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JPH0753803B2 - Phenolic resin molding material - Google Patents
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JPH0753803B2 - Phenolic resin molding material - Google Patents

Phenolic resin molding material

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JPH0753803B2
JPH0753803B2 JP33015887A JP33015887A JPH0753803B2 JP H0753803 B2 JPH0753803 B2 JP H0753803B2 JP 33015887 A JP33015887 A JP 33015887A JP 33015887 A JP33015887 A JP 33015887A JP H0753803 B2 JPH0753803 B2 JP H0753803B2
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carbon fiber
weight
coupling agent
molding material
phenol resin
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雄二 工藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフェノール樹脂成形材料に関する。更に詳しく
は、摺動特性及び機械的強度に優れた成形品を与えるフ
ェノール樹脂成形材料に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a phenolic resin molding material. More specifically, it relates to a phenolic resin molding material that gives a molded article excellent in sliding characteristics and mechanical strength.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、金属材料からプラスチック材料への代替による軽
量化、コストダウン等を図る為にフェノール樹脂が見直
されている。
In recent years, phenolic resins have been reviewed in order to reduce weight and cost by replacing plastic materials with metal materials.

一般にフェノール樹脂成形材料には、補強材・充填材と
して木粉・パルプ等の有機物、アスベスト・ガラス繊維
・タルク等の無機物が使用されている。しかし、金属部
品の代替材料としては、機械的強度、耐熱性に加え、摺
動特性に優れた材料が必要とされており、上述した補強
材・充填材ではこれらの要求特性を同時に満足させるこ
とができなくなってきている。
Generally, phenolic resin molding materials use organic substances such as wood powder and pulp as reinforcing materials and fillers, and inorganic substances such as asbestos, glass fibers and talc. However, as a substitute material for metal parts, a material that has excellent sliding properties in addition to mechanical strength and heat resistance is required, and the above-mentioned reinforcing materials and fillers must satisfy these required properties at the same time. Is becoming impossible.

そこで、補強材として機械的強度・摺動特性に優れた炭
素繊維が使用されている。従来の炭素繊維強化フェノー
ル樹脂の機械的強度は、同一含有率における補強効果が
ガラス繊維の場合に比し小さいという欠点がある。炭素
繊維の補強効果が小さい理由には、主に炭素繊維表面が
化学的に不活性でフェノール樹脂との化学結合が期待で
きず、接着力が小さいということがあげられる。
Therefore, carbon fiber having excellent mechanical strength and sliding characteristics is used as a reinforcing material. The mechanical strength of conventional carbon fiber reinforced phenolic resin has a drawback that the reinforcing effect at the same content is smaller than that of glass fiber. The reason why the reinforcing effect of the carbon fiber is small is mainly that the surface of the carbon fiber is chemically inactive, a chemical bond with the phenol resin cannot be expected, and the adhesive force is small.

従って、炭素繊維の接着性改善の為に、硝酸酸化、電解
酸化、空気酸化等の表面処理を施し、表面に化学的活性
基を生成させることが行われている。又、シラン系のカ
ップリング剤が併用される場合もある。しかし、上述し
たような表面処理をしても、炭素繊維強化材料の機械的
強度はほとんど改善されず、ガラス繊維に比べ補強効果
は依然として小さい(後記参考例1,2参照)。
Therefore, in order to improve the adhesiveness of carbon fibers, surface treatment such as nitric acid oxidation, electrolytic oxidation, and air oxidation is performed to generate chemically active groups on the surface. In addition, a silane coupling agent may be used together. However, even if the surface treatment as described above is performed, the mechanical strength of the carbon fiber reinforced material is hardly improved, and the reinforcing effect is still smaller than that of the glass fiber (see Reference Examples 1 and 2 below).

従って、現在の炭素繊維強化フェノール樹脂成形材料
は、炭素繊維が本来持っている優れた機械的特性が生か
されておらず、高強度と優れた摺動特性を併せ持った成
形材料が作れないという問題点がある。
Therefore, the current carbon fiber reinforced phenolic resin molding material does not take advantage of the excellent mechanical properties inherent in carbon fiber, and it is not possible to make a molding material that has both high strength and excellent sliding properties. There is a point.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

炭素繊維強化フェノール樹脂成形材料において、炭素繊
維の機械的強度に対する補強効果が小さいという問題点
を解決する為に、本発明者は次のことに着目した。
In order to solve the problem that the carbon fiber reinforced phenolic resin molding material has a small reinforcing effect on the mechanical strength of the carbon fiber, the present inventor has paid attention to the following.

