably 70°C or higher. The heating temperature is preferably 150°C or lower, more preferably 120°C or lower, and even more preferably 110°C or lower. When the heating temperature is within the above range, the resin composition in the tank softens and tends to coat the surfaces of the metal element-containing particles that make up the metal element-containing powder, making it easy to produce a semi-cured product such as an epoxy resin, and making it easy to suppress complete curing of the epoxy resin during kneading.
<コンパウンドの概要>
本実施形態に係るコンパウンドは、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してなるマスターバッチ(コンパウンド用マスターバッチ)と、金属元素含有粉と、熱硬化性樹脂と、を含有する。金属元素含有粉は、複数(多数)の金属元素含有粒子から構成される。金属元素含有粉は、例えば、金属単体、合金及び金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含有してよく、更にフェノール樹脂等の硬化剤を含有してよい。コンパウンドは更に、カップリング剤、離型剤、添加剤等を含有してよい。樹脂組成物は、上述した通り、マスターバッチ、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂及び硬化剤等)、カップリング剤、離型剤、及び添加剤を包含し得る成分であって、有機溶媒と金属元素含有粉とを除く残りの成分(不揮発性成分)である。樹脂組成物は、エポキシ樹脂に加えて、別の樹脂を含有してよい。添加剤は、例えば、難燃剤、又は潤滑剤等である。コンパウンドは、粉末(コンパウンド粉)であってよい。
<Compound Overview>
The compound according to the present embodiment contains a master batch (master batch for compound) formed by mixing a urea-based curing accelerator and a curing agent, a metal element-containing powder, and a thermosetting resin. The metal element-containing powder is composed of a plurality (a large number) of metal element-containing particles. The metal element-containing powder may contain at least one selected from the group consisting of simple metals, alloys, and metal compounds. The thermosetting resin may contain an epoxy resin, and may further contain a curing agent such as a phenolic resin. The compound may further contain a coupling agent, a mold release agent, an additive, and the like. As described above, the resin composition is a component that may include a master batch, a thermosetting resin (epoxy resin and a curing agent, etc.), a coupling agent, a mold release agent, and an additive, and is the remaining component (non-volatile component) excluding the organic solvent and the metal element-containing powder. The resin composition may contain another resin in addition to the epoxy resin. The additive is, for example, a flame retardant, a lubricant, or the like. The compound may be a powder (compound powder).
コンパウンドは、金属元素含有粉と、当該金属元素含有粉を構成する個々の金属元素含有粒子の表面に付着した樹脂組成物と、を備えてよい。樹脂組成物は、当該粒子の表面の全体を覆っていてもよく、当該粒子の表面の一部のみを覆っていてもよい。コンパウンドは、未硬化の樹脂組成物と、金属元素含有粉と、を備えてよい。コンパウンドは、樹脂組成物の半硬化物(例えばBステージの樹脂組成物)と、金属元素含有粉と、を備えてよい。コンパウンドは、未硬化の樹脂組成物、及び樹脂組成物の半硬化物の両方を備えてもよい。コンパウンドは、金属元素含有粉と樹脂組成物とからなっていてよい。 The compound may comprise a metal element-containing powder and a resin composition attached to the surface of each metal element-containing particle constituting the metal element-containing powder. The resin composition may cover the entire surface of the particle, or may cover only a portion of the surface of the particle. The compound may comprise an uncured resin composition and a metal element-containing powder. The compound may comprise a semi-cured product of the resin composition (e.g., a B-stage resin composition) and a metal element-containing powder. The compound may comprise both an uncured resin composition and a semi-cured product of the resin composition. The compound may be composed of a metal element-containing powder and a resin composition.
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、180g/eq以上240g/eq以下、又は190g/eq以上220g/eq以下であってよい。エポキシ当量が小さい樹脂を用いると、成形体の機械的強度が高くなり易い。 The epoxy equivalent of the epoxy resin may be 180 g/eq or more and 240 g/eq or less, or 190 g/eq or more and 220 g/eq or less. If a resin with a small epoxy equivalent is used, the mechanical strength of the molded body tends to be high.
コンパウンドにおける金属元素含有粉の含有量は、コンパウンド全体の質量に対して、90質量%以上100質量%未満であることが好ましい。金属元素含粉の含有量が多くなると、成形体の離型性が担保し難く、作業性に劣る傾向がある。成形体の電気特性の観点から、金属元素含有粉の含有量は、90質量%以上が好ましく、92質量%以上がより好ましく、94質量%以上がさらに好ましく、96質量%以上が特に好ましい。金属元素含有粉の含有量は、98質量%以下であってよい。 The content of the metal element-containing powder in the compound is preferably 90% by mass or more and less than 100% by mass with respect to the total mass of the compound. If the content of the metal element-containing powder is high, it becomes difficult to ensure the releasability of the molded body, and workability tends to be poor. From the viewpoint of the electrical properties of the molded body, the content of the metal element-containing powder is preferably 90% by mass or more, more preferably 92% by mass or more, even more preferably 94% by mass or more, and particularly preferably 96% by mass or more. The content of the metal element-containing powder may be 98% by mass or less.
コンパウンドにおける樹脂組成物の含有量は、コンパウンド全体の質量(例えば、金属元素含有粉及び樹脂組成物の質量の合計)を基準として、0.2質量%以上10質量%以下であってよく、好ましくは4質量%以上6質量%以下であってよい。 The content of the resin composition in the compound may be 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, and preferably 4% by mass or more and 6% by mass or less, based on the mass of the entire compound (e.g., the sum of the masses of the metal element-containing powder and the resin composition).
樹脂組成物におけるマスターバッチの含有量は、樹脂組成物全量を基準として、5質量%以上40質量%以下、又は10質量%以上30質量%以下であってよい。マスターバッチの含有量が上記の範囲内である場合、コンパウンドの保存安定性と成形体の機械的強度とを両立させ易い。 The content of the masterbatch in the resin composition may be 5% by mass or more and 40% by mass or less, or 10% by mass or more and 30% by mass or less, based on the total amount of the resin composition. When the content of the masterbatch is within the above range, it is easy to achieve both the storage stability of the compound and the mechanical strength of the molded body.
金属元素含有粉の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、1μm以上300μm以下であってよい。平均粒子径は、例えば粒度分布計によって測定されてよい。金属元素含有粉を構成する個々の金属元素含有粒子の形状は限定されないが、例えば、球状、扁平形状、角柱状又は針状であってよい。コンパウンドは、平均粒子径が異なる複数種の金属元素含有粉を備えてよい。 The average particle diameter of the metal element-containing powder is not particularly limited, but may be, for example, 1 μm or more and 300 μm or less. The average particle diameter may be measured, for example, by a particle size distribution analyzer. The shape of each metal element-containing particle constituting the metal element-containing powder is not limited, but may be, for example, spherical, flat, prismatic, or acicular. The compound may include multiple types of metal element-containing powders with different average particle diameters.
