CPS樹脂成形材料の特性

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近年,工業部品の性能向上小形軽量化に伴い･耐熱性,電気,楼械的矧生にすぐれた咤汗榊料力傾く要望 されている｡ 筆者らは,これらの要求を満たすため全く新しいタイプのCPS樹脂成形材料を開発した｡ この材料は,耐熱性,耐アーク性,耐衝撃性などにすぐれた性能をもっている｡

1･緒

口 現屯電気絶縁材料として,フェノール,エポキシ,ジアリルフ クレート成形材料およぴポリエステルプリミックスなどが使用され ている｡フェノール成形材料は,最も古くから研究され,最も広範 囲に使用されているが,耐熱性,耐アーク性などに欠点があり,こ れらの性能向上が要望されている｡またエポキシ,ジアリルフクレ ート成形材料およびポリエステルプリミックスにも表1のような欠 点があるため,これらの用途は限られている｡筆者らは,欠点の少 ない最も適した樹脂(シデカレジン)を開発した｡このシデカレジン′ は新形の合成樹脂でわが国はもとより,外国でもいまだ工業化され ていることを聞かない新材料である｡この樹脂をベースとし,ガラ 図1CPS樹月旨成形材料の成形品

/へ＼レ/￣`-)冒CH‡C--Cし=√￣一〉′￣､∴∴′〃〃〉【′､√

()〔B〕 図2 _{シデカレジンの分子末端国} 〔Aト･ 二り‥′ヽ†ヘユ｢′小 50 30

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11〔〉 120 13しI i■⊥此 図3 _{シデカレジンの触媒,} 11り 11r)iう0.5 :1｢. 1訓 1〔)0 1:■ご 1∴′ 1いL二三ノ0.51了 温度とゲルタイムの関係 日立化成工業株式会社山崎工場 ス徽維を補強剤として用いることにより,耐衝撃性,耐熱性,耐ア ーク性などにすぐれた性能をもたせることができる｡ 以下,この材料の成形性,特性について概説する｡

2.シデカレジンについて

CPS樹脂成形材料のベースとして用し､るシデカレジンは,常温で 固形の樹脂であり,表2のような一般特性をもっている｡また図2 に示すような構造を分子末端に数多くもつ一種のかノ}エステ′L樹脂 であるため図2の〔A〕と〔B〕の二重結合が,ラジカ′し触媒の存在下 におし､て,共重合する性質をもっている｡したがって,シデカレジ ンほ,従来のポリエステル樹脂のように,スチレンやジアリ几フグ レートモノマーなどのような架橋剤を添加しなくても,ラジカル触 媒を添加し,加熱することによって硬化させることができる新しい 自己共重合形樹脂である｡ シデカレジンは,その用途,目的によって,種そのラジ■ヵル触媒 を捷用することにより,その硬化性を調整することができる｡表3, 図3はそれぞれの代表的な触椎による与∫′ンキイムを示したものであ る｡ 蓑1 各種環形材料の特長とウこ点 成 形 _{材 料 特 長} `･■ キ ルl安帆特性が平均Lている ニ ニご キ シ ソ _アリ ル フ タ レ ート デリエステルプリ ミックス 高絶縁性,環 形 性 高絶縁性,館 野手 性 高衝撃性,安 価 耐｢- -性,耐 熱 性 熱軟化性,貯穣安宅性 高 れ吼 離 率 佳 作業性.咤平手性.貯碩安宅性 袈2 シ _デ カ レ _ジ ン 性綻 特 性 _項 Fl 軟 化･さえ _し球 環 法､･ 色 相(USロ∵ン色相､ 酸 _街 比 延･､25℃､･ 特 性 85､95℃ lVⅥ'r上 _下 25 以 下 1.225 表3 _{シデカレジン′の触媒とゲルタイム} 触 媒 添 加 量 ペンゾイルパーオキシド(50%ペース t-プチノレバーベンゾニート ジキュミルヒドロパーオキシド ジ¶t-プチ′レミ一升キシド キュメソヒドロパーオキシド DCP _{O.5プg＋T】∋PB O.5%} DBP _{O.5プ言＋TBPB O.5%} CHP _{O.5プg＋TBPB O.5%} い _2% 1% 1%-1プg l% 略 _{号∼110℃120℃140℃} CT-1 TBPB DCP DBP CHP 4′12′′1′08′′ 4′53‥ 8ノ06'′ 9'28り 9′30′′ 1′23′7 150℃160℃ 47′′ 2'00′′ 5′13′′ 4′30′′ 1′37′′ 1′33′′ 1′11′′ 2′28′′ 1′43'′

