1. No category

d78.る32′32:る21.315.引る.9
U.D.C.
フェノール樹脂成型材料CP-68Nの特性
Characteristics
of
Moulding
Phenolic
the
樋
内
容
口
英
l-iidetakc
Higuchi
梗
CP-68N
Compound
俊*
雄*
田
ヽ了oshio′raguchi
概
耐熱性,低収縮性を必要とする機器の材料として,従来市販のPM-141にまさる材料の要求があり,
この目的を満たすためフェノール樹脂および基材について種々検討を試みた｡その結果,超低収納性を
有し,かつ加熱時の収縮率も′トさくまた加熱減量率も小さい材料を製造することができた｡
CP-68N
第1表
1.緒
の
特性
日本工業規格
フェノール樹脂成型材料(成型材料)は電気絶縁用材料
項
能
l性
目
PM-141;PM-113
として古くから使用してきている成型材料であるが,成
耐
型収縮率,および成型品の高温処理による収鮪率(加熱収
絶縁抵抗〔■煮沸後)
誘-.に正接
ふくれのないことを必要とする場合がある｡このような
‥と
の 軸…
機 質 基 桐威
目的にほ通常アスベスト,石粉な
材
料を用いておおよその目的を満たしていたのであるが,
低収縮性を必要
度向上に伴い特に耐熱性か
機器の
とする要
が生じてきた｡CP-68Nほこの日的な満たす
ため新たに製品化した成型材料であって,成型品を高温
104以｣二 10B以上
〔M⊂!〕
1×102∼1×104
102以上
4ヘノ6
t/kg/′lTrn12〕
引張り強さ
しkg′′/mIュドJ
熱
性
吸
水
量
を有しているた
1.6∼1.8
〔kg-Cm.′tm2)
12一､-18
180∼190
(OC)
5∼20
(mg/100cmり
0.05∼0.25
(%〕
熱膨脹率
at190つC(%)
(gノ′cⅡ18〕
度
密
2.5′〉4.5
〔1{g′′/mm2ノ
耐
5.5以上
6∼7
曲げ強さ
圧縮強さ
1以上
125′､､ノ160
atlMc(′10 ヰ_〕
雪質 値
8以上
2×10ヰ∼2.5〉く10￠
atl九Ic
衝
3.5以上
(M￡21
成型1師循率
で使用しても加熱による収縮がほとんど見られないと
いう特長を有している｡このような特
態1
絶縁抵抗〔常
縮率)がすくなく寸法的に安定しているほか加熱による
15/､･一18
しkV/′mInノ
l･.
0.33∼0.5
1.7∼2.3
1.85∼1.87
1.25
∼1.4
2.3∼2.8
カサ張り係数
め通信機器材料として利川皮の大きい材料であるからそ
の二,三の特峠について
介し使用上の参考としたい｡
CP-68N
第2表
の標準成型条件
成
2.一般特性と成型条件
ス
条
件
温温
ん高温時き力
鉱物質を基材とするものであるから,すでに報告されて
装最塾型抜
たCP-68Nの一般性能を舞1表に示す｡なおCP-68Nは
料型
って試験し
材金離成ガ成
主として日本工業規格(JIS-K｣;705)に
型
いる高周波用成型材料CP-60N(1)と同じく機械的性能は
摘要(1)
tは成型厚み(mm)
(2)成型徳度(gノ/cIT18)は1.85∼1.87とする
成型条件に左右されやすい傾向にある｡したがって,木
材料に適する成型条件を用い,かつこの条件を十分に管
た結果を弟3表に示す｡耐熱性は表の値が示すように
理して成型品を造ることが必要である｡Cfし68Nに適す
る成
PM-141の1800C2時間を十分満足している｡
条件ほ弟2表に示してある｡
CP-68Nの特長とする耐熱性および成型収縮
ほ第】
表に示すようにすぐれており,機械的性能もPM-141,
3.1肉薄成型品の高温耐熱性
弟3表に示す耐熱試験
果ほいわゆる標準条件での値
PM-113の性能をほぼ満足している｡電気的性能はおお
であるからこれを実
応用するときは,成型品の形状,
よそPM-112程度の値を示し,特に耐電圧,誘電正接が高
寸法,肉厚,埋込み
の有無などによって,いくらか
性能であるから耐熱性および高度の低収縮性を必要とす
ことなることが予想されるので肉薄品と肉悍品とに分け
る高級絶縁材料としての使用に好適である｡以 F際準試
て耐熱性を比較検討した｡はじめに,策1図に示すよう
扱および応用言訊
に比較的肉薄でありながら耐熱低収縮性を必要とする真
果を例にとり性能の一端を紹介す