コンパウンドに含まれる金属元素含有粉の組成又は組合せに応じて、コンパウンドから形成される成形体の電磁気的特性等の諸特性を自在に制御し、当該成形体を様々な工業製品又はそれらの原材料に利用することができる。コンパウンドを用いて製造される工業製品は、例えば、自動車、医療機器、電子機器、電気機器、情報通信機器、家電製品、音響機器、及び一般産業機器であってよい。例えば、コンパウンドが金属元素含有粉としてSm-Fe-N系合金又はNd-Fe-B系合金等の永久磁石を含む場合、コンパウンドは、ボンド磁石の原材料として利用されてよい。コンパウンドが金属元素含有粉としてFe-Si-Cr系合金又はフェライト等の軟磁性粉を含む場合、コンパウンドは、インダクタ(例えばEMIフィルタ)又はトランスの原材料(例えば磁芯)として利用されてよい。コンパウンドが金属元素含有粉として鉄と銅とを含む場合、コンパウンドから形成された成形体(例えばシート)は、電磁波シールドとして利用されてよい。 Depending on the composition or combination of the metal element-containing powder contained in the compound, the various properties such as the electromagnetic properties of the molded body formed from the compound can be freely controlled, and the molded body can be used as various industrial products or their raw materials. The industrial products manufactured using the compound may be, for example, automobiles, medical equipment, electronic devices, electrical equipment, information and communication devices, home appliances, audio equipment, and general industrial equipment. For example, when the compound contains a permanent magnet such as an Sm-Fe-N alloy or an Nd-Fe-B alloy as the metal element-containing powder, the compound may be used as a raw material for a bonded magnet. When the compound contains a soft magnetic powder such as an Fe-Si-Cr alloy or ferrite as the metal element-containing powder, the compound may be used as a raw material for an inductor (e.g., an EMI filter) or a transformer (e.g., a magnetic core). When the compound contains iron and copper as the metal element-containing powder, the molded body (e.g., a sheet) formed from the compound may be used as an electromagnetic wave shield.
<コンパウンドの組成>
(樹脂組成物)
樹脂組成物は、金属元素含有粉を構成する金属元素含有粒子の結合材(バインダ)としての機能を有し、コンパウンドから形成される成形体に機械的強度を付与する。例えば、コンパウンドに含まれる樹脂組成物は、金型を用いてコンパウンドが高圧で成形される際に、金属元素含有粒子の間に充填され、当該粒子を互いに結着する。成形体中の樹脂組成物を硬化させることにより、樹脂組成物の硬化物が金属元素含有粒子同士をより強固に結着して、成形体の機械的強度が向上する。
<Compound composition>
(Resin composition)
The resin composition functions as a binder for the metal element-containing particles constituting the metal element-containing powder, and imparts mechanical strength to the molded body formed from the compound. For example, the resin composition contained in the compound fills between the metal element-containing particles when the compound is molded under high pressure using a mold, and binds the particles together. By curing the resin composition in the molded body, the cured resin composition binds the metal element-containing particles together more firmly, improving the mechanical strength of the molded body.
樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含有する。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含有してよい。コンパウンドが、熱硬化性樹脂の中でも比較的に流動性に優れたエポキシ樹脂を含むことにより、コンパウンドの流動性、保存安定性、及び成形性が向上する。また、コンパウンドはエポキシ樹脂に加えて他の樹脂を含んでもよい。例えば、樹脂組成物は、熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂及びポリアミドイミド樹脂のうち少なくも一種を含んでもよい。樹脂組成物がエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の両方を含む場合、フェノール樹脂はエポキシ樹脂の硬化剤として機能してもよい。コンパウンドに含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂のみであってよく、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂のみ、又はエポキシ樹脂及びフェノール樹脂のみであってもよい。樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含んでもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、及びポリエチレンテレフタレートからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の両方を含んでよい。樹脂組成物は、シリコーン樹脂を含んでもよい。 The resin composition contains a thermosetting resin. The thermosetting resin may contain an epoxy resin. The compound contains an epoxy resin, which has relatively excellent fluidity among thermosetting resins, thereby improving the fluidity, storage stability, and moldability of the compound. The compound may also contain other resins in addition to the epoxy resin. For example, the resin composition may contain at least one of a phenolic resin and a polyamide-imide resin as a thermosetting resin. When the resin composition contains both an epoxy resin and a phenolic resin, the phenolic resin may function as a curing agent for the epoxy resin. The resin contained in the compound may be only a thermosetting resin, and the thermosetting resin may be only an epoxy resin or only an epoxy resin and a phenolic resin. The resin composition may contain a thermoplastic resin. The thermoplastic resin may be, for example, at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, and polyethylene terephthalate. The resin composition may contain both a thermosetting resin and a thermoplastic resin. The resin composition may contain a silicone resin.
エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂の中でも流動性に優れているので、樹脂組成物はエポキシ樹脂を含有することが好ましい。エポキシ樹脂は、例えば、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する樹脂であってよい。 Since epoxy resins have excellent fluidity among thermosetting resins, it is preferable that the resin composition contains an epoxy resin. The epoxy resin may be, for example, a resin having two or more epoxy groups in one molecule.
エポキシ樹脂は、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、ナフトール類とフェノール類との共重合型エポキシ樹脂、アラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノール骨格を含有するエポキシ樹脂、アルコール類のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジル型又はメチルグリシジル型のエポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、及びオレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 Epoxy resins include, for example, biphenyl type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, diphenylmethane type epoxy resins, sulfur atom-containing epoxy resins, novolac type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, salicylaldehyde type epoxy resins, naphthol and phenol copolymer type epoxy resins, epoxidized products of aralkyl type phenolic resins, bisphenol type epoxy resins, epoxy resins containing a bisphenol skeleton, glycidyl ether type epoxy resins of alcohols, glycidyl ether type epoxy resins of paraxylylene and/or metaxylylene modified phenolic resins, glycidyl ether type epoxy resins of terpene modified phenolic resins, etc. The epoxy resin may be at least one selected from the group consisting of glycidyl ether type epoxy resins, cyclopentadiene type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins of polycyclic aromatic ring modified phenolic resins, glycidyl ether type epoxy resins of naphthalene ring-containing phenolic resins, glycidyl ester type epoxy resins, glycidyl or methylglycidyl type epoxy resins, alicyclic type epoxy resins, halogenated phenol novolac type epoxy resins, orthocresol novolac type epoxy resins, hydroquinone type epoxy resins, trimethylolpropane type epoxy resins, and linear aliphatic epoxy resins obtained by oxidizing olefin bonds with a peracid such as peracetic acid.
流動性に優れている観点において、エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂、サリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂、及びナフトールノボラック型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 In terms of excellent fluidity, the epoxy resin may be at least one selected from the group consisting of biphenyl type epoxy resins, orthocresol novolac type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, epoxy resins having a bisphenol skeleton, salicylaldehyde novolac type epoxy resins, and naphthol novolac type epoxy resins.
硬化物強度の観点において、エポキシ樹脂は、ビフェニレンアラルキル型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。 From the viewpoint of strength of the cured product, the epoxy resin may be at least one selected from the group consisting of biphenylene aralkyl type epoxy resins and orthocresol novolac type epoxy resins.