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0 1 2 3 4 5 6 7 さ 9 川 1112 戊 那1 い三 =【 図6 CPS樹脂成形材料の成形条件と不溶化率との関係 前述のシデカレジンをベースとし,ガラス繊維,無擬質充てん剤 を配合してCPS樹脂成形材料を製造した｡以下この成形材料の諸特 性について述べる｡

3.CPS樹脂成形材料の成形条件と特性

3.1成 形 条 件 成形品の特性が,成形条件でかなり左右されることは周知の事実 である｡ここでは,機械的,電気的性質として,曲げ強さ,熱時硬 度,溶剤不溶化率,収縮率,耐電圧について述べる｡ 曲げ強さ,収縮率,耐電圧に対してはJISK6911試験法で行ない, 熱時硬度としては,曲げ試験片を金型から分解後,10秒後の/ミーコ ール(936形)硬度を測定した｡溶剤抽出率に対しては,曲げ試験片を 粉末とし,60メッシュ以下の粉末試料2gをとり,恒量とした円筒 ろ紙の中に入れて,アセトン120gで,20時間軸出し不溶化率を求 めた｡ 0.6 ‡斗 0.5

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014(l℃ 01 2 3 4 5 6 丁 さ 910111213 成 汗乙 咋 胃(nli■1) 図7 CPS桂川旨成形材料の成形条件と収縮率との関係 (≡＼ンご±り二■控 1TO‥し二｢__一･-｢ざ托OCc

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さ 1ロ 】i■≡(【∴≡:1) 1ミー)ウc _■ヽ 15 15rバ 因9 CPS樹脂成形材料の環形品の厚さと成形温度, 成形時間との関係

不溶化率(%)=漕軍票†計×100

成形条件と曲げ強さを図4に,熱時硬度を図5i･こ,アセトン不溶 化率を図るi･こ,収縮率を図7に,耐電圧を国8に示した｡成形圧力 は200kg/cm巳一定とした｡ これらの結果からみると,横根的,電気的性質ともiこ,高温で長 時間成形したほうが良好な値を示している｡一方,収縮率であるが, 高温成形および長時間成形のほうが大きい値を示している｡ 同じような試験を成形品の厚さと成形条件との関係で表わすと図 9のようになる｡ 3.2 成 形 方i去 CPS樹脂成形材料は,フェノー′レ成形材料などと同じような成形 方法で成形できるが,次のような点に注意が必要である○ (1)予備成形および予熱 大形の成形品や形状の複雑な成形品の場合にほ,予備成形およ び予熱をしたほうがよい.｡また,予熱によって成形時間の短縮が 可能である｡予熱方法としては,高岡波子那ミ最もよく,70∼100 ℃が適当である｡