空管口金ソケットベース成型品を対称として骨材料の好
る｡
適条件で成
3.耐
熱
性
し,溶融はんだ浴槽(230∼2350C)内に,そ
の底部(埋込み金具側)および上部を約5mm程度10秒
JIS-K-6705の耐熱試放法に準じ150∼2000Cで求め
間漬け,2分間気中にとり出し,ヒビ割れ,ふくれなど
*
を調べ,ふたたび10秒間処理するという高温加熱
日立製作所多賀工場
験を
昭和34年7月
第3表
絶縁材料特集号
耐
熱
験
試
果
結
第2集
日立評論別冊第31号
行った結果を弟4表に示す｡肉薄部(1∼1.5mmt)は表
に示すように肉厚部(3∼3,5mmt)に比べて,いくぶん
早く処理の影響を受けるようであるがこの現象ほいわゆ
る肉薄による吸熱量が大きいためかと推察される｡
なお,表に示す処理の影響はCP-68NもPM¶141も
大差なく,いずれも比較のため行った有機質基材成型材
料iこ比べて良好である｡
3･2
肉厚成型品の高温耐熱性
電気器具部品中には,成型時に数多くの金属月･を並列
または放射状などに並べて成型したものを加熱処理する
か,またほ直接ないし間接的にほんだ処理を行う場合が
ある｡従来比較的小物で直接はんだ処理を行った場合に
はアスベストを基材としたPM-141が好適とされてい
2亡一
た｡今回実験した比較的肉厚で大形(約100mm￠)部
品の高温処理(190∼2150C,2∼2.5分)結果ではほかの
材料では熱膨脹による成型狂いを生じ使用不可能であっ
たがCP-68Nではこのような短所が見られず十分使用す
＼4ク
ることができた｡
//
ノダ≠■
､≒も
斗
も
ヽ＼
4.収
ヽ
1
凪
u
ノ
"
率
4.1成型収縮率
凹
S､
縮
q)
成型収縮率は使用する樹脂の性質と充てん材および成
ノ〃′
き≒
型条件(2)(3)などに影響を受けるものであるといわれてい
る｡一般に使用する樹脂については低濃縮樹脂より高濃
縮樹脂(4)のほうが,レゾール形樹脂よりノボラック形樹
縦断面および底部を示す｡
第1図
画:空管口金用ソケットベース略図
第4表
脂のほうが収縮しにくく,有機質基材より無機質基材(5)
(6)のほうが収縮しにくい｡また,
真空管口金用ソケットベース
材を多く使用した成
型材料一換言すれば樹脂含有率の少ないものほど低収縮
による耐熱劣化試験結果
性といわれている｡成型条件について見るときは離塾温
度の高低がそのまま収縮率の大小を示している｡
1サイクル
異常
異常
なし■ なし
賢哲l慧讐
悪習l慧警
悪習l賢警
2サイクル
同上
同上l同上
3サイクル
同上l同上
同上
同上!同上
底ぶ
同上芦同上くれ
忘ずふ
4サイクル
ふくれ
同上
底ぶ
このように成型収縮
は多くの要因によって生成しそ
くれ
の値もかなりの差があるが弟2図に示すよ
同上l同上
条件で求めたCP-68N
底ぶ
くれ
叫誓錘上l 示
5サイクル
同上l同上=司上l同上
6サイクル
同上!同上‖司上!同上i同上l同上同上
夫.ノ
に
標
の収縮率は各種の成型材料に比
ベてきわめて少ない｡なお,成型条件の影響をやや
に検討するため,弟5表に示す成型条件を用いて各種成
同上l同上恒七宝ぞ封同上
同上l同上
備考‥ はんだ液漬け10秒後気中放置2分間を1サイク′しとする｡
型材料を成型したときの収縮
を求めると弟3図のよう
になる｡図に示すように成型収縮率は温度とともに上昇
するがCP-68Nの場合にほその増加量が少なく高温に
おいても0.2%以下である｡
註)
潤豊彗■d瑳
4.2
∬
加熱収縮率
成型品を熱処理後寸法を測定すると,加熱処理前より
〃
寸法が小さくなっている｡この現象を一般に加熱収縮と
〃
名づけ,成型収縮率の小さいものほ加熱収鮨率も小さい
Cβ-こ視γ
β牲′(〝
β!r.㍍/
(原空)(警色プ
′ちしJ･/
(買空ノ
月･裾ヴ
(栗色)
9∼138C
成形時の室温
測 定 室 温13∼150C
第2図
成型
標準成形条件における成形収縮率比較結果
のが普通である｡この加熱収縮は一般に組織のち浄化に
伴う容積変化(2)といわれ,成型収縮と同様,寸法精度を
そこねたり,変形,ひび割れなどの原因となるからあま
り大きなものは好ましくない｡
フ
ェ
ノ
ー
第6表
成型収縮率比較各種成型条件
第5老
特性
の
ル樹脂成型材料CP-68N
熱
加
第7表
条
型
成
収
CID
率
縮
PM-111
PM-143
PM-141
CP-68N
件
(黒色.)