エポキシ樹脂は、結晶性のエポキシ樹脂であってよい。結晶性のエポキシ樹脂の分子量は比較的低いにもかかわらず、結晶性のエポキシ樹脂は比較的高い融点を有し、且つ流動性に優れる。結晶性のエポキシ樹脂(結晶性の高いエポキシ樹脂)は、例えば、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、チオエーテル型エポキシ樹脂、及びビフェニル型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。結晶性のエポキシ樹脂の市販品は、例えば、エピクロン860、エピクロン1050、エピクロン1055、エピクロン2050、エピクロン3050、エピクロン4050、エピクロン7050、エピクロンHM-091、エピクロンHM-101、エピクロンN-730A、エピクロンN-740、エピクロンN-770、エピクロンN-775、エピクロンN-865、エピクロンHP-4032D、エピクロンHP-7200L、エピクロンHP-7200、エピクロンHP-7200H、エピクロンHP-7200HH、エピクロンHP-7200HHH、エピクロンHP-4700、エピクロンHP-4710、エピクロンHP-4770、エピクロンHP-5000、エピクロンHP-6000、N500P-2、及びN500P-10(以上、DIC株式会社製の商品名)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000-L、NC-7300-L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上、日本化薬株式会社製の商品名)、YX-4000、YX-4000H、YL4121H、及びYX-8800(以上、三菱ケミカル株式会社製の商品名)、VG-3101L(株式会社プリンテック製の商品名)からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 The epoxy resin may be a crystalline epoxy resin. Although the molecular weight of the crystalline epoxy resin is relatively low, the crystalline epoxy resin has a relatively high melting point and excellent fluidity. The crystalline epoxy resin (highly crystalline epoxy resin) may be, for example, at least one selected from the group consisting of hydroquinone type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, thioether type epoxy resin, and biphenyl type epoxy resin. Commercially available crystalline epoxy resins include, for example, Epicron 860, Epicron 1050, Epicron 1055, Epicron 2050, Epicron 3050, Epicron 4050, Epicron 7050, Epicron HM-091, Epicron HM-101, Epicron N-730A, Epicron N-740, Epicron N-770, Epicron N-775, and Epicron N-86. 5, Epicron HP-4032D, Epicron HP-7200L, Epicron HP-7200, Epicron HP-7200H, Epicron HP-7200HH, Epicron HP-7200HHH, Epicron HP-4700, Epicron HP-4710, Epicron HP-4770, Epicron HP-5000, Epicron HP-6000, N500P-2, and N500P -10 (all trade names of DIC Corporation), NC-3000, NC-3000-L, NC-3000-H, NC-3100, CER-3000-L, NC-2000-L, XD-1000, NC-7000-L, NC-7300-L, EPPN-501H, EPPN-501HY, EPPN-502H, EOCN-1020, EOCN-102S, EOCN-103S, It may be at least one selected from the group consisting of EOCN-104S, CER-1020, EPPN-201, BREN-S, BREN-10S (all trade names manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), YX-4000, YX-4000H, YL4121H, and YX-8800 (all trade names manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and VG-3101L (trade name manufactured by Printec Co., Ltd.).
樹脂組成物は、上記のうち一種のエポキシ樹脂を含有してよい。樹脂組成物は、上記のうち複数種のエポキシ樹脂を含有してもよい。樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂の中でも、ビフェニレンアラルキル型エポキシ樹脂(NC-3000)、3官能エポキシ樹脂(VG-3101L)の両方を含有してよい。 The resin composition may contain one type of epoxy resin from among the above. The resin composition may contain multiple types of epoxy resins from among the above. Among the above epoxy resins, the resin composition may contain both a biphenylene aralkyl type epoxy resin (NC-3000) and a trifunctional epoxy resin (VG-3101L).
硬化剤は、低温から室温の範囲でエポキシ樹脂を硬化させる硬化剤と、加熱に伴ってエポキシ樹脂を硬化させる加熱硬化型硬化剤と、に分類される。低温から室温の範囲でエポキシ樹脂を硬化させる硬化剤は、例えば、脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、及びポリメルカプタン等である。加熱硬化型硬化剤は、例えば、芳香族ポリアミン、酸無水物、フェノールノボラック樹脂、及びジシアンジアミド(DICY)等である。 Hardeners are classified into those that harden epoxy resins at low to room temperatures, and heat-curing hardeners that harden epoxy resins when heated. Hardeners that harden epoxy resins at low to room temperatures include, for example, aliphatic polyamines, polyaminoamides, and polymercaptans. Heat-curing hardeners include, for example, aromatic polyamines, acid anhydrides, phenol novolac resins, and dicyandiamide (DICY).
低温から室温の範囲でエポキシ樹脂を硬化させる硬化剤を用いた場合、エポキシ樹脂の硬化物のガラス転移点は低く、エポキシ樹脂の硬化物は軟らかい傾向がある。その結果、コンパウンドから形成された成形体も軟らかくなり易い。一方、成形体の耐熱性を向上させる観点から、硬化剤は、好ましくは加熱硬化型の硬化剤、より好ましくはフェノール樹脂、さらに好ましくはフェノールノボラック樹脂であってよい。特に硬化剤としてフェノールノボラック樹脂を用いることで、ガラス転移点が高いエポキシ樹脂の硬化物が得られ易い。その結果、成形体の耐熱性及び機械的強度が向上し易い。 When a curing agent that cures epoxy resins in the range of low to room temperature is used, the glass transition point of the cured epoxy resin is low and the cured epoxy resin tends to be soft. As a result, the molded body formed from the compound also tends to be soft. On the other hand, from the viewpoint of improving the heat resistance of the molded body, the curing agent may preferably be a heat-curing type curing agent, more preferably a phenolic resin, and even more preferably a phenolic novolac resin. In particular, by using a phenolic novolac resin as a curing agent, it is easy to obtain a cured epoxy resin with a high glass transition point. As a result, the heat resistance and mechanical strength of the molded body are easily improved.
フェノール樹脂は、例えば、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、サリチルアルデヒド型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、及びトリフェニルメタン型フェノール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。フェノール樹脂は、上記のうちの2種以上から構成される共重合体であってもよい。フェノール樹脂の市販品としては、例えば、荒川化学工業株式会社製のタマノル758、又は日立化成株式会社製のHP-850N等を用いてもよい。 The phenolic resin may be at least one selected from the group consisting of aralkyl-type phenolic resin, dicyclopentadiene-type phenolic resin, salicylaldehyde-type phenolic resin, novolac-type phenolic resin, copolymerized phenolic resin of benzaldehyde-type phenol and aralkyl-type phenol, paraxylylene- and/or metaxylylene-modified phenolic resin, melamine-modified phenolic resin, terpene-modified phenolic resin, dicyclopentadiene-type naphthol resin, cyclopentadiene-modified phenolic resin, polycyclic aromatic ring-modified phenolic resin, biphenyl-type phenolic resin, and triphenylmethane-type phenolic resin. The phenolic resin may be a copolymer composed of two or more of the above. As a commercially available phenolic resin, for example, Tamanol 758 manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd. or HP-850N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. may be used.
フェノールノボラック樹脂は、例えば、フェノール類及び/又はナフトール類と、アルデヒド類と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂であってよい。フェノールノボラック樹脂を構成するフェノール類は、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール及びアミノフェノールからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。フェノールノボラック樹脂を構成するナフトール類は、例えば、α-ナフトール、β-ナフトール及びジヒドロキシナフタレンからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。フェノールノボラック樹脂を構成するアルデヒド類は、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒドからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 The phenol novolac resin may be, for example, a resin obtained by condensing or co-condensing phenols and/or naphthols with aldehydes under an acid catalyst. The phenols constituting the phenol novolac resin may be, for example, at least one selected from the group consisting of phenol, cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, and aminophenol. The naphthols constituting the phenol novolac resin may be, for example, at least one selected from the group consisting of α-naphthol, β-naphthol, and dihydroxynaphthalene. The aldehydes constituting the phenol novolac resin may be, for example, at least one selected from the group consisting of formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, and salicylaldehyde.
硬化剤は、例えば、1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物であってもよい。1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物は、例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、及び置換又は非置換のビフェノールからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 The curing agent may be, for example, a compound having two phenolic hydroxyl groups in one molecule. The compound having two phenolic hydroxyl groups in one molecule may be, for example, at least one selected from the group consisting of resorcinol, catechol, bisphenol A, bisphenol F, and substituted or unsubstituted biphenol.
