JP7212485B2 - Composites, hard materials, and methods of making hard materials - Google Patents
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Description
本発明は、複合材、特にエポキシ樹脂を含有する複合材、硬質材料、及び硬質材料の製造方法に関する。 The present invention relates to composites, in particular composites containing epoxy resins, hard materials, and methods of making hard materials.
一般的に、エポキシ樹脂は、機械的特性、耐熱性、各種材料への密着/接着性、耐薬品性、及び成形寸法精度に優れているため、構造材料のみならず高耐久性を要求される電子機器などの幅広い分野において利用されている。特に、各種材料を接合させる接着剤やバインダーとして、エポキシ樹脂は長年使用されてきた。 In general, epoxy resins are excellent in mechanical properties, heat resistance, adhesion to various materials, chemical resistance, and molding dimensional accuracy, so they are required not only for structural materials but also for high durability. It is used in a wide range of fields such as electronic equipment. In particular, epoxy resins have been used for many years as adhesives and binders for bonding various materials.
例えば、長期に亘って繰り返し負荷を受ける用途においては、エポキシ樹脂は、分子間の滑りを防ぎ応力緩和や疲労破壊に対して高い耐久性を示すネットワークポリマーという特徴を有するため、高接着性と信頼性が求められる産業分野における利用が期待されている。代表的には、車の構造体として用いられる樹脂や金属、セラミック材料等の異種材料の接着剤などで、エポキシ樹脂の利用が拡がる可能性がある。 For example, in applications where repeated loads are applied over a long period of time, epoxy resins are characterized by network polymers that prevent intermolecular slippage and exhibit high resistance to stress relaxation and fatigue fracture, resulting in high adhesion and reliability. It is expected to be used in industrial fields that require high performance. Typically, there is a possibility that the use of epoxy resins will expand as adhesives for dissimilar materials such as resins, metals, and ceramic materials used in automobile structures.
一方、エポキシ樹脂の硬化物は、一般的に、機械的特性及び耐環境性に問題があると言われている。耐熱性及び耐衝撃性が求められる代表的な一例が砥石用バインダーである。 On the other hand, cured epoxy resins are generally said to have problems in mechanical properties and environmental resistance. A typical example that requires heat resistance and impact resistance is a binder for grindstones.
砥石(レジノイド砥石)に代表される硬質材料は、一般的にダイヤモンド等の硬いセラミック粒子を砥粒として用いる。砥粒をバインダー樹脂によって結合させた後、典型的には円形状に成形硬化することにより、高速で回転させて岩石、金属、又はセラミック等の硬い物質の切削、研削、又は研磨に用いられる。 Hard materials typified by grindstones (resinoid grindstones) generally use hard ceramic particles such as diamond as abrasive grains. After binding the abrasive grains with a binder resin, they are typically molded into a circular shape and hardened, and then rotated at high speeds for use in cutting, grinding, or polishing hard materials such as rock, metal, or ceramics.
上述のように切削、研削、又は研磨の際に、砥石に代表される硬質材料は、苛酷な摩擦・摩耗環境に晒されるため、高温下でも接合を維持する接着強度とともに強靭性を持つことが求められる。加えて、高速で回転しながら瞬間的に強い力で硬い材料に接触しても欠けたり壊れたりしない耐衝撃性、及び高速回転の強い遠心力により砥石中の径方向及び円周方向に生じる歪により、温度上昇とともに、繰り返し負荷される状況において、砥石が変形し破壊に至らないような可撓性も求められる(非特許文献1)。 As mentioned above, when cutting, grinding, or polishing, hard materials such as grindstones are exposed to severe friction and wear environments, so they are required to have adhesive strength and toughness to maintain bonding even at high temperatures. Desired. In addition, it has impact resistance that does not chip or break even if it comes in contact with a hard material with a momentary strong force while rotating at high speed, and distortion that occurs in the radial and circumferential directions in the grinding wheel due to the strong centrifugal force of high-speed rotation. Therefore, the grindstone is required to be flexible enough not to be deformed and broken under conditions of repeated load as the temperature rises (Non-Patent Document 1).