(1)炭素繊維の接着性を改善し、炭素繊維−フェノー
ル樹脂間の接着力を強くする。
(1) Improve the adhesiveness of carbon fiber and strengthen the adhesive force between carbon fiber and phenol resin.

(2)炭素繊維−フェノール樹脂界面に応力を吸収する
柔軟性を持たせる。
(2) The carbon fiber-phenolic resin interface has flexibility to absorb stress.

上記2点を同時に満足させ、摺動特性と共に機械的強度
に優れたフェノール樹脂成形材料を得るべく鋭意研究を
重ねた結果、炭素繊維を空気酸化処理し、この繊維にチ
タネート系カップリング剤を塗布した後、ノボラック型
フェノール樹脂と混合した材料が、優れた機械的強度と
摺動特性とを併せ持つことを見出し、本発明を完成する
に至った。
As a result of earnest studies to satisfy the above two points at the same time and obtain a phenol resin molding material having excellent sliding characteristics and mechanical strength, carbon fiber was subjected to air oxidation treatment, and a titanate coupling agent was applied to this fiber. After that, they found that the material mixed with the novolac type phenolic resin had both excellent mechanical strength and sliding characteristics, and completed the present invention.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

従って、本発明フェノール樹脂成形材料に係り、このフ
ェノール樹脂成形材料は、空気酸化処理およびチタネー
ト系カップリング剤処理されたポリアクリロニトリル系
炭素繊維、ノボラック型フェノール樹脂及び硬化剤より
なる。
Therefore, according to the phenol resin molding material of the present invention, the phenol resin molding material comprises a polyacrylonitrile-based carbon fiber that has been air-oxidized and treated with a titanate-based coupling agent, a novolac-type phenol resin, and a curing agent.

本発明で空気酸化処理して用いられる炭素繊維は、ポリ
アクリロニトリル(PAN)系炭素繊維であれば良いが、
繊維径約4〜9μm、繊維長約1〜10mmのものが好んで
用いられる。この炭素繊維から、例えば溶剤を用いる洗
浄法により、サイジング剤として塗布されているエポキ
シ樹脂を除去する。
The carbon fiber used for air oxidation treatment in the present invention may be polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber,
A fiber having a fiber diameter of about 4 to 9 μm and a fiber length of about 1 to 10 mm is preferably used. Epoxy resin applied as a sizing agent is removed from the carbon fibers by, for example, a cleaning method using a solvent.

洗浄済みの炭素繊維は、加熱下で空気酸化し、表面を化
学的に活性化する。空気酸化の条件は、酸化に伴う繊維
の重量減少率が約5重量%以下であるような、温度−時
間の組合せから適宜選択される。例えば、約400〜480℃
で約6〜12時間空気酸化すると所望の効果が得られる。
一方、重量減少率が5重量%をこえると、繊維の強度低
下が起るので好ましくない。
The washed carbon fibers are air-oxidized under heating to chemically activate the surface. The conditions for air oxidation are appropriately selected from the combination of temperature and time such that the weight loss rate of the fibers due to oxidation is about 5% by weight or less. For example, about 400-480 ℃
After air-oxidizing for about 6-12 hours, the desired effect is obtained.
On the other hand, if the weight reduction rate exceeds 5% by weight, the strength of the fiber is reduced, which is not preferable.

空気酸化処理炭素繊維の使用量は、フェノール樹脂成形
材料中、約5〜65重量%であることが好まいい。約5重
量%以下では補強効果が不十分であり、約65重量%をこ
えて使用しても改善効果に変化がない。
The amount of the air-oxidized carbon fiber used is preferably about 5 to 65% by weight in the phenol resin molding material. If it is less than about 5% by weight, the reinforcing effect is insufficient, and if it exceeds about 65% by weight, there is no change in the improving effect.