樹脂組成物は、上記のうち一種のフェノール樹脂を含有してよい。樹脂組成物は、上記のうち複数種のフェノール樹脂を備えてもよい。樹脂組成物は、上記のうち一種の硬化剤を含有してよい。樹脂組成物は、上記のうち複数種の硬化剤を含有してもよい。 The resin composition may contain one type of phenolic resin from among the above. The resin composition may contain multiple types of phenolic resins from among the above. The resin composition may contain one type of curing agent from among the above. The resin composition may contain multiple types of curing agents from among the above.
エポキシ樹脂中のエポキシ基と反応する硬化剤中の活性基(フェノール性OH基)の比率は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、好ましくは0.5~1.5当量、より好ましくは0.6~1.4当量、さらに好ましくは0.8~1.2当量であってよい。ここで、上記比率は、マスターバッチに含まれる硬化剤中の活性基も含めた比率である。硬化剤中の活性基の比率が0.5当量未満である場合、得られる硬化物の充分な弾性率が得られ難い。一方、硬化剤中の活性基の比率が1.5当量を超える場合、コンパウンドから形成された成形体の硬化後の機械的強度が低下する傾向がある。ただし、硬化剤中の活性基の比率が上記範囲外である場合であっても、本発明に係る効果は得られる。 The ratio of active groups (phenolic OH groups) in the curing agent that react with epoxy groups in the epoxy resin may be preferably 0.5 to 1.5 equivalents, more preferably 0.6 to 1.4 equivalents, and even more preferably 0.8 to 1.2 equivalents per equivalent of epoxy groups in the epoxy resin. Here, the above ratio includes the active groups in the curing agent contained in the master batch. If the ratio of active groups in the curing agent is less than 0.5 equivalents, it is difficult to obtain a sufficient elastic modulus of the resulting cured product. On the other hand, if the ratio of active groups in the curing agent exceeds 1.5 equivalents, the mechanical strength of the molded product formed from the compound after curing tends to decrease. However, even if the ratio of active groups in the curing agent is outside the above range, the effects of the present invention can be obtained.
樹脂組成物は、マスターバッチを含有する。マスターバッチは、ウレア系硬化促進剤と硬化剤とを混合してなるものである。硬化剤としては、上述した熱硬化性樹脂に用いられる硬化剤と同じものを使用することができる。 The resin composition contains a master batch. The master batch is a mixture of a urea-based curing accelerator and a curing agent. The curing agent can be the same as the curing agent used in the thermosetting resin described above.
ウレア系硬化促進剤は、熱硬化性樹脂の硬化を促進させる成分である。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む場合、ウレア系硬化促進剤はエポキシ樹脂と反応してエポキシ樹脂の硬化を促進させる。ウレア系硬化促進剤をマスターバッチ化して用いることで、コンパウンドの保存安定性、成形性及び離型性が向上し易い。また、ウレア系硬化促進剤をマスターバッチ化して用いることで、コンパウンドを用いて製造された成形体(例えば、電子部品)の機械的強度を向上できる。 The urea-based curing accelerator is a component that accelerates the curing of thermosetting resins. When the thermosetting resin contains an epoxy resin, the urea-based curing accelerator reacts with the epoxy resin to accelerate the curing of the epoxy resin. By using the urea-based curing accelerator in a masterbatch form, the storage stability, moldability, and demoldability of the compound are easily improved. In addition, by using the urea-based curing accelerator in a masterbatch form, the mechanical strength of molded bodies (e.g., electronic components) manufactured using the compound can be improved.
ウレア系硬化促進剤としては、ウレア基を有する硬化促進剤であれば特に限定されないが、保存安定性の向上の観点から、アルキルウレア基を有するアルキルウレア系硬化促進剤であることが好ましい。アルキルウレア基を有するアルキルウレア系硬化促進剤としては、芳香族アルキルウレア及び脂肪族アルキルウレアが挙げられ、市販品としてはU-CAT3512T(商品名、サンアプロ株式会社製、芳香族ジメチルウレア)及びU-CAT3513N(商品名、サンアプロ株式会社製、脂肪族ジメチルウレア)等が挙げられる。 The urea-based curing accelerator is not particularly limited as long as it is a curing accelerator having a urea group, but from the viewpoint of improving storage stability, an alkylurea-based curing accelerator having an alkylurea group is preferable. Examples of alkylurea-based curing accelerators having an alkylurea group include aromatic alkylureas and aliphatic alkylureas, and commercially available products include U-CAT3512T (product name, manufactured by San-Apro Ltd., aromatic dimethylurea) and U-CAT3513N (product name, manufactured by San-Apro Ltd., aliphatic dimethylurea).
コンパウンドにおけるウレア系硬化促進剤の含有量は、硬化促進効果が得られる量であればよく、特に限定されない。ただし、コンパウンドの保存安定性、硬化性及び流動性をバランス良く改善する観点からは、ウレア系硬化促進剤の含有量は、100質量部のエポキシ樹脂に対して、好ましくは0.1質量部以上30質量部以下、より好ましくは1質量部以上15質量部以下、更に好ましくは1質量部以上10質量部以下である。ウレア系硬化促進剤の含有量が0.1質量部未満である場合、十分な硬化促進効果が得られ難い。ウレア系硬化促進剤の含有量が30質量部を超える場合、コンパウンドの保存安定性が低下し易い。ただし、ウレア系硬化促進剤の含有量が上記範囲外である場合であっても、本発明に係る効果は得られる。同様の観点から、ウレア系硬化促進剤の含有量は、コンパウンドに含まれる熱硬化性樹脂(マスターバッチに含まれる硬化剤も含む)の全量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上5質量部以下である。 The content of the urea-based curing accelerator in the compound is not particularly limited as long as it is an amount that can provide a curing acceleration effect. However, from the viewpoint of improving the storage stability, curability, and fluidity of the compound in a well-balanced manner, the content of the urea-based curing accelerator is preferably 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, and even more preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the epoxy resin. If the content of the urea-based curing accelerator is less than 0.1 parts by mass, it is difficult to obtain a sufficient curing acceleration effect. If the content of the urea-based curing accelerator exceeds 30 parts by mass, the storage stability of the compound is likely to decrease. However, even if the content of the urea-based curing accelerator is outside the above range, the effect of the present invention can be obtained. From the same viewpoint, the content of the urea-based curing accelerator is preferably 0.001 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the thermosetting resin (including the curing agent contained in the master batch) contained in the compound.
マスターバッチ及び/又はコンパウンドは、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、ウレア系硬化促進剤以外の他の硬化促進剤を含有してもよい。他の硬化促進剤は、熱硬化性樹脂の硬化を促進させる成分であれば限定されない。他の硬化促進剤としては、例えば、アルキル基置換イミダゾール及びベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、並びに、リン系硬化促進剤等が挙げられる。他の硬化促進剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The master batch and/or compound may contain other curing accelerators other than the urea-based curing accelerator, as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. The other curing accelerators are not limited as long as they are components that accelerate the curing of the thermosetting resin. Examples of the other curing accelerators include imidazoles such as alkyl group-substituted imidazoles and benzimidazoles, and phosphorus-based curing accelerators. The other curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.