〔黒色)
CID
CID
(_黒色〕
C
I
D
忘)榔璧婆副濠
L
0.50
O.0510.15
0.75
0.50iO.75
(%)
0･85lO･63
0.88
∴:∴:ミ;:
〃汐
r/すの
､､三三-､二･二
托:A%は成型収願事,B%は成型収縮率+加熱収縮率を示す｡
C,Dはそれぞれ冷却分解および高温画分解をィミす｡成型時
成型最高温度ほ)
r)和ま範型温衷ほノ
第3同
年温20∼27ロC∴測定室温20∼250C
12∼150C
成型時室温
測定室温
13∼160C
各種成型条件と成型ユー 摘i;率
(芭副整容意じ只
(ノJ
▼･/
∫〃
細
討酎巴
漂慄儒
〃
･/
〃り竹‖作
用用例
≡一
∵
〃
樹優姿雇員
即
加熱時開
加熱温度
択11定辛温
粛
加熱的間
川)
第5図
100±10C
加熱限度
測定弓ミ温
須4図
0.65
山
100±10C
20∼25qC
高温直分牒机こよって製作した
試験片の加熱収縮率
20∼250C
冷却分解して作製した試験片
の加熱収納率
鹸片を成型し成型収締率を求めたのち,試験什を100±l
Oしの槽内で4,16,40,88時間加熱し,その後これを気申で
約1時間放冷してから室温のCaC12入りデシケ一夕に約
(望甘悪害意コ只
まず,第る表の.成型条作で10×10×120mmの収縮試
nU ィ斗
クJ
∧〃レ
バ〕
ゥこ
7′
〟い
16∼24時間放潰して収縮率を求める｡成型収縮率を含め
だ
加熱時問
た加熱収桁率を舞7表に,加熱収縮率を弟4,5図に示
す｡同
加熱温度
測定室温
な方法で,130士20Cの楢内に一応夜加蘭処理し
たのち,約1時間放冷してから室温のCaC12入りデシケ
第6図
比べて加熱収蘭率も少なく寸法安定性にすぐれている｡
な お 同様 な
法に よ
hソ
川)
130士20C
10∼140C
標準成型条件の曲げ強さ試験片
による加熱収縮率
一夕に約16∼24時間放置することを1サイクルとして加
収縮率を求め第d図に示す｡
弟4∼6図からわかるように,CP-68Nはほかの材料に
占首
このような測定方法を用いてみてもCP【68Nは最も
少ない収縮性を示している｡
20mm角試験片を川いて,縦
5.加熱処理と機械的性能
横,高さ(成型直圧面を基準とする)について成型品中央
部を測定した結果は弟8表に示してある｡
一般の
気器具部品として,瞬間的またはやや持続的
昭和34年7月
第8表
材料特集号
第2集
日立評論別冊第31号
標準成型条件の圧縮強さ試験片に
よる加熱収縮率(%)
(へ臣､阜著わ瑚m十遍
備考
加熱温度130±2コC
掛1定温度10∼140C
第9表
フェノール樹脂成型品の162時間
加熱により強度が10%低下する温度
曲げ強さ(8C)
レ
の
木布
粉
入
ー
イ
マ
値(二OC)
第8図130士20C加熱処理と曲げ放さとの関係
み
り
ド
入
り
カ
入
り
アスベスト
撃
り
入
コ
衝
入
り
雷鳥〓わ思鯉噌出
此…刷
書箋}モ
欄…甜
加熱温度
r℃)
第9図130土20C加熱処理と圧縮強さとの関係
第7岡
フェノール樹月旨成型品の162時間
加熱による衝撃値変化
温まで放冷して求めたそれぞjtの結果ほ第8,9図に示し
これらから見ると,100∼1300Cで3∼6昼夜加熱処理
した場合の曲げ強さ,圧縮強さなどの機械的強度は,材料
によって異なるが,いずれも強度変化が認められない｡
る･成型品の加熱減量率
ノボラックおよび酎ヒ樹脂の加熱減量特性について
に成型品が加熱される場合には,通常100∼130〇C(7)とい
ほ,鶴山(9),横山(10),井内(11)らが程々明らかにしてお
う程度の温度では機械的強度の低下は少ない｡たとえば
り,これらより推察すると加熱によって成型品から逸敬
162時間加
で,曲げ強さ,衝撃値が10%低下する温度
する揮発分は,吸着水分と未反応フェノールおよび低反
は,弟9表(8)に示す温度とされ,またフェノール樹脂成
応体のようである(加熱温度が2300C以上となると熱
型品の162時間加熱処理による衝撃値の変化ほ策7図(8)