特に、近年、切削、研削、又は研磨に求められる寸法精度が高くなっている。さらに、セラミックと、金属又は樹脂が複合した高強度材料又はCFRPのように、強く粘りのある材料を切削、研削、又は研磨するなど、砥石に代表される硬質材料の使用環境は一段と苛酷なものとなっている。その一方、砥石に代表される硬質材料では、切削、研削、又は研磨のプロセス中に適度に砥粒が脱落することにより、過度な温度上昇と過剰な負荷の発生を防止して砥石全体の破壊を防ぐ技術が求められている。バインダー樹脂には、前述のような高度な機械的特性とともに、一定以上の負荷に対しては局所的に適度に壊れなければならないという特殊な機能も同時に求められる。 In particular, in recent years, the dimensional accuracy required for cutting, grinding, or polishing has increased. Furthermore, the usage environment for hard materials represented by grinding wheels is even more severe, such as cutting, grinding, or polishing strong and sticky materials such as high-strength materials that are composites of ceramics and metals or resins, or CFRP. It has become. On the other hand, with hard materials such as grindstones, abrasive grains fall off moderately during the process of cutting, grinding, or polishing, preventing excessive temperature rise and excessive load from occurring, leading to the destruction of the entire grindstone. There is a need for a technology to prevent Binder resins are required not only to have the above-mentioned advanced mechanical properties, but also to have special functions such as being able to locally and moderately break down when subjected to a load above a certain level.
これまでの砥石用のバインダー樹脂としては、ポリイミド樹脂(特許文献1)、フェノール樹脂(特許文献2)、ウレタン樹脂(特許文献3)とともにエポキシ樹脂(特許文献4および5)が開示されている。 Polyimide resin (Patent Document 1), phenol resin (Patent Document 2), urethane resin (Patent Document 3), and epoxy resin (Patent Documents 4 and 5) have been disclosed as binder resins for grindstones.
しかしながら、上述のとおり、エポキシ樹脂の硬化物は、一般的には、機械的特性と、耐候性又は耐熱性等の耐環境性との両立を実現することが非常に困難な材料である。特に、該硬化物の耐熱性を高めようとすると、脆性化を示すために該硬化物の耐衝撃性が損なわれるという問題が生じる。 However, as described above, cured epoxy resins are generally very difficult materials to achieve both mechanical properties and environmental resistance such as weather resistance or heat resistance. In particular, when an attempt is made to increase the heat resistance of the cured product, there arises a problem that the impact resistance of the cured product is impaired due to embrittlement.
一方、ポリイミド樹脂は、耐熱性が高いという特性を有するが、セラミック等への接着性に乏しい。また、フェノール樹脂は、高い硬度を有するが、可撓性に乏しく高温環境下での強度及び可撓性が得られ難い。さらに、ポリウレタンは、可撓性には優れるが、強靭性が得られ難い。 On the other hand, polyimide resin has a property of high heat resistance, but poor adhesion to ceramics and the like. Phenolic resins have high hardness, but poor flexibility, making it difficult to obtain strength and flexibility in a high-temperature environment. Furthermore, although polyurethane is excellent in flexibility, it is difficult to obtain toughness.
上述のとおり、従来の樹脂材料を採用した場合、苛酷な環境下で高い機械的信頼性とかつ高度な成形寸法精度が求められる中で、高負荷の条件下における使用に耐え得る高い接着強度、強靱性、高い耐熱性に加えて、可撓性と適度な脱落性とを備える複合材(代表的には、バインダー樹脂)は現状において存在しておらず、該複合材及び該複合材を含む硬質材料の研究及び開発は、未だ道半ばといえる。 As mentioned above, when conventional resin materials are used, high mechanical reliability and high molding dimensional accuracy are required in harsh environments. In addition to toughness and high heat resistance, there is no composite material (typically a binder resin) that has flexibility and appropriate detachability at present, and includes the composite material and the composite material. It can be said that the research and development of hard materials are still halfway through.
本発明は、下記(1)~(4)の技術的課題の少なくとも1つを解決し得る複合材又は硬質材料を提供することに大きく貢献し得る。
(1)セラミック等に対する高い接着強度を実現する。
(2)特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
(3)摩擦及び/又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び/又は可撓性を発揮する。
(4)過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can greatly contribute to providing a composite material or hard material that can solve at least one of the following technical problems (1) to (4).
(1) Realize high bonding strength to ceramics and the like.
(2) Exhibits high mechanical strength, especially at high temperatures.
(3) exhibit toughness, impact resistance, and/or flexibility even under rubbing and/or abrasive environments;
(4) Overall destruction can be suppressed or prevented by reducing the excessive load by appropriately falling off or the like.