硬化促進剤に占めるウレア系硬化促進剤の割合は、本発明の効果を十分に得る観点から、硬化促進剤全量を基準として、50~100質量%であることが好ましく、70~100質量%であることがより好ましく、90~100質量%であることが更に好ましい。 From the viewpoint of fully obtaining the effects of the present invention, the proportion of the urea-based curing accelerator in the curing accelerator is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass, and even more preferably 90 to 100% by mass, based on the total amount of the curing accelerator.
樹脂組成物は、カップリング剤を含有してもよい。カップリング剤は、樹脂組成物と、金属元素含有粉を構成する金属元素含有粒子との密着性を向上させ、コンパウンドから形成される成形体の可撓性及び機械的強度を向上させる。カップリング剤は、例えば、シラン系化合物(シランカップリング剤)、チタン系化合物、アルミニウム化合物(アルミニウムキレート類)、及びアルミニウム/ジルコニウム系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。シランカップリング剤は、例えば、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、酸無水物系シラン及びビニルシランからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。特に、アミノフェニル系のシランカップリング剤が好ましい。樹脂組成物は、上記のうち一種のカップリング剤を含有してよく、上記のうち複数種のカップリング剤を含有してもよい。 The resin composition may contain a coupling agent. The coupling agent improves the adhesion between the resin composition and the metal element-containing particles constituting the metal element-containing powder, and improves the flexibility and mechanical strength of the molded body formed from the compound. The coupling agent may be, for example, at least one selected from the group consisting of silane-based compounds (silane coupling agents), titanium-based compounds, aluminum compounds (aluminum chelates), and aluminum/zirconium-based compounds. The silane coupling agent may be, for example, at least one selected from the group consisting of epoxy silane, mercapto silane, amino silane, alkyl silane, ureido silane, acid anhydride silane, and vinyl silane. In particular, aminophenyl-based silane coupling agents are preferred. The resin composition may contain one of the above coupling agents, or may contain multiple of the above coupling agents.
樹脂組成物は、ワックスを含有してよい。ワックスは、コンパウンドの成形(例えばトランスファー成形)におけるコンパウンドの流動性を高めると共に、離型剤として機能する。ワックスは、高級脂肪酸等の脂肪酸、及び脂肪酸エステルのうち少なくともいずれか一つであってよい。 The resin composition may contain a wax. The wax increases the fluidity of the compound during molding (e.g., transfer molding) of the compound and also functions as a mold release agent. The wax may be at least one of a fatty acid such as a higher fatty acid and a fatty acid ester.
ワックスは、例えば、モンタン酸、ステアリン酸、12-オキシステアリン酸、ラウリン酸等の脂肪酸類又はこれらのエステル;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアエン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、2-エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミド、メチロールステアリン酸アミド、メチロールベヘン酸アミド等の脂肪酸アミド;ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル;エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール及びこれらの変性物からなるポリエーテル類;シリコーンオイル、シリコングリース等のポリシロキサン類;フッ素系オイル、フッ素系グリース、含フッ素樹脂粉末等のフッ素化合物;並びに、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、アマイドワックス、ポリプロピレンワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイクロワックス等のワックス類;からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。 Waxes include, for example, fatty acids such as montanic acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, and lauric acid, or esters thereof; fatty acid salts such as zinc stearate, calcium stearate, barium stearate, aluminum stearate, magnesium stearate, calcium laurate, zinc linoleate, calcium ricinoleate, and zinc 2-ethylhexanoate; stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, behenic acid amide, palmitic acid amide, lauric acid amide, hydroxystearic acid amide, methylene bisstearic acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bislauric acid amide, distearyl adipate amide, ethylene bisoleic acid amide, dioleyl adipate amide, N-stearyl stearic acid amide, fatty acid amides such as butyl stearate, N-oleyl stearamide, N-stearyl erucamide, methylol stearamide, and methylol behenamide; fatty acid esters such as butyl stearate; alcohols such as ethylene glycol and stearyl alcohol; polyethers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and modified products thereof; polysiloxanes such as silicone oil and silicone grease; fluorine compounds such as fluorine-based oil, fluorine-based grease, and fluorine-containing resin powder; and waxes such as paraffin wax, polyethylene wax, amide wax, polypropylene wax, ester wax, carnauba wax, and microwax.
コンパウンドに含まれるワックスの含有量は、コンパウンド全量を基準として、0.08質量%以上0.20質量%以下、又は0.10質量%以上0.15質量%以下であってよい。ワックスの含有量が上記範囲の下限値以上であることで、コンパウンドの流動性及び離型性がより向上し易く、上限値以下であることで、コンパウンドを用いて製造された成形体の機械的強度の低下を抑制し易い。 The wax content in the compound may be 0.08% by mass or more and 0.20% by mass or less, or 0.10% by mass or more and 0.15% by mass or less, based on the total amount of the compound. When the wax content is equal to or more than the lower limit of the above range, the fluidity and releasability of the compound are more likely to be improved, and when the wax content is equal to or less than the upper limit, the decrease in mechanical strength of the molded body produced using the compound is more likely to be suppressed.
コンパウンドの環境安全性、リサイクル性、成形加工性及び低コストのために、コンパウンドは添加剤として難燃剤を含んでよい。難燃剤は、例えば、臭素系難燃剤、鱗茎難燃剤、水和金属化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、窒素含有化合物、ヒンダードアミン化合物、有機金属化合物及び芳香族エンプラからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。樹脂組成物は、上記のうち一種の難燃剤を含有してよく、上記のうち複数種の難燃剤を含有してもよい。 For the purpose of improving the environmental safety, recyclability, moldability, and low cost of the compound, the compound may contain a flame retardant as an additive. The flame retardant may be, for example, at least one selected from the group consisting of bromine-based flame retardants, bulb flame retardants, hydrated metal compound-based flame retardants, silicone-based flame retardants, nitrogen-containing compounds, hindered amine compounds, organometallic compounds, and aromatic engineering plastics. The resin composition may contain one type of flame retardant among the above, or may contain multiple types of flame retardants among the above.
(金属元素含有粉)
金属元素含有粉は、例えば、金属単体、合金及び金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。金属元素含有粉の比重(密度)は、例えば、5g/cm3以上であってよい。金属元素含有粉は、例えば、金属単体、合金及び金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種からなっていてよい。合金は、固溶体、共晶及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでよい。合金とは、例えば、ステンレス鋼(Fe-Cr系合金、Fe-Ni-Cr系合金等)であってよい。金属化合物とは、例えば、フェライト等の酸化物であってよい。金属元素含有粉は、一種の金属元素又は複数種の金属元素を含んでよい。金属元素含有粉に含まれる金属元素は、例えば、卑金属元素、貴金属元素、遷移金属元素、又は希土類元素であってよい。コンパウンドは、一種の金属元素含有粉を含んでよく、複数種の金属元素含有粉を含んでもよい。
(Metal element-containing powder)
The metal element-containing powder may contain at least one selected from the group consisting of, for example, a metal element, an alloy, and a metal compound. The specific gravity (density) of the metal element-containing powder may be, for example, 5 g/cm 3 or more. The metal element-containing powder may be, for example, at least one selected from the group consisting of a metal element, an alloy, and a metal compound. The alloy may include at least one selected from the group consisting of a solid solution, a eutectic, and an intermetallic compound. The alloy may be, for example, stainless steel (Fe-Cr alloy, Fe-Ni-Cr alloy, etc.). The metal compound may be, for example, an oxide such as ferrite. The metal element-containing powder may contain one type of metal element or multiple types of metal elements. The metal element contained in the metal element-containing powder may be, for example, a base metal element, a precious metal element, a transition metal element, or a rare earth element. The compound may contain one type of metal element-containing powder, or may contain multiple types of metal element-containing powder.