分解し,急激に減量
のようになるといわれている｡
量率の大小は,前に
さきにも述べた100∼1300Cの温度ほ,成型品の使用後
に生ずる寸法変化を少なくするた捌こ行う加
処理
た成型収縮率,加熱収縮率,加
掛こよる機械的強度変化(12)などと密接な関係を有し,
の
温
度でもあるからこの温度でCP-68Nによる成型品を処
理したときの機械的強度の変化を
ほ増加する)｡したがって,加熱滅
フェノール樹脂成型材料の場合にほ,加熱減量
の少な
いものほど一般的に熱安定性に富むといえる｡
めてみた｡第】0表
弟10,】l図はCaC12デシケ一夕内に約2昼夜処理した
は100±10Cで88時間加熱処理した曲げ試鹸片を常温で放
試験片重量を測定したのちこれを100士lOC,130士20Cの
冷したのち
温度で一定時間加熱処理を行い,気中放冷後約2∼4時
めた曲げ強さである｡また,130±20Cで
148時間加熱処理した曲げ試験片およ
び 匠縮 試
片を常
間CaC12デシケ一夕内で処理してその
め無処理
フ
ェ
ノ
ー
ル
樹 脂 成 型 材料CP-68N
の
特 性
叔7
勃7
′空川〃
榔咽壁裏口荷
脚
脚
第10図
熱 減 竜 率
100±lOC加
♂
Z♂
〟
J郷
∠免7
∠視7
温
15∼19ロC
測定室温
第12図
(竺
加熱温度と線膨脹率との関係
8
謝㈱建裔[■R
CP｣68N
ほ
本文 で
うに,耐熱性,i
低収縮性
を存する成増明`料であって,加熱による膨脹および収
も少ない材料であるから,寸法精度を必要としかつ耐熱
性を必
とする成型品に叔附して好適である｡
たとえば,最近特にプリント基板の普及に伴いセット
佃熱哨問〔小
を組んだのちはんだ浸漬を行う場合があり,このような
第11図130十2qC加熱重量滅晶ヰ
ときの基板ほ240一､､ノ2600Cの温度処理を受けるのであるか
ら基板に取り付けられているソケット部品などは耐熱性
時との
図に
最差から加熱減量率を求めたものであるり
示すようiこ,CP-68Nの加
にすぐれ低収紛性のものが望ましいことになる｡これほ
減量率は他の材料i･こ比べて
ほんの応用の一例であ一つてこのほかほんだ処理を受ける
少ないい
上程は機器の組立上しノばしば見られるところである｢ノ
ま
た積層板と同じく機器の精度._l二低収縮性成型部ぷ逐必要
7.熱膨脹特性
とする場合がある｢､このような目的に対して
ほんだ処理そのほかの高温処理を′受けるときほ,成型
CP仙68N
は好適な材料であるから今後その使用の増加が期待でき
品ほ加熱中膨脹するのが通例である｡.CP-68Nのように
る｡
低収納性の材料ほ加熱時の膨脹の少ないことも予想され
参 薯 文 献
(1)横山,石l_一日:[｣立評論36′1850(昭30-1り
(2)松井:日立評論32′186
川胃25-3)
(3)C,C.WindingR.L.Hasche:PlasticsTheoryand
Practice(194･7)
片平,鈴木:目. 心評論,22′441(昭14-7)
合成樹脂工業技術研究会:合成樹脂便覧(ll召33
るので,成型品を10￠×50mmに加__r二し,これを室温で
CaC12
デシケ一夕に約2昼夜放置してから本l_11
試験機匿より,
熱膨脹
率を求めると弟12図のようにな
る｡
本実験で喜三日すべきことほ,材料によって膨脹氾度に
大体個有の限界温
があり,その限界温度付近でほ膨
--7,産業図書株式会社)
B.Glanvi11:Plastic
MaterialHandbook
(6)Alan
(1957)
(7)たとえばA.E.Lever,J.Phys:TheProperties
Testing
Materials(1957)
of Plastics
and
高分子の劣
(8)電気学会有機材料劣化専門委貝会:
化(昭33,コロナ祉)
はゆるやかに進み,そののち急激な熱収縮を伴っている｡
この温度は210∼2400C付近であって,鉱物質充填材を用
いた耐熱性材
が比較的高温側でこの現象を生じてい
る｡