本発明者は、エポキシ樹脂が備える特有の構造と機能との関係性に着目した。具体的には、本発明者は、比較的高温において機械的強度の劣化が少なく(すなわち、耐熱性が高く)、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂とに着目した。その上で、本発明者が鋭意研究に取り組み、試行錯誤を重ねた結果、以下の(x)と(y)とを混合することにより得られる複合材を形成することが、上述の技術的課題の解決に寄与し得ることを知得した。
(x)前述の固体状のエポキシ樹脂(「第1エポキシ樹脂(a1)」ともいう。)と、固体状で分子構造的に架橋性の高い硬化剤(「第1硬化剤(a2)」ともいう。)とを用いて半硬化状態(以下、「Bステージ」ともいう。)にある粉末状の固体状樹脂(固体粉末状樹脂)
(y)前述の液状のエポキシ樹脂(「第2エポキシ樹脂(b1)」ともいう。)と、液状で分子構造的に適度な柔軟性を持った硬化剤(「第2硬化剤(b2)」ともいう。)とを用いて形成した液状樹脂
The present inventor focused on the relationship between the unique structure and function of epoxy resin. Specifically, the present inventors have found solid epoxy resins with little deterioration in mechanical strength at relatively high temperatures (that is, high heat resistance), toughness and high impact resistance, and various materials. The inventors have focused on a liquid epoxy resin having good adhesiveness and flexibility. In addition, as a result of the inventor's intensive research and repeated trial and error, the above technical problem is to form a composite material obtained by mixing the following (x) and (y) I learned that it can contribute to the solution of
(x) the aforementioned solid epoxy resin (also referred to as “first epoxy resin (a1)”) and a solid curing agent that is molecularly highly crosslinkable (also referred to as “first curing agent (a2)”); A powdery solid resin (solid powdery resin) in a semi-cured state (hereinafter also referred to as “B stage”) using
(y) the aforementioned liquid epoxy resin (also referred to as "second epoxy resin ( b1 )") and a liquid curing agent having moderate flexibility in molecular structure ("second curing agent (b2)"); Also called.) Liquid resin formed using
加えて、本発明者は、上述の複合材を用いることにより、その複合材に対して熱を与えたときに、固体粉末セグメントと液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、該複合材において、各々のセグメントの優れた機能を発現させ得ることを見出した。なお、固体粉末状樹脂と液状樹脂が混合されたときに、固体粉末状樹脂の存在形態が上述の半硬化状態(Bステージ)であることが、固体粉末状樹脂側のエポキシ樹脂(a1)と硬化剤(a2)とが離間し過ぎずに存在し得ることを支援していると本発明者らは考えている。また、上述の複合材を別の言い方で表現すれば、固体粉末状樹脂が、第2エポキシ樹脂(b1)及び/又は第2硬化剤(b2)による影響を抑制し得る程度の、液状樹脂との適度な独立性を保っている状態が、上述の複合材の技術的効果の発揮に寄与し得ると、本発明者らは考えている。なお、前述の第2エポキシ樹脂(b1)及び/又は第2硬化剤(b2)による影響として考えられる例は、第2エポキシ樹脂(b1)及び/又は第2硬化剤(b2)の固体粉末状樹脂への進入、又は第2エポキシ樹脂(b1)及び/又は第2硬化剤(b2)による、上述のエポキシ樹脂(a1)と硬化剤(a2)との関係性の弱化である。 In addition, the present inventors have found that by using the composite material described above, when heat is applied to the composite material, the solid powder segment and the liquid segment are cured separately, so to speak, in the composite material , can express the excellent functions of each segment. It should be noted that when the solid powdery resin and the liquid resin are mixed, the existence form of the solid powdery resin is the above-mentioned semi-cured state (B stage), which is the epoxy resin (a1) on the solid powdery resin side. The present inventors believe that this helps the curing agent (a2) to exist without being too far apart. In other words, the solid powdery resin is mixed with the liquid resin to the extent that the influence of the second epoxy resin (b1) and / or the second curing agent (b2) can be suppressed. The present inventors believe that a state in which the appropriate independence of is maintained can contribute to the exhibition of the technical effects of the above-described composite material. An example of the possible influence of the second epoxy resin (b1) and/or the second curing agent (b2) is the solid powdery form of the second epoxy resin (b1) and/or the second curing agent (b2). Intrusion into the resin or weakening of the relationship between the epoxy resin (a1) and the curing agent (a2) described above due to the second epoxy resin (b1) and/or the second curing agent (b2).