本発明に使用できるチタネート系カップリング剤として
は、例えばテトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−
ブチル)ビス(ジ−トリデシル)ホスファイトチタネー
ト、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェー
ト)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチル
ホスファイト)チタネート等があげられる。チタネート
系カップリング剤は、シラン系カップリング剤に比し広
範な無機物及び有機物に適用できるという特徴を有す
る。チタネート系カップリング剤の中でも、炭素繊維及
びフェノール樹脂との相溶性、取扱い易さ、分子量が大
きく柔軟性を有することなどから、テトラ(2,2−ジア
リルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジ−トリデシ
ル)ホスファイトチタネートが特に好ましい。
Examples of titanate coupling agents that can be used in the present invention include tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-
Butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate, isopropyl tris (dioctylpyrophosphate) titanate, tetraisopropylbis (dioctylphosphite) titanate, and the like. The titanate-based coupling agent has a feature that it can be applied to a wide range of inorganic substances and organic substances as compared with the silane-based coupling agent. Among the titanate coupling agents, tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (diethyl) -di (dibutyloxymethyl-1-butyl) bis (diethyl) -di (diphenyloxymethyl-1-butyl)- -Tridecyl) phosphite titanate is particularly preferred.

本発明のチタネート系カップリング剤の使用量は、炭素
繊維に対し約0.1〜5重量%であることが好ましい。約
0.1重量%以下では効果が不十分であり、約5重量%を
こえて使用しても改善効果に変化はない。特に好ましく
は約0.5〜2重量%である。
The amount of the titanate coupling agent of the present invention used is preferably about 0.1 to 5% by weight based on the carbon fiber. about
If the amount is less than 0.1% by weight, the effect is insufficient, and even if the amount exceeds about 5% by weight, the improving effect remains unchanged. Particularly preferably, it is about 0.5 to 2% by weight.

チタネート系カップリング剤による空気酸化処理炭素繊
維の処理は、乾式処理、湿式処理のいずれでも良いが、
例えば前述の空気酸化処理済みの炭素繊維に対して上記
の割合となるようにチタネート系カップリング剤を秤量
すると共に、炭素繊維に対し約10〜20重量%となるよう
に溶剤(メチルエチルケトン、アセトン等)を秤量し、
チタネート系カップリング剤を上記の溶剤に溶解し、こ
れを炭素繊維に均一に噴霧、撹拌することにより行われ
ることが好ましい。上記溶剤の使用割合が約10%以下で
は溶解に不十分であり、約20%をこえるのは不経済であ
る。
The air-oxidation-treated carbon fiber with a titanate-based coupling agent may be treated by either dry treatment or wet treatment.
For example, the titanate coupling agent is weighed so that the above ratio is obtained with respect to the air-oxidation-treated carbon fiber, and the solvent (methyl ethyl ketone, acetone, etc.) is adjusted so as to be about 10 to 20% by weight with respect to the carbon fiber. ),
It is preferable that the titanate-based coupling agent is dissolved in the above-mentioned solvent, and this is uniformly sprayed and stirred on the carbon fiber. If the proportion of the above solvent used is less than about 10%, the dissolution is insufficient, and if it exceeds about 20%, it is uneconomical.

フェノール樹脂としては、フェノール類及びアルデヒド
類を酸触媒下で縮合したノボラック型フェノール樹脂を
用いることが好ましく、成形材料の約25〜50重量%を占
めるように配合される。約25重量%以下では加熱ロール
での材料の混練が困難となり、約50重量%をこえると高
強度の成形材料が得られにくい。
As the phenol resin, it is preferable to use a novolac type phenol resin obtained by condensing phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst, which is blended so as to account for about 25 to 50% by weight of the molding material. If it is less than about 25% by weight, it will be difficult to knead the material with a heating roll, and if it exceeds about 50% by weight, it is difficult to obtain a high-strength molding material.

本発明のフェノール樹脂成形材料は、上記の炭素繊維、
ノボラック型フェノール樹脂、各種の充填材や添加剤、
ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤(約7〜15%)、
及び必要があれば水酸化カルシウム等の硬化助剤(最高
約5%)を配合して混合することにより調製される。
The phenolic resin molding material of the present invention is the above carbon fiber,
Novolac type phenolic resin, various fillers and additives,
Hardener such as hexamethylenetetramine (about 7-15%),
And, if necessary, a hardening aid such as calcium hydroxide (up to about 5%) is mixed and mixed.