826 _{昭和43年9月} 蓑4 CPS樹脂成形材料の一般特性 止 評 [B 項 能 仙エ 衝劫引重か絶絶句刊砲休講請比攻或耐熱 強強親戚 .nノ 禦げ 縮 張 常煮ク た抗抗一 転抵 緑綬ア ､縁 ラ 積 電 形 ** *** **** ン耐 キ 抗 損 芭電体 水 収 縮 熱 変 形 温 * * * 榊 梯 科 料 さささささ酎齢性性力率率失重率率性料 沸 グ 度 単 _位 kg･Cm/cm2 kg/□1m2 kg/mm2 kg/mm2 ロックウェルM Mn M∫i 秒 滴 kV/m皿 Mn-Cm % ク/ /ク ℃/2b ℃ DIN滴下法,電極間4mm, 耐トラッキング区分はKA3C DC 500V AC l,000V _l九1Hz AST入4-D▼648 滴下液0.1% 17′し22 7∼10 2.0∼4.0 12′､16 100∼110 >1.0×107 >1.5×105 ≧130 >101 ≧14 1.5×109 5∼6 0.02-0.05 1.80∼1.85 0.08∼0.10 仇5∼0.7 >200 >200 特 NH4Cl印加電圧380V 性(2)成 形 温 度 成形温度は金型の大きさ,構造,プレス加圧条件などによって 多少異なるが,一般的にいえば150∼165℃が適当である｡通常, 厚内,形状の複雑なものほど比較的低温のほうがよい｡ (3)成 形 圧 力 圧力は低圧の50kg/cmヨから成形できるが,一考如こは150∼200 kg′ノ′cm2がよい｡ガス抜きの必要はなく,型締め時間は30∼50秒 がよい｡ (4)成 形 時 間 薄肉の成形品や小形成形品の場合には,1∼3分で十分である｡ 大形成形品の場合には,図9から求めた成形時間を適用すること ができる｡ (5)金 型 金型は,一般の成形材料と同じ金型でよいが,複雑な成形品で ほ･クロムメッキした金型のほうがよい｡外部離型剤としてほ, シリコーン,カルナパワックス,ステアリン酸系のものがよい｡ (6)冷却 プ レ ス CPS樹脂成形材料は,熱変形温度が非常に高く,冷却プレスは 必要なく,成形品をとり出すことができる｡ 3.3 一 般 特 性 表4は一般特性を示したものである｡この表の値は3.2成形方 法によって成形したものに対して測定されたもので,*印以外ほJIS K6911によった｡ 3･4 _{CPS樹脂成形材料と他の成形材料との特性比較} CPS樹脂成形材料の特性を他の成形材料,たとえばフユノー∴⊥ (ガラス短繊維),ジアリルフクレート(ガラス短繊維＋ミネラル), エポキシ(ミネラル)成形材料の特性と比較した｡ 3.人1寸法変化率 機器の精度などから考えると,成形品の寸法変化率は,できる だけ少ないことが望ましい｡図10は,高温加熱による寸法変化率 を他の成形材料と比較したものである｡成形後24時間後の寸法 に対する各サイクル後の変化率で示し,1サイクルを120℃/8b -25℃/16bとした｡ 図10からCPS樹脂成形材料は,フェノール,エポキシ成形材 料と比較して非常に少なく,ジアリルフクレート成形材料とはぼ 同程度であり,精度を必要とする成形品に適した材料である｡

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二■50爪￣ 抑 nハ 却 1■H 図13 各種成形材料の体積抵抗事と温安との関係 1け ∵､､･､こ

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､-､〔 >＼-7ノ ー＼--デキニ 23 5l￣一 郎 120 15し) _{1さし〉2糾} いこ､ 図14 各種成形材料の絶縁抵抗と法要との開拓 10 8 6 4 2 ｢)き苧【ゴ岩慧望 ー■--■■■■■■■■■---■ ＼ --二し11jトナ三･冊ノ締亨-ナj-i ￣---■■･･･-･･■.T r?一.ノ ーー▼ ･ 0 2 5 10 15 茅∴埠咋Fぎi】(il 図15 _{フェノールおよびCPS樹脂環形材料の} 煮沸時間と絶縁抵抗の開拓 を図13に,絶縁抵抗温度特性を図】4に,煮沸捌ヒ特性を図15に 示した｡その結果,CPS樹脂成形材料ほ,高温においてもその絶 縁性は,ジアリルフタレート成形材料とほぼ同等であり,フェノ ール成形材料と比較すると非常にすぐれている｡煮沸劣化特性に おいても,フェノール樹脂成形材料よりすぐれている｡ (2)誘 電 特 性 電気絶縁材料の誘電特性は,使用機器の性能を左右する重要な 因子であって,誘電体損失,誘電率の小さいこと,外的条件たと えば,温度や周波数の変化に対して安定した値を示すことが必要 である｡図1るは誘電体損失を,図17は誘電率の温度特性を,囲 18,19は,その周波数特性を示したものである｡ CPS樹脂成形材料は,フェノール成形材料よりすぐれている が,ジアリルフクレート成形材料よりやや劣っている｡ 3.4.4 耐 熱 性 耐熱性は,JISK6911の試験や機械的,電気的性質の温度特性で 評価できるが,加熱減量によって,さらに評価することができる｡. 図20はCPS樹脂成形材料の各温度における加熱減量を,図21は 各種成形材料の200℃における加熱減量を示したものである｡ CPS樹脂成形材料は,180℃まではその減量は1%ぐらいであ りエポキシ成形材料のほうが,ややすぐれている｡けれども,ジ アリルフタレート成形材料より,はるかにすぐれていることがわ かる｡ 0.3 ÷′0.2 三≡ :±±