その結果、本発明者は、前述の複合材をバインダー樹脂として活用した場合、該複合材と無機粒子とを混合して得られる混合物を、加熱によって硬化させると、苛酷な摩擦及び/又は摩耗する環境下において要求される上述の技術的課題の少なくとも一部を解決することができる硬質材料を実現し得るという知見を得た。本発明はそのような視点により創出された。 As a result, the present inventors found that when the composite material described above is used as a binder resin, when the mixture obtained by mixing the composite material and inorganic particles is cured by heating, severe friction and / or wear occurs. The inventors have found that it is possible to realize a hard material that can solve at least a part of the above technical problems required under the environment. The present invention was created from such a point of view.
本発明の1つの複合材は、第1エポキシ樹脂(a1)及び第1硬化剤(a2)を含む、40℃において固体状である固体粉末状樹脂(A)と、第2エポキシ樹脂(b1)及び第2硬化剤(b2)を含む、4℃において液状である液状樹脂(B)と、を含有する。 One composite material of the present invention comprises a solid powdery resin (A) that is solid at 40° C., containing a first epoxy resin (a1) and a first curing agent (a2), and a second epoxy resin (b1) and a liquid resin (B) that is liquid at 4° C. and a second curing agent (b2).
この複合材によれば、例えば熱を与えると、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメントと液状樹脂に代表される液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、該複合材において、各々のセグメントの優れた機能を発現させ得る。具体的には、該複合材において、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能とを有意に発現させ得る。 According to this composite material, for example, when heat is applied, a solid powder segment typified by a solid powdery resin and a liquid segment typified by a liquid resin are individually cured, so that in the composite material, each The superior function of the segment can be expressed. Specifically, in the composite material, the excellent functions of a solid epoxy resin having toughness and high impact resistance and the liquid epoxy resin having adhesion to various materials and flexibility are used. It can significantly express the excellent functions it has.
また、本発明の1つの硬質材料は、無機粒子と、上述の複合材とを含有する。 Also, one hard material of the present invention contains inorganic particles and the composite material described above.
この硬質材料によれば、無機粒子と上述の複合材と含有することにより、高精度又は高負荷の環境下での使用に耐え得る下記の技術的効果の少なくとも1つを実現し得る。
(1)特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
(2)摩擦及び/又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び/又は可撓性を発揮する。
(3)過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
その結果、この硬質材料によれば、高い機械的又は物理的強度、強靱性、又は高耐熱性を実現し得る研磨材、切削用材料、塗料、接着剤、封止材、成形材等の好適な工業材料を提供することができる。
According to this hard material, by containing the inorganic particles and the above-described composite material, at least one of the following technical effects that can withstand use in high-precision or high-load environments can be achieved.
(1) Exhibits high mechanical strength, especially at high temperatures.
(2) exhibit toughness, impact resistance, and/or flexibility even under rubbing and/or abrasive environments;
(3) Overall destruction can be suppressed or prevented by reducing the excessive load by appropriately falling off or the like.
As a result, this hard material is suitable for abrasives, cutting materials, paints, adhesives, sealing materials, molding materials, etc. that can achieve high mechanical or physical strength, toughness, or high heat resistance. can provide industrial materials.
なお、本願においては、固体粉末状とは、単純に固形状エポキシ+固形状硬化剤を混ぜ合わせたものではなく、それらを混合して、さらに僅かに反応硬化させて半硬化状態(Bステージ)したものを、粉砕することによって形成したものである。 In the present application, solid powder is not simply a mixture of solid epoxy and solid curing agent, but rather a semi-cured state (B stage) that is obtained by mixing them and further reacting and curing them slightly. It is formed by pulverizing the
本発明の1つの複合材によれば、例えば熱を与えると、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメントと液状樹脂に代表される液状セグメントとをいわば個別に硬化させることによって、強靭性と高耐衝撃性とを有する固体状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能と、各種材料との接着性と可撓性とを有する液状のエポキシ樹脂の持つ優れた機能とを有意に発現させ得る。 According to one composite material of the present invention, for example, when heat is applied, a solid powder segment typified by a solid powder resin and a liquid segment typified by a liquid resin are so to speak individually cured, thereby increasing toughness and The excellent functions of a solid epoxy resin having high impact resistance and the excellent functions of a liquid epoxy resin having adhesion to various materials and flexibility can be significantly exhibited.