このフェノール樹脂成形材料を、例えば射出成形する場
合の条件の1例は、以下の通りである。
An example of conditions for injection molding this phenol resin molding material is as follows.

金型温度:175℃ スクリュー回転数:100rpm 射出圧力:800Kg/cm2 射出時間:30sec 型締圧:45Ton 硬化時間:45sec 〔発明の効果〕 空気酸化処理後チタネート系カップリング剤で処理され
た炭素繊維を含むフェノール樹脂成形材料により、機械
的強度及び摺動特性に優れた成形品を得ることが可能と
なる。
Mold temperature: 175 ℃ Screw speed: 100 rpm Injection pressure: 800Kg / cm 2 Injection time: 30sec Mold clamping pressure: 45Ton Curing time: 45sec [Effect of the invention] Carbon treated with titanate coupling agent after air oxidation treatment The phenol resin molding material containing fibers makes it possible to obtain a molded product having excellent mechanical strength and sliding characteristics.

〔実施例〕〔Example〕

次に、実施例と比較例とを対比しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。
Next, the present invention will be described in more detail by comparing Examples and Comparative Examples.

参考例1:炭素繊維とガラス繊維の特性比較 繊維自体の強度は、炭素繊維が勝っていることが分か
る。
Reference Example 1: Comparison of characteristics between carbon fiber and glass fiber It can be seen that the strength of the fiber itself is superior to that of the carbon fiber.

参考例2:炭素繊維強化ノボラック型フェノール樹脂とガ
ラス繊維強化ノボラック型フェノール樹脂の特性比較 強化材料の強度においては、炭素繊維強化材料がガラス
繊維強化材料に比し劣っていることが分かる。
Reference Example 2: Comparison of characteristics between carbon fiber reinforced novolac type phenolic resin and glass fiber reinforced novolac type phenolic resin Regarding the strength of the reinforcing material, it can be seen that the carbon fiber reinforced material is inferior to the glass fiber reinforced material.

実施例1 〔炭素繊維とフェノール樹脂の接着強度試験〕 (1)ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素質炭素繊維
(東邦レーヨン製品ベスファイトHTA;繊維径7μm、フ
ィラメント数6,000本)の連続糸を円筒の円周方向に均
一に巻き取り、440℃で6時間空気酸化した。この炭素
繊維に対して20重量%のアセトンを秤量し、また炭素繊
維に対し0.5重量%になるように一般式 で表わされるテトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1
−ブチル)ビス(ジ−トリデシル)ホスファイトチタネ
ート(味の素製品KR55)を秤量し、このチタネート系カ
ップリング剤を上記のアセトンに溶解した。
Example 1 [Adhesive strength test of carbon fiber and phenolic resin] (1) Polyacrylonitrile (PAN) -based carbonaceous carbon fiber (Besphite HTA manufactured by Toho Rayon Co., Ltd .; fiber diameter 7 μm, number of filaments 6,000) It was wound evenly in the circumferential direction and air-oxidized at 440 ° C. for 6 hours. Weigh 20% by weight of acetone with respect to this carbon fiber, and set it to 0.5% by weight with respect to the general formula. Tetra (2,2-diallyloxymethyl-1) represented by
-Butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate (Ajinomoto KR55) was weighed and the titanate coupling agent was dissolved in the above acetone.

このカップリング剤溶液を炭素繊維に均一に塗布して、
チタネート系カップリング剤処理済み炭素繊維を作っ
た。
Apply this coupling agent solution evenly to the carbon fiber,
A carbon fiber treated with a titanate coupling agent was prepared.

(2)ヘキサメチレンテトラミンを15重量%含むノボラ
ック型フェノール樹脂(住友ベークライト製0/T−9P)
を、上記炭素繊維との合計量に対し40体積%(33重量
%)となるように秤量し、少量のメタノールに完全に溶
解させた。
(2) Novolac-type phenol resin containing 15% by weight of hexamethylenetetramine (Sumitomo Bakelite 0 / T-9P)
Was weighed so as to be 40% by volume (33% by weight) with respect to the total amount of the above carbon fibers, and completely dissolved in a small amount of methanol.