金属元素含有粉は上記の組成物に限定されない。金属元素含有粉に含まれる金属元素は、例えば、鉄(Fe)、銅(Cu)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、鉛(Pb)、銀(Ag)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)及びジスプロシウム(Dy)からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。金属元素含有粉は、金属元素以外の元素を含んでもよい。金属元素含有粉は、例えば、酸素(О)、ベリリウム(Be)、リン(P)、ホウ素(B)、又はケイ素(Si)を含んでもよい。金属元素含有粉は、磁性粉であってよい。金属元素含有粉は、軟磁性合金、又は強磁性合金であってよい。金属元素含有粉は、例えば、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金(センダスト)、Fe-Ni系合金(パーマロイ)、Fe-Cu-Ni系合金(パーマロイ)、Fe-Co系合金(パーメンジュール)、Fe-Cr-Si系合金(電磁ステンレス鋼)、Nd-Fe-B系合金(希土類磁石)、Sm-Fe-N系合金(希土類磁石)、Al-Ni-Co系合金(アルニコ磁石)及びフェライトからなる群より選ばれる少なくとも一種からなる磁性粉であってよい。フェライトは、例えば、スピネルフェライト、六方晶フェライト、又はガーネットフェライトであってよい。金属元素含有粉は、Cu-Sn系合金、Cu-Sn-P系合金、Cu-Ni系合金、又はCu-Be系合金等の銅合金であってもよい。金属元素含有粉は、上記の元素及び組成物のうち一種を含んでよく、上記の元素及び組成物のうち複数種を含んでもよい。 The metal element-containing powder is not limited to the above composition. The metal element contained in the metal element-containing powder may be at least one selected from the group consisting of, for example, iron (Fe), copper (Cu), titanium (Ti), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), aluminum (Al), tin (Sn), chromium (Cr), barium (Ba), strontium (Sr), lead (Pb), silver (Ag), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm) and dysprosium (Dy). The metal element-containing powder may contain elements other than the metal element. The metal element-containing powder may contain, for example, oxygen (O), beryllium (Be), phosphorus (P), boron (B), or silicon (Si). The metal element-containing powder may be a magnetic powder. The metal element-containing powder may be a soft magnetic alloy or a ferromagnetic alloy. The metal element-containing powder may be, for example, a magnetic powder consisting of at least one selected from the group consisting of Fe-Si alloys, Fe-Si-Al alloys (Sendust), Fe-Ni alloys (Permalloy), Fe-Cu-Ni alloys (Permalloy), Fe-Co alloys (Permendur), Fe-Cr-Si alloys (electromagnetic stainless steel), Nd-Fe-B alloys (rare earth magnets), Sm-Fe-N alloys (rare earth magnets), Al-Ni-Co alloys (Alnico magnets), and ferrite. The ferrite may be, for example, spinel ferrite, hexagonal ferrite, or garnet ferrite. The metal element-containing powder may be a copper alloy such as a Cu-Sn alloy, a Cu-Sn-P alloy, a Cu-Ni alloy, or a Cu-Be alloy. The metal element-containing powder may contain one of the above elements and compositions, or may contain multiple of the above elements and compositions.
金属元素含有粉は、Fe単体であってもよい。金属元素含有粉は、鉄を含む合金(Fe系合金)であってもよい。Fe系合金は、例えば、Fe-Si-Cr系合金、又はNd-Fe-B系合金であってよい。金属元素含有粉は、アモルファス系鉄粉及びカルボニル鉄粉のうち少なくともいずれかであってもよい。金属元素含有粉がFe単体及びFe系合金のうち少なくともいずれかを含む場合、高い占積率を有し、且つ磁気特性に優れる成形体をコンパウンドから作製し易い。金属元素含有粉は、Feアモルファス合金であってもよい。Feアモルファス合金粉の市販品としては、例えば、AW2-08、KUAMET-6B2(以上、エプソンアトミックス株式会社製の商品名)、DAP MS3、DAP MS7、DAP MSA10、DAP PB、DAP PC、DAP MKV49、DAP 410L、DAP 430L、DAP HYBシリーズ(以上、大同特殊鋼株式会社製の商品名)、MH45D、MH28D、MH25D、及びMH20D(以上、神戸製鋼株式会社製の商品名)からなる群より選ばれる少なくとも一種が用いられてよい。 The metal element-containing powder may be Fe alone. The metal element-containing powder may be an alloy containing iron (Fe-based alloy). The Fe-based alloy may be, for example, an Fe-Si-Cr-based alloy or an Nd-Fe-B-based alloy. The metal element-containing powder may be at least one of an amorphous iron powder and a carbonyl iron powder. When the metal element-containing powder contains at least one of Fe alone and an Fe-based alloy, it is easy to produce a compact having a high space factor and excellent magnetic properties from the compound. The metal element-containing powder may be an Fe-amorphous alloy. As a commercially available product of Fe amorphous alloy powder, for example, at least one selected from the group consisting of AW2-08, KUAMET-6B2 (all trade names of Epson Atmix Corporation), DAP MS3, DAP MS7, DAP MSA10, DAP PB, DAP PC, DAP MKV49, DAP 410L, DAP 430L, DAP HYB series (all trade names of Daido Steel Co., Ltd.), MH45D, MH28D, MH25D, and MH20D (all trade names of Kobe Steel, Ltd.) may be used.
<成形体>
本実施形態に係る成形体は、上記のコンパウンドを備えてよい。本実施形態に係る成形体は、上記のコンパウンドの硬化物を備えてよい。成形体は、コンパウンドのみからなっていてよい。成形体は、未硬化の樹脂組成物、樹脂組成物の半硬化物(Bステージの樹脂組成物)、及び樹脂組成物の硬化物(Cステージの樹脂組成物)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてよい。
<Molded body>
The molded article according to the present embodiment may include the above-mentioned compound. The molded article according to the present embodiment may include a cured product of the above-mentioned compound. The molded article may consist of only the compound. The molded article may include at least one selected from the group consisting of an uncured resin composition, a semi-cured product of the resin composition (a B-stage resin composition), and a cured product of the resin composition (a C-stage resin composition).
<成形体の製造方法>
本実施形態に係る成形体の製造方法は、コンパウンドを金型中で加圧する工程を備えてよい。成形体の製造方法は、コンパウンドを金型中で加圧する工程のみを備えてよく、当該工程に加えてその他の工程を備えてもよい。成形体の製造方法は、第一工程、第二工程及び第三工程を備えてもよい。以下では、各工程の詳細を説明する。
<Method of manufacturing molded body>
The method for producing a molded body according to the present embodiment may include a step of pressurizing the compound in a mold. The method for producing a molded body may include only a step of pressurizing the compound in a mold, or may include other steps in addition to the step. The method for producing a molded body may include a first step, a second step, and a third step. Each step will be described in detail below.
第一工程では、上記の方法でコンパウンドを作製する。 In the first step, the compound is prepared using the method described above.
第二工程では、コンパウンドを金型中で加圧することにより、成形体(Bステージの成形体)を得る。ここで、樹脂組成物が、金属元素含有粉を構成する個々の金属元素含有粒子間に充填される。そして樹脂組成物は、結合材(バインダ)として機能し、金属元素含有粒子同士を互いに結着する。 In the second step, the compound is pressed in a mold to obtain a molded body (B-stage molded body). Here, the resin composition fills the spaces between the individual metal element-containing particles that make up the metal element-containing powder. The resin composition then functions as a binding material (binder) to bond the metal element-containing particles together.