また、本発明の1つの硬質材料によれば、無機粒子と上述の複合材と含有することにより、高精度又は高負荷の環境下での使用に耐え得る高い接着強度、強靱性、又は高耐熱性を実現し得る塗料、接着剤、封止材、成形材等を提供することができる。 In addition, according to one hard material of the present invention, by containing the inorganic particles and the above-described composite material, high adhesive strength, toughness, or high heat resistance that can withstand use in high-precision or high-load environments It is possible to provide paints, adhesives, sealing materials, molding materials, etc. that can realize the properties.
以下に、本発明の実施形態である複合材、硬質材料、及び硬質材料の製造方法の一例について詳細に述べる。 An example of a composite material, a hard material, and a method for producing a hard material, which are embodiments of the present invention, will be described in detail below.
<第1の実施形態>
本実施形態の複合材は、第1エポキシ樹脂(a1)及び第1硬化剤(a2)を含む固体粉末状樹脂(A)と、第2エポキシ樹脂(b1)及び第2硬化剤(b2)を含む液状樹脂(B)とを含有する。
<First embodiment>
The composite material of this embodiment comprises a solid powdery resin (A) containing a first epoxy resin (a1) and a first curing agent (a2), a second epoxy resin (b1) and a second curing agent (b2). It contains a liquid resin (B) containing.
1.固体粉末状樹脂(A)について
本実施形態の固体粉末状樹脂(A)は、40℃未満であって、代表的には室温付近(一例として、約25℃)又は40℃において固体状であり、かつ第1エポキシ樹脂(a1)及び第1硬化剤(a2)を含有する。また、固体粉末状樹脂(A)は、触媒及び/又はレベリング剤などの添加物を含むことができる。なお、より好適な固体粉末状樹脂(A)は、目視による外観において固体形状を保持している樹脂であって、代表的には、30℃以上60℃以下の比較的高温であっても固体状を保持し得る。
1. About the solid powdery resin (A) The solid powdery resin (A) of the present embodiment is solid below 40°C, typically around room temperature (for example, about 25°C) or at 40°C. , and contains a first epoxy resin (a1) and a first curing agent (a2). In addition, the solid powdery resin (A) can contain additives such as catalysts and/or leveling agents. In addition, a more preferable solid powdery resin (A) is a resin that retains a solid shape when visually observed, and is typically solid even at a relatively high temperature of 30° C. or higher and 60° C. or lower. can retain its shape.
第1エポキシ樹脂(a1)の種類は、特に限定されない。代表的な第1エポキシ樹脂(a1)は、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、クレゾールノボラック型、及び/又はヒドロキシフェニル型等である。また、第1エポキシ樹脂(a1)の質量平均分子量は、450以上であることが好ましく、より好ましくは600以上、更に好ましくは800以上である。また、第1エポキシ樹脂(a1)は、2官能以上であれば本実施形態の効果の少なくとも一部を発揮し得る。なお、本実施形態の効果をより確度高く発揮させる観点から言えば、第1エポキシ樹脂(a1)が3官能以上の樹脂であることが、より好ましい。なお、第1エポキシ樹脂(a1)の質量平均分子量が上述の数値範囲であることと、第1エポキシ樹脂(a1)が3官能以上の樹脂であることとがいずれも満たされた場合は、さらに好適な一例である。上述に加えて、耐衝撃性を高める観点から言えば、第1エポキシ樹脂(a1)が、剛直な構造のみではなく、適度な柔軟性を与える短鎖(代表的には、炭素数として3個程度まで)のアルキル鎖を有することは、より好適な一態様である。 The type of the first epoxy resin (a1) is not particularly limited. Typical first epoxy resins (a1) are bisphenol A type, bisphenol F type, cresol novolac type, and/or hydroxyphenyl type, and the like. Also, the mass average molecular weight of the first epoxy resin (a1) is preferably 450 or more, more preferably 600 or more, still more preferably 800 or more. Moreover, if the first epoxy resin (a1) is bifunctional or higher, it can exhibit at least part of the effects of the present embodiment. From the viewpoint of exhibiting the effect of the present embodiment with higher accuracy, it is more preferable that the first epoxy resin (a1) is a tri- or higher functional resin. In addition, when both the weight average molecular weight of the first epoxy resin (a1) is within the above numerical range and the first epoxy resin (a1) is a tri- or higher functional resin, further This is a suitable example. In addition to the above, from the viewpoint of improving impact resistance, the first epoxy resin (a1) not only has a rigid structure, but also has a short chain (typically, 3 carbon atoms) that provides moderate flexibility. to the extent of ) is a more preferred embodiment.