このノボラック型フェノール樹脂メタノール溶液をチタ
ネート系カップリング剤処理済み炭素繊維に均一に塗布
後、25℃で8時間自然乾燥し、円筒の円周方向に対し垂
直に一個所カットしてシート状に延伸し、5cm×5cm角に
カットした後65℃で8時間加熱乾燥し、繊維が一方向に
配列したプリプレグシートを作成した。
This methanol solution of novolac type phenolic resin was uniformly applied to the carbon fiber treated with titanate coupling agent, and naturally dried at 25 ° C for 8 hours, cut at one place perpendicular to the circumferential direction of the cylinder and stretched into a sheet. Then, it was cut into 5 cm × 5 cm squares and then heated and dried at 65 ° C. for 8 hours to prepare a prepreg sheet in which fibers were arranged in one direction.

(3)このプリプレグシートを重ね合わせ、5cm×5cmの
断面積を持つ圧縮成形型に入れ、スペーサーを用いて厚
さ3.2mmになるように調整し、175℃で20分間かけて加熱
圧縮成形した。
(3) This prepreg sheet was overlaid, put in a compression molding die having a cross-sectional area of 5 cm x 5 cm, adjusted to a thickness of 3.2 mm using a spacer, and heated and compression molded at 175 ° C for 20 minutes. .

(4)この成形品を175℃で8時間加熱処理し、室温に
放冷後、マイクロカッターで加工し、長さ16.0mm×幅6.
4mm×高さ3.2mmの試験片を作成した。なお繊維の配列方
向に長さをとり、配列方向と直角に幅及び高さをとっ
た。
(4) This molded product was heat treated at 175 ° C for 8 hours, allowed to cool to room temperature, and then processed with a micro cutter, length 16.0 mm × width 6.
A test piece of 4 mm x 3.2 mm in height was prepared. The length was taken in the fiber array direction, and the width and height were taken at right angles to the fiber array direction.

(5)この試験片については、ASTM D2344「Standard T
est Method for APPARENT INTERLAMINAR SHEAR STRENGT
H OF PARALLEL FIBER COMPOSITES BY SHORT−BEAM METH
OD」に基づき、ショートビーム法で接着性の評価を行っ
た。
(5) For this test piece, refer to ASTM D2344 “Standard T
est Method for APPARENT INTERLAMINAR SHEAR STRENGT
H OF PARALLEL FIBER COMPOSITES BY SHORT-BEAM METH
Adhesion was evaluated by the short beam method based on “OD”.

試験速度は1.3mm/min、支点間距離は試験片の厚さの3
倍9.6mmとし、試験片を加圧くさびによって試験片の中
央部に荷重がかかるように支持台上に置き、試験を行っ
た。試験結果を、後述の比較例1〜2の結果と共に、下
記第1表に示した。
The test speed is 1.3 mm / min, and the distance between fulcrums is 3 of the thickness of the test piece.
The test piece was placed on a support so that the load was applied to the center of the test piece by a pressure wedge and the test piece was doubled in size to 9.6 mm. The test results are shown in Table 1 below together with the results of Comparative Examples 1 and 2 described below.

ここで、ILSSは次式により算出された。 Here, ILSS was calculated by the following equation.

Pmax:層間せん断破壊したときの最大荷重[Kgf] b:試験片の幅[mm] h:試験片の厚さ[mm] なお、実施例1においては曲げ破壊が起った為、この時
の最大荷重から見かけのILSSを算出した。
Pmax: Maximum load when interlaminar shear failure [Kgf] b: Width of test piece [mm] h: Thickness of test piece [mm] Since bending failure occurred in Example 1, The apparent ILSS was calculated from the maximum load.