第三工程では、成形体を熱処理によって硬化させ、Cステージの成形体を得る。熱処理の温度は、成形体中の樹脂組成物が十分に硬化する温度であればよい。熱処理の温度は、好ましくは100℃以上300℃以下、より好ましくは150℃以上250℃以下であってよい。成形体中の金属元素含有粉の酸化を抑制するために、熱処理を不活性雰囲気下で行うことが好ましい。熱処理温度が300℃を超える場合、熱処理の雰囲気に不可避的に含まれる微量の酸素によって金属元素含有粉が酸化されたり、樹脂硬化物が劣化したりする。金属元素含有粉の酸化、及び樹脂硬化物の劣化を抑制しながら樹脂組成物を十分に硬化させるためには、熱処理温度の保持時間は、好ましくは数分以上10時間以下、より好ましくは5分以上8時間以下であってよい。 In the third step, the molded body is cured by heat treatment to obtain a molded body in the C stage. The heat treatment temperature may be any temperature at which the resin composition in the molded body is sufficiently cured. The heat treatment temperature may be preferably 100°C or more and 300°C or less, more preferably 150°C or more and 250°C or less. In order to suppress oxidation of the metal element-containing powder in the molded body, it is preferable to perform the heat treatment in an inert atmosphere. If the heat treatment temperature exceeds 300°C, the metal element-containing powder may be oxidized or the resin cured product may deteriorate due to the trace amount of oxygen inevitably contained in the heat treatment atmosphere. In order to sufficiently cure the resin composition while suppressing oxidation of the metal element-containing powder and deterioration of the resin cured product, the heat treatment temperature may be held for a period of preferably several minutes to 10 hours, more preferably 5 minutes to 8 hours.
以下では実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
(使用成分)
実施例及び比較例の樹脂組成物に使用した各成分を以下に示す。
[エポキシ樹脂]
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(エポキシ当量:265~285g/eq)
多官能芳香族エポキシ樹脂(エポキシ当量:210g/eq)
(Ingredients used)
The components used in the resin compositions of the Examples and Comparative Examples are shown below.
[Epoxy resin]
Biphenyl aralkyl type epoxy resin (epoxy equivalent: 265 to 285 g/eq)
Polyfunctional aromatic epoxy resin (epoxy equivalent: 210 g/eq)
[硬化剤]
フェノールアラルキル型フェノール樹脂(OH当量:204-208g/eq)
トリフェノールメタン型フェノール樹脂(OH当量:103g/eq)
[Curing agent]
Phenol aralkyl type phenolic resin (OH equivalent: 204-208 g/eq)
Triphenolmethane type phenolic resin (OH equivalent: 103 g/eq)
[硬化促進剤]
硬化促進剤A(下記式(I)で表される芳香族ジメチルウレア、融点:約185℃)
硬化促進剤B(イミダゾール系硬化促進剤)
硬化促進剤C(リン系硬化促進剤)
[Curing accelerator]
Curing accelerator A (aromatic dimethylurea represented by the following formula (I), melting point: about 185° C.)
Curing accelerator B (imidazole-based curing accelerator)
Curing accelerator C (phosphorus-based curing accelerator)
[カップリング剤]
カップリング剤A(3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、分子量196)
カップリング剤B(8-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、分子量319)
カップリング剤C(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、分子量236)
[Coupling Agent]
Coupling Agent A (3-mercaptopropyltrimethoxysilane, molecular weight 196)
Coupling Agent B (8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane, molecular weight 319)
Coupling Agent C (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, molecular weight 236)
[離型剤]
離型剤A(ラウリン酸亜鉛)
離型剤B(モンタン酸ワックス、融点:約99℃)
[Release agent]
Release agent A (zinc laurate)
Release agent B (Montanic acid wax, melting point: approx. 99°C)
[添加剤]
ケイ素含有ブロックポリマー
[Additive]
Silicon-containing block polymer
[磁性粉]
アモルファス系鉄粉(平均粒径24μm)
FeSiCr系鉄粉(平均粒径約2μm)
[Magnetic powder]
Amorphous iron powder (average particle size 24 μm)
FeSiCr iron powder (average particle size: approx. 2 μm)
(実施例1)
[マスターバッチの作製]
撹拌機に硬化剤(フェノールアラルキル型フェノール樹脂)4質量部を入れ、130~150℃に加熱することで加熱溶融させた。加熱溶融した硬化剤に、ウレア系硬化促進剤(上記式(I)で表される芳香族ジメチルウレア、商品名:U-CAT3512T、サンアプロ株式会社製)1質量部を少量ずつ投入し、ダマ及び斑が無くなるまで攪拌混合した。得られた混合物を撹拌機から排出し、室温まで冷却した後、粉砕機を用いて、粒径2mm程度以下まで粉砕し、コンパウンド用のマスターバッチを得た。
Example 1
[Preparation of master batch]
4 parts by mass of a curing agent (phenol aralkyl type phenol resin) was placed in a stirrer and heated to 130 to 150° C. to melt the curing agent. 1 part by mass of a urea-based curing accelerator (aromatic dimethylurea represented by the above formula (I), product name: U-CAT3512T, manufactured by San-Apro Co., Ltd.) was added little by little to the heated and melted curing agent, and the mixture was stirred and mixed until no lumps or spots were present. The resulting mixture was discharged from the stirrer and cooled to room temperature, and then pulverized to a particle size of about 2 mm or less using a pulverizer to obtain a master batch for compounding.
[コンパウンドの調製]
表1に示すマスターバッチ、エポキシ樹脂、硬化剤、離型剤、及び、添加剤を、同表に示す配合量(単位:質量部)でポリ袋に投入した。これらの材料をポリ袋内で1分間混合することにより、樹脂混合物を調製した。樹脂混合物とは、樹脂組成物のうちカップリング剤を除く他の全成分に相当する。また、2種類の磁性粉及びカップリング剤をポリ袋内で1分間混合することにより金属粉混合物を調製した。アモルファス系鉄粉(平均粒径24μm)、及び、FeSiCr系鉄粉(平均粒径約2μm)は、金属元素含有粉を調製する際に、アモルファス系鉄粉:FeSiCr系鉄粉=82:18(質量比)で混合した。上記の樹脂混合物と金属粉混合物を合わせ、1分間混合し、コンパウンドの混合粉を得た。
[Preparation of Compound]
The master batch, epoxy resin, hardener, release agent, and additives shown in Table 1 were put into a poly bag in the amounts (unit: parts by mass) shown in the table. These materials were mixed in a poly bag for 1 minute to prepare a resin mixture. The resin mixture corresponds to all other components of the resin composition except the coupling agent. In addition, two types of magnetic powder and a coupling agent were mixed in a poly bag for 1 minute to prepare a metal powder mixture. The amorphous iron powder (average particle size 24 μm) and the FeSiCr iron powder (average particle size about 2 μm) were mixed in a ratio of amorphous iron powder:FeSiCr iron powder = 82:18 (mass ratio) when preparing the metal element-containing powder. The above resin mixture and metal powder mixture were combined and mixed for 1 minute to obtain a mixed powder of the compound.