また、第1硬化剤(a2)の種類は、特に限定されない。代表的な第1硬化剤(a2)は、酸無水物系、イミダゾール系、フェノール系、及び/又はジシアンジアミド(Dicyandiamide:「DICY」ともいう。)系等である。固体粉末状樹脂(A)に代表される固体粉末セグメントの耐熱性を高める観点から、第1硬化剤(a2)の活性温度が、100℃以上であることは好適な一態様である。また、本実施形態の複合材の接着強度及び/又は強靭性をより高めるために、固体粉末状樹脂(A)が架橋性の高い樹脂であることが好ましく、なおかつ適度な柔軟性を持つことはさらに好ましい。 Also, the type of the first curing agent (a2) is not particularly limited. Typical first curing agents (a2) are acid anhydride-based, imidazole-based, phenol-based, and/or dicyandiamide (also referred to as “DICY”)-based, and the like. From the viewpoint of increasing the heat resistance of the solid powder segment typified by the solid powder resin (A), it is a preferred embodiment that the activation temperature of the first curing agent (a2) is 100° C. or higher. Further, in order to further increase the adhesive strength and / or toughness of the composite material of the present embodiment, it is preferable that the solid powdery resin (A) is a highly crosslinkable resin, and that it has appropriate flexibility. More preferred.
また、固体粉末状樹脂(A)は、後述するように、固体粉末状樹脂(A)を構成する各原料を予め混合し、さらに混練した後に、粉砕及び分級することによって得られる。ここで、固体粉末状樹脂(A)の粉末の粒径/サイズは特に限定されない。本実施形態の複合材の用途又は作業性に応じて適宜選択され得る。また、固体粉末状樹脂(A)が無機粒子と混合される場合には、無機粒子の粒径/サイズに応じて適切な粒径/サイズが選択され得る。例えば、本実施形態において固体粉末状樹脂(A)が、無機粒子の粒径/サイズの約半分であることは好適な一態様である。加えて、本実施形態の複合材が一般的な切削、研削、又は研磨の用途に用いられる場合、好適な固体粉末状樹脂(A)の平均粒子径は、1μm以上500μm以下である。さらに好適な固体粉末状樹脂(A)の平均粒子径は、10μm以上300μm以下である。 As will be described later, the solid powdery resin (A) is obtained by premixing each raw material constituting the solid powdery resin (A), kneading the mixture, and then pulverizing and classifying the mixture. Here, the particle diameter/size of the powder of the solid powdery resin (A) is not particularly limited. It can be appropriately selected according to the application or workability of the composite material of the present embodiment. Also, when the solid powdery resin (A) is mixed with inorganic particles, an appropriate particle size/size can be selected according to the particle size/size of the inorganic particles. For example, in the present embodiment, it is a preferred aspect that the solid powdery resin (A) has a particle size/size approximately half that of the inorganic particles. In addition, when the composite material of the present embodiment is used for general cutting, grinding, or polishing applications, the solid powdery resin (A) preferably has an average particle size of 1 μm or more and 500 μm or less. A more preferable average particle size of the solid powdery resin (A) is 10 μm or more and 300 μm or less.
ここで、固体粉末状樹脂(A)については、下記の条件(p)又は(q)を具備することが、本発明の「固形粉末状」における半硬化状態(Bステージ)としての性状を、より確度高く発現し得ることを本発明者らは知得した。
(p)固体粉末状樹脂(A)の質量平均分子量が、5000以下である。
(q)固体粉末状樹脂(A)の質量平均分子量が、第1エポキシ樹脂(a1)の質量平均分子量の2倍以上である。
Here, with regard to the solid powdery resin (A), if the following condition (p) or (q) is satisfied, the property as a semi-cured state (B stage) in the "solid powdery" of the present invention is The present inventors have learned that expression can be performed with higher accuracy.
(p) The weight average molecular weight of the solid powdery resin (A) is 5,000 or less.
(q) The weight average molecular weight of the solid powdery resin (A) is at least twice the weight average molecular weight of the first epoxy resin (a1).