接着性の評価に用いられたショートビーム法とは、一方
向繊維強化材料から得られた上記試験片を用いた短い
「はり(ショートビーム)」の両端を単純支持し、中央
に集中荷重Pを加える試験方法である。このとき、「は
り」の断面には曲げ応力とせん断応力とが生ずる。二つ
の応力の成分分布は、試験片の厚さと支点間距離の比
(l/b)によって変化するので、I/bは一定とする必要が
ある。
The short beam method used for the evaluation of adhesiveness means that both ends of a short "beam (short beam)" using the above-mentioned test piece obtained from a unidirectional fiber reinforced material are simply supported and a concentrated load P is applied to the center. This is the test method to be added. At this time, bending stress and shear stress are generated in the cross section of the “beam”. Since the component distributions of the two stresses vary depending on the ratio of the thickness of the test piece and the distance between fulcrums (l / b), it is necessary to keep I / b constant.

繊維と樹脂の接着状態により、試験片の破壊形態は異な
る。つまり、繊維と樹脂の接着力に起因するせん断応力
で破壊が起るときは、層間せん断が生じ、曲げ最大応力
はこれより大きい。このときの最大せん断応力を、前記
式に代入してILSSを算出する。これに対し、実施例1の
ようにせん断応力が曲げ応力より大きい場合(繊維と樹
脂の接着力が強い場合)は、曲げ破壊が起る。
The fracture mode of the test piece differs depending on the adhesion state of the fiber and resin. That is, when fracture occurs due to shear stress due to the adhesive force between the fiber and the resin, interlaminar shear occurs and the maximum bending stress is larger than this. The maximum shear stress at this time is substituted into the above equation to calculate ILSS. On the other hand, when the shear stress is larger than the bending stress (when the adhesive force between the fiber and the resin is strong) as in Example 1, bending failure occurs.

比較例1 (1)実施例1で使用した炭素繊維の連続糸を円筒の円
周方向に均一に巻き取り、440℃で6時間空気酸化し
た。
Comparative Example 1 (1) The continuous yarn of carbon fiber used in Example 1 was evenly wound in the circumferential direction of the cylinder and air-oxidized at 440 ° C. for 6 hours.

(2)次に、実施例1と同仕様のヘキサメチレンテトラ
ミンを15重量%含むノボラック型フェノール樹脂を空気
酸化済み炭素繊維との合計量に対し40体積%となるよう
に秤量し、メタノールに完全に溶解させた。
(2) Next, a novolac-type phenol resin containing 15% by weight of hexamethylenetetramine having the same specifications as in Example 1 was weighed so as to be 40% by volume with respect to the total amount of the air-oxidized carbon fiber, and completely mixed with methanol. Dissolved in.

このフェノール樹脂メタノール溶液を空気酸化処理後の
炭素繊維に均一に塗布後、25℃で8時間自然乾燥し、円
筒の円周方向に対し垂直に一個所カットしてシート状に
延伸し、5cm×5cm角にカットした後65℃で8時間加熱乾
燥し、繊維が一方向に配列したプリプレグシートを作成
した。
This phenol resin methanol solution was evenly applied to carbon fiber after air oxidation treatment, then air-dried at 25 ° C for 8 hours, cut at one place perpendicular to the circumferential direction of the cylinder and stretched into a sheet shape, 5 cm × After being cut into 5 cm square pieces, it was heated and dried at 65 ° C. for 8 hours to prepare a prepreg sheet in which fibers were arranged in one direction.

(3)以下、実施例1の(3)項以下と同じ方法で行な
い、試験結果を前記第1表に示した。
(3) Hereinafter, the same method as in (3) and subsequent steps of Example 1 was performed, and the test results are shown in Table 1 above.

比較例2 (1)比較例1の(1)項と同様にして空気酸化処理済
み炭素繊維を作った。この炭素繊維に対して20重量%の
エタノールを秤量し、炭素繊維に対し0.5重量%になる
ように下記式 H2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3 で表わされるγ−アミノプロピルトリエトキシシランを
秤量し、このシラン系カップリング剤をエタノールに溶
解した。このカップリング剤溶液を炭素繊維に均一に塗
布してシラン系カップリング剤処理済み炭素繊維を作っ
た。
Comparative Example 2 (1) An air-oxidation-treated carbon fiber was produced in the same manner as in (1) of Comparative Example 1. 20% by weight of ethanol was weighed out with respect to this carbon fiber, and γ-amino represented by the following formula H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 was prepared so as to be 0.5% by weight based on the carbon fiber. Propyltriethoxysilane was weighed and this silane coupling agent was dissolved in ethanol. This coupling agent solution was uniformly applied to carbon fibers to prepare carbon fibers treated with a silane coupling agent.