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60 103 眉 沌 _故(Hz) CPS樹脂成汗手打軍i ジアl=し?タレ￣ 10仁 図18 _{ジ7リ′レフタレートおよびCPS樹脂成形材料の} 誘電体損失と周披数との関係 15 掠10 珪卓 だ ₅

4.結

口 工業部品の性能向上,小形軽量化に伴い,耐熱性,電気,楼械的 特性にすぐれた成形材料が強く要望されている現在,新しい材料と 缶三=:=三 0一---4CPS断脂成形柑科 △ごノアリル7タレート 60 10ユ 屈沌怒(H7) 10与 囲19 _{ジアリル7タレートおよびCPS樹脂成形材料の} 誘電率と周波数との関係 ( 2.0 彗 Ⅱミ頭 賓1･0 0 0-0-0-0-0-0-C200℃ ｡_一･-0-○一0-0-0---一一180℃ ｡一0-0-0-0-0-0150℃ ｡_｡_0_0-0-0-0130℃ 1 2 3 4 5 ･6 時 間(日数) (50￠×3t試験片) 図20 CPS樹脂成形材料の各温度における加熱減量 827

828 _{昭和43年9月 日 立 評}

_論

して開発したCPS樹脂成形材料こついて,その成形法と特性につ いて述べた｡￣卓￣なわち,成形法については,成形温度150∼160℃, 成形圧力150∼200kg/cm2,成形時間は,成形品の厚さによるが, 薄いものでは,1∼3分,また,型締めほ,30∼50秒が適当である｡ 性能的にほ,耐衝撃性,耐熱性,寸法変化率,耐アーク性,絶縁性 などにすぐれた特性をもっている｡特に,耐衝撃性,耐熱性ほ,現 在市販されている成形材料の中では最もすぐれている｡ 本研究にあたりご指導をいただいた,日立化成工業株式会社本社 鶴田部長,下館工場,森主幹研究員,山崎工場,古賀部長に深謝す るとともに,ご協力くださった検査課関係各位にお礼申しあげる｡

鵬

tル 登録実用新案第559086号 エ

新 案

ベ 直流ニレベータの速度制御としてワードレオナートー回路を用い, その発電機の界磁巻線にそう入した速度指令用可変抵抗をプログラ ム制御する｡そして滞速時に:三この可変抵抗を目的着床面からの距 離iこ応じて増加させるが,滅速特性は過渡特性のために運転階床間 数が相違すると運転特性が一致しなくなる｡この考案ほ運転階床間 数が異なっても速度特性が一致するようにしたものである｡ 図1は本案の一例を示す回路図で,加速時･:ま可変抵抗凡を順次 減少し,減速時は順次増大していく｡そこで運転陪床間数が多い(た とえば2階床以上)場合には図2A曲線のように制御されるけれど も,運転階床間数が少ない(たとえば単階床)場合には図2B曲線の ようになる｡こ九は単階床運転では過渡特性のた娃)に減速開始付近 で長階床運転時よりも速度が高くなり,減速終了付近でほ急激な回 生制動によって速度は逆に低くなるからで,停止付近でほ低速運転 区間が長くなる｡ このために運転階床数の差異に起因する速度特性の変化による着 床誤差を減ずるにはすべての運転において停止寸前に低速運転を要 し走行所要時間が延び運転能率が低下する｡ 本案は加速終了前にエレベータが運転すべき階床間数を予知し, 加速終了.時にレオナード発電楼の励磁電流を同一条件において多階 床間運転時に流れる電流よりも捕ずるように補助抵抗凡を界磁巻 線にそう入するようにしたものである｡すなわち接点Cほ短階床運 転時のみ開放するのてあろ【. 15 京10 蛸 賓 〇 0

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○一･･････-･･---･-････一一一￣￣￣ ==岩 第50巻 第9号 /ジアリル7タレ【ト CPS醐旨成形fj￣糾 ロエポキシ 1 〇 10 15 20 25 30 暗 州 ぐH数) (50￠×3t試験片) 図21各種成形材料の20()℃における加熱減量

紹

介

渡 辺 _{昭 則･犬 壕 績}

制

御

装

置

左記操作によって短階床運転時には減速指令が下げられ,運転階 未聞数が異なっていてもその速度特性をほぼ一致させることができ るニ _(渡辺) 1そハ R己 図 1

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