CP-68Nの加熱湛よる膨脹率はl_利こ示すように少な
鶴田:日立評論,別冊No.13,11(哨31)
く,50∼1000Cにおける膨脹係数はおよそ1.3･一､-ノ2.3×10【5,
械Ilj二
ほんだ浸漬などの■商況たとえば2000C付近でほ2.5･､2.7
井内,松l-il:第3lロ_l熱庭化性樹.楷調所会に発表
り953)
×10 5程度であり,この値は低膨脹率せぷすものとして
(12)たとえば
知られているフラン樹脂(13)に比べていくぶん大きい程
日立評論,38′1311(Ll召31-10)
ManufacturingChemistsAssociatiun
Inc.Technicaldata
度である｡
on
Plastics(1957)
(13)横山:目立評論,38′951(昭3ト7)
97
晶
紹
耐摩耗性フラン樹脂積層板Ⅰ∬-52N
日本工
規格
スタンドライト成型材料CP-25-1B
PL-131相当カナキン基材フェノール
樹脂積層板(LP-51N)i･も通†言機掛机
米軍規格CFG相当品としてさきに認定をうけたCP12Bほ木粉基材成型材料であって,一般フェノール樹脂
一般電気機器用
絶縁材料として使用されているが,特に通信機器用材料
成型材料と同等の耐衝撃性を有しているが,ジェット機
としては,打抜加工性をさらに改善することが要求され
などに使用する機上電子機器の場合には急激な混度低■ F
ていた｡
が考えられ,さらに耐衝撃性にすぐれたCFG相当品の
耗性を与えることによって改善
この性質ほ樹脂に耐
できるという見とおしのもとにフラン樹脂の使用をは
かり,製品化した｡
LF-52N
開発が望まれていたJ
CP-25-1Bはこの目的にそうためにあらたに製造した
ものであって,CP-12Bに比べてすぐれた耐衝撃慨を有
ほこのようにして
品化した積層板であっ
て,弟1表にホすようにPL-131相当品に比べて耐摩耗
性にすぐj tている｡
しており,舞3表に示すようにCP-25Bとほぼ同様な
一般特性をもつものである｡′
この耐衝撃性ほいわゆる紙チップ成型材料とほぼ皿等
第2表ほ電気職性と打抜加二_1二代とをホしたものであ一J
性能であ∼),そのほか電気l:郁こほPM-112日1.うもであっ
て,電気特性はPIノー-131相当の性能を有tノかつ打抜加工
て,電子機器川材料として好適な製品であるLコ第4表に
性はPL=131柚当品に比べてすぐ■れている.⊃
この材料のMIL-P-14Dによる試験例を示した(｣
したがって
これまで打抜軌跡こみられたいわゆる"ケバニ立ち"の現
象かなくなり良好な端面の
品をうることかできる
このような性質ほ精度向上利点を要求される通信機器
第3表
用材料として好適なものであるから今後その使用が十分
の特性試灘例
(JIS.K･6705
期待できる｡
第1表
CP-25-1B
による)
各材料の摩耗品および摩擦係数比較表
第4表
第2表
LF-52N
の
CP-25-1B
の特性試験例
(MIL-P-14Dによる〕
諸特性
項
理
処
CP-25-1B
36,000
E-48′･′50+C-96ノ`23ノ50
圧縮強さ
絶縁耐力
350
320
E-48ノ■50+C-96ノ■■23/50
E-48/50+D-48/50
>380
>320
絶縁破墟
S/′T
S/S
S..′T
SノrS
}､･し･ノ秒火焼■Sl度9
1ミー48ノ■50十C
-96ノ■23ノ■■50
E-48ノ･`50+D-48.･･■50
二>50
>40
>50
二>40
耐燃･作
者
燃
曲げ強さ
熟変形温度
絶縁抵抗
ただしf r抜性はASTM
D617-44に準拠し仁採点したものである｡
引張り強さ
吸水率
A
159
A
244
E【48/50十C-96′･■■23ノ50
A
13,470
153
E-48J■50+C-96㌔･･■■23/■■50
2.0×108
E-48ノ･■50+D-48.･/50
1,3×106
E-48.･･`50+C+96′/■23.･■50
E-24ノ100十des+D-48/■■50
7,150
0.44