(2)次に、ヘキサメチレンテトラミンを15重量%含む
ノボラック型フェノール樹脂を、上記のシラン系カップ
リング剤処理済み炭素繊維との合計量に対し40体積%と
なるように秤量し、少量のメタノールに完全に溶解させ
た。このフェノール樹脂メタノール溶液をシラン系カッ
プリング剤処理済みの炭素繊維に均一に塗布後、25℃で
8時間自然乾燥し、円筒の円周方向に対し垂直に一個所
カットしてシート状に延伸し、5cm×5cm角にカットした
後65℃で8時間加熱乾燥し、繊維が一方向に配列したプ
リプレグシートを作成した。
(2) Next, a novolac type phenol resin containing 15% by weight of hexamethylenetetramine is weighed so as to be 40% by volume based on the total amount of the carbon fibers treated with the silane coupling agent, and a small amount of methanol is added. Completely dissolved. This phenol resin methanol solution is uniformly applied to carbon fibers treated with a silane coupling agent, then naturally dried at 25 ° C for 8 hours, cut at one location perpendicular to the circumferential direction of the cylinder and stretched into a sheet. , 5 cm × 5 cm square, and then heat-dried at 65 ° C. for 8 hours to prepare a prepreg sheet in which fibers are arranged in one direction.

(3)以下、実施例1の(3)項以下と同じ方法で行な
い、試験結果を前記第1表に示した。
(3) Hereinafter, the same method as in (3) and subsequent steps of Example 1 was performed, and the test results are shown in Table 1 above.

実施例2 〔成形品の機械的強度試験〕 (1)ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素質炭素繊維
(東邦レーヨン製品ベスファイトHTA−C3−S)を440℃
で6時間空気酸化処理した。
Example 2 [Mechanical strength test of molded product] (1) Polyacrylonitrile (PAN) -based carbonaceous carbon fiber (Toho Rayon product Vesphite HTA-C3-S) was used at 440 ° C.
And air-oxidized for 6 hours.

(2)この空気酸化処理炭素繊維に対して20重量%のア
セトンを秤量し、空気酸化処理炭素繊維に対して1.0重
量%の割合になるように実施例1に用いたテトラ(2,2
−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジ−トリ
デシル)ホスファイトチタネートを秤量し、このチタネ
ート系カップリング剤を上記のアセトンに溶解した。こ
のカップリング剤溶液を上記炭素繊維に均一に噴霧、撹
拌して、チタネート系カップリング剤処理済み炭素繊維
を作った。
(2) 20% by weight of acetone was weighed with respect to the air-oxidized carbon fiber, and tetra (2,2) used in Example 1 was used so that the ratio was 1.0% by weight with respect to the air-oxidized carbon fiber.
-Diallyloxymethyl-1-butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate was weighed and this titanate coupling agent was dissolved in the above acetone. This coupling agent solution was uniformly sprayed onto the carbon fibers and stirred to prepare titanate coupling agent-treated carbon fibers.

(3)処理済み炭素繊維を、下記の原料配合剤と配合し
た。
(3) The treated carbon fiber was blended with the following raw material compounding agents.

フェノール樹脂 44.3重量% ヘキサメチレンテトラミン 6.7 〃 炭素繊維 44.3 〃 アスベスト(注1) 4.4 〃 カーボンブラック(注2) 0.5 〃 (注1)比重2.45、水分含有率2.0〜3.0%、 表面積60m2/g、直径0.025μm (注2)平均粒子径24μm、比表面積125m2/g、揮発分
1.1% (4)この配合物を混合し、加熱ロールを用い常法に従
って処理し、成形材料を得た。
Phenol resin 44.3% by weight Hexamethylenetetramine 6.7 〃 Carbon fiber 44.3 〃 Asbestos (Note 1) 4.4 〃 Carbon black (Note 2) 0.5 〃 (Note 1) Specific gravity 2.45, Moisture content 2.0-3.0%, Surface area 60m 2 / g, Diameter 0.025μm (Note 2) Average particle size 24μm, specific surface area 125m 2 / g, volatile matter
1.1% (4) This compound was mixed and processed by a conventional method using a heating roll to obtain a molding material.