ロール(小平製作所製、二本ロール)を90℃になるまで加熱し、その温度を保持しながら、コンパウンドの混合粉を10分間溶融・混練した。溶融・混練によって得られた混練物を室温まで冷却した後、混練物を粒径2mm程度になるまでハンマーで粉砕した。なお、上記の「溶融」とは、内容物のうち樹脂組成物の少なくとも一部の溶融を意味する。コンパウンド中の金属元素含有粉は、コンパウンドの調製過程において溶融しない。 A roll (two-roller manufactured by Kodaira Manufacturing Co., Ltd.) was heated to 90°C, and while maintaining that temperature, the mixed powder of the compound was melted and kneaded for 10 minutes. The kneaded product obtained by melting and kneading was cooled to room temperature, and then crushed with a hammer until the particle size was about 2 mm. Note that the above "melt" refers to the melting of at least a portion of the resin composition of the contents. The metal element-containing powder in the compound does not melt during the compound preparation process.
以上の方法により、実施例1のコンパウンドを調製した。コンパウンド中の金属元素含有粉の含有量は96.4質量%であった。 The compound of Example 1 was prepared using the above method. The content of metal element-containing powder in the compound was 96.4 mass%.
(比較例1~3)
マスターバッチを作製せずに、表1に示すエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離型剤、及び、添加剤を、同表に示す配合量(単位:質量部)で配合して樹脂混合物を調製したこと以外は実施例1と同様にして、比較例1~3のコンパウンドを調製した。
(Comparative Examples 1 to 3)
The compounds of Comparative Examples 1 to 3 were prepared in the same manner as in Example 1, except that a master batch was not prepared, and a resin mixture was prepared by blending the epoxy resin, curing agent, curing accelerator, release agent, and additives shown in Table 1 in the blending amounts (unit: parts by mass) shown in the same table.
<曲げ試験:機械的強度の測定>
実施例1及び比較例1~3で得られたコンパウンドを、金型温度140℃、成形圧力13.5MPa、成形時間360秒の条件でトランスファー成形することにより、試験片を得た。試験片の寸法は、縦幅80mm×横幅10mm×厚さ3.0mmであった。株式会社島津製作所製のオートグラフAGS-500Aを用いて、試験片に対して3点支持型の曲げ試験を実施した。曲げ試験では、64mmの間隔をおいて配置した2つの支点Fにより試験片の一方の面を支持した。試験片の他方の面における2つの支点F間の中央の位置に荷重Wを加えた。試験片が破壊されたときの荷重を、曲げ強度(単位:MPa)として測定した。曲げ試験としては、室温(25℃)曲げ試験を行った。曲げ強度の値が大きいほど、機械的強度に優れている。
<Bending test: Measurement of mechanical strength>
The compounds obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were transfer molded under the conditions of a mold temperature of 140°C, a molding pressure of 13.5 MPa, and a molding time of 360 seconds to obtain test pieces. The dimensions of the test pieces were 80 mm long x 10 mm wide x 3.0 mm thick. A three-point support bending test was performed on the test pieces using an autograph AGS-500A manufactured by Shimadzu Corporation. In the bending test, one side of the test piece was supported by two supports F arranged at an interval of 64 mm. A load W was applied to the center position between the two supports F on the other side of the test piece. The load at which the test piece broke was measured as bending strength (unit: MPa). The bending test was performed at room temperature (25°C). The higher the bending strength value, the better the mechanical strength.
<保存安定性の評価>
実施例1及び比較例1~3で得られたコンパウンドを、25℃、50%RHの環境下で所定時間(24時間、48時間、72時間)保存した。保存前(初期)及び所定時間保存後のコンパウンドの流動性を、株式会社島津製作所製のフローテスタCFT-100を用いて以下の方法で評価した。まず、コンパウンド7gを成形して、直径10mm、高さ12mm程度の円柱状のタブレットを作製した。このタブレットを用いて、130℃、余熱20秒、荷重100kgの条件にて、ストローク長(プランジャーの押し込み距離、単位:mm)と最低溶融粘度(Pa・s)を測定し流動性の評価を実施した。初期のコンパウンドのストローク長を100%とした時の、所定時間保存後のコンパウンドのストローク長の割合(%)を、ストローク長保持率として求めた。また、初期のコンパウンドの最低溶融粘度を100%とした時の、所定時間保存後のコンパウンドの最低溶融粘度の割合(%)を、最低溶融粘度保持率として求めた。これらの測定値を流動性の指標とした。ここで、ストローク長は大きいほど、最低溶融粘度は低いほど、それぞれ流動性が高いと言える。そして、初期のコンパウンドの流動性に対する所定時間保存後のコンパウンドの流動性の変化が少ないほど(ストローク長保持率及び最低溶融粘度保持率が100%に近いほど)、保存安定性が優れていると判断することができる。結果を表1に示す。
<Evaluation of storage stability>
The compounds obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were stored for a predetermined time (24 hours, 48 hours, 72 hours) under an environment of 25°C and 50% RH. The fluidity of the compounds before (initial) and after storage for a predetermined time was evaluated by the following method using a flow tester CFT-100 manufactured by Shimadzu Corporation. First, 7 g of the compound was molded to prepare a cylindrical tablet with a diameter of about 10 mm and a height of about 12 mm. Using this tablet, the stroke length (plunger push-in distance, unit: mm) and the minimum melt viscosity (Pa·s) were measured under conditions of 130°C, 20 seconds of preheating, and 100 kg load, and the fluidity was evaluated. The ratio (%) of the stroke length of the compound after storage for a predetermined time when the stroke length of the initial compound was taken as 100% was calculated as the stroke length retention rate. In addition, the ratio (%) of the minimum melt viscosity of the compound after storage for a specified time, when the minimum melt viscosity of the initial compound was taken as 100%, was calculated as the minimum melt viscosity retention rate. These measured values were used as indicators of fluidity. Here, it can be said that the greater the stroke length and the lower the minimum melt viscosity, the higher the fluidity. And, the smaller the change in the fluidity of the compound after storage for a specified time compared to the fluidity of the initial compound (the closer the stroke length retention rate and the minimum melt viscosity retention rate are to 100%), the better the storage stability can be determined. The results are shown in Table 1.
本発明に係るコンパウンドの製造方法は、優れた機械的強度を有する成形体を作製できると共に、保存安定性に優れたコンパウンドを製造することができるため、高い工業的な価値を有している。
The compound manufacturing method according to the present invention is of great industrial value since it is possible to produce a molded article having excellent mechanical strength and a compound having excellent storage stability.
Claims (15)
前記マスターバッチ、金属元素含有粉及び熱硬化性樹脂を混合する工程と、
を備え、
前記硬化剤がフェノール樹脂を含み、
前記マスターバッチにおける前記ウレア系硬化促進剤に対する前記硬化剤の質量比が、3.4~5.0であり、
前記マスターバッチを作製する工程において、前記硬化剤が溶融する温度まで加熱しながら混合する、コンパウンドの製造方法。 A step of mixing a urea-based curing accelerator and a curing agent to prepare a master batch;
mixing the master batch, a metal element-containing powder, and a thermosetting resin;
Equipped with
the curing agent comprises a phenolic resin;
a mass ratio of the curing agent to the urea-based curing accelerator in the master batch is 3.4 to 5.0;
A method for producing a compound , wherein in the step of preparing the master batch, the components are mixed while being heated to a temperature at which the curing agent melts.
前記硬化剤がフェノール樹脂を含み、
前記ウレア系硬化促進剤に対する前記硬化剤の質量比が、3.4~5.0である、コンパウンド用マスターバッチ。 A urea-based curing accelerator and a curing agent are mixed while being heated to a temperature at which the curing agent melts ,
the curing agent comprises a phenolic resin;
A compound master batch , wherein a mass ratio of the curing agent to the urea-based curing accelerator is 3.4 to 5.0 .
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