(5)上記の成形材料を常法により成形し、得られた成
形品について、JIS K−6911により機械的強度を評価し
た。又、摺動特性は鈴木式摩擦摩耗試験機により次の試
験条件下で測定した。
(5) The above molding material was molded by a conventional method, and the resulting molded product was evaluated for mechanical strength according to JIS K-6911. The sliding characteristics were measured under the following test conditions with a Suzuki type friction and wear tester.

環 境:室温、無潤滑 荷 重:8Kgf/cm2 周 速:0.2m/sec 相手材:S45C 得られた結果を、後記の比較例3と共に下記第2表に記
す。
Environment: room temperature, unlubricated load: 8 Kgf / cm 2 peripheral speed: 0.2 m / sec Counterpart material: S45C The obtained results are shown in Table 2 below together with Comparative Example 3 described later.

比較例3 (1)実施例2の(1)項により、空気酸化処理済み炭
素繊維を得た。
Comparative Example 3 (1) According to the item (1) of Example 2, an air-oxidation-treated carbon fiber was obtained.

(2)上記処理済み炭素繊維に対して5重量%のメタノ
ールを秤量し、処理済み炭素繊維に対して2.0重量%の
割合になるようにγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ンを秤量し、このアミノシラン系カップリング剤を上記
メタノールに溶解した。このカップリング剤溶液を、炭
素繊維に均一に噴霧、撹拌して、シラン系カップリング
剤処理済み炭素繊維を作った。
(2) 5% by weight of methanol is weighed with respect to the treated carbon fiber, and γ-aminopropyltriethoxysilane is weighed so as to have a ratio of 2.0% by weight with respect to the treated carbon fiber. The coupling agent was dissolved in the above methanol. This coupling agent solution was uniformly sprayed onto carbon fibers and stirred to prepare silane coupling agent-treated carbon fibers.

(3)以下、実施例2の(3)項以下と同じ方法で行な
い、試験結果を前記第2表に示した。
(3) Hereinafter, the same method as in (2) and subsequent steps of Example 2 was carried out, and the test results are shown in Table 2 above.

実施例2の機械的強度は、比較例3に比し明らかに改善
している。又、摺動特性も、炭素繊維とフェノール樹脂
の接着力が向上したため摺動時の炭素繊維の離脱が減少
し、改善されたものと考えられる。
The mechanical strength of Example 2 is clearly improved as compared with Comparative Example 3. Further, it is considered that the sliding property is also improved because the detachment of the carbon fiber during sliding is reduced because the adhesive force between the carbon fiber and the phenol resin is improved.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】空気酸化処理およびチタネート系カップリ
ング剤処理されたポリアクリロニトリル系炭素繊維、ノ
ボラック型フェノール樹脂及び硬化剤よりなるフェノー
ル樹脂成形材料。
1. A phenol resin molding material comprising a polyacrylonitrile-based carbon fiber that has been air-oxidized and treated with a titanate-based coupling agent, a novolac-type phenol resin, and a curing agent.
【請求項2】フェノール樹脂成形材料中、空気酸化処理
およびチタネート系カップリング剤処理されたポリアク
リロニトリル系炭素繊維が約5〜65重量%用いられた特
許請求の範囲第1項記載のフェノール樹脂成形材料。
2. The phenol resin molding according to claim 1, wherein about 5 to 65% by weight of polyacrylonitrile-based carbon fiber treated with air and treated with a titanate coupling agent is used in the phenol resin molding material. material.
【請求項3】空気酸化処理ポリアクリロニトリル系炭素
繊維が約400〜480℃の温度で空気酸化されたポリアクリ
ロニトリル系炭素繊維である特許請求の範囲第1項記載
のフェノール樹脂成形材料。
3. The phenol resin molding material according to claim 1, wherein the air-oxidized polyacrylonitrile-based carbon fiber is a polyacrylonitrile-based carbon fiber air-oxidized at a temperature of about 400 to 480 ° C.
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