2.液状樹脂(B)について
本実施形態の液状樹脂(B)は、4℃超であって、代表的には室温付近(一例として、約25℃)又は4℃において液状であり、かつ第2エポキシ樹脂(b1)及び第2硬化剤(b2)を含有する。また、液状樹脂(B)は、触媒、チキソ剤、顔料及び/又はレベリング剤などの添加物を含むことができる。なお、より好適な液状樹脂(B)は、4℃以上20℃以下の比較的低温であっても液状を保持し得る。
2. About the liquid resin (B) The liquid resin (B) of the present embodiment is liquid above 4°C, typically near room temperature (for example, about 25°C) or at 4°C, and is a second epoxy. It contains a resin (b1) and a second curing agent (b2). In addition, the liquid resin (B) may contain additives such as catalysts, thixotropic agents, pigments and/or leveling agents. A more suitable liquid resin (B) can maintain a liquid state even at a relatively low temperature of 4° C. or higher and 20° C. or lower.
また、本実施形態の液状樹脂(B)は、上述の固体粉末状樹脂(A)と混合されるため、混合工程における作業性を高める及び/製造コストを削減する観点から、15℃以上40℃以下の条件下における前記液状樹脂(B)の粘度が、10mPa・s以上100Pa・s以下であることが好ましい。 In addition, since the liquid resin (B) of the present embodiment is mixed with the above-described solid powdery resin (A), from the viewpoint of improving workability in the mixing process and/or reducing manufacturing costs, the temperature is set at 15°C to 40°C The viscosity of the liquid resin (B) under the following conditions is preferably 10 mPa·s or more and 100 Pa·s or less.
また、第2エポキシ樹脂(b1)の種類は、特に限定されない。代表的な第2エポキシ樹脂(b1)は、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、脂環式、アルキル系等である。また、第2エポキシ樹脂(b1)の質量平均分子量は、800未満であることが好ましい。なお、固体粉末状樹脂(A)と混合し、塗布、注型、及び/又は被覆等の工程が行われる際に作業性を高める又は製造コストを削減する観点から、第2エポキシ樹脂(b1)の質量平均分子量が450未満であることはより好適な一態様である。加えて、-20℃以上100℃以下の温度範囲で第2エポキシ樹脂(b1)が液状であることは、上述の作業性を高める観点から更に好ましい。 Also, the type of the second epoxy resin (b1) is not particularly limited. Typical second epoxy resins (b1) are bisphenol A type, bisphenol F type, alicyclic, alkyl, and the like. Moreover, the mass average molecular weight of the second epoxy resin (b1) is preferably less than 800. In addition, from the viewpoint of improving workability or reducing manufacturing costs when a process such as coating, casting, and/or coating is performed by mixing with the solid powdery resin (A), the second epoxy resin (b1) It is a more preferable aspect that the weight average molecular weight of is less than 450. In addition, it is more preferable that the second epoxy resin (b1) is liquid in the temperature range of −20° C. or higher and 100° C. or lower from the viewpoint of improving the workability described above.
また、第2硬化剤(b2)の種類は、特に限定されない。代表的な第2硬化剤(b2)は、アミン系及び/又は酸無水物系等である。 Also, the type of the second curing agent (b2) is not particularly limited. Typical second curing agents (b2) are amine-based and/or acid anhydride-based.
上述のとおり、本実施形態の複合材は、固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)とが混合されることによって形成される。本実施形態の複合材を製造する際には、公知の混合/混錬機を用いることができる。また、混合工程が行われる際には、作業性を高める及び/又は製造コストを削減する観点から、あるいは、できるだけ均一に分散させる観点から、上述の好適な各温度範囲に基づいて、温度設定が行われるとともに処理速度及び/又は処理時間が設定されることが好ましい。 As described above, the composite material of this embodiment is formed by mixing the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B). A known mixer/kneader can be used to manufacture the composite material of the present embodiment. Further, when the mixing step is performed, from the viewpoint of improving the workability and / or reducing the manufacturing cost, or from the viewpoint of dispersing as uniformly as possible, the temperature is set based on the preferred temperature ranges described above. Preferably, the processing speed and/or processing time is set as well as performed.
また、上述の混合工程における、固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)との存在比(質量比)は特に限定されない。該存在比は、本実施形態の複合材又は後述する第2の実施形態の硬質材料の用途によって、要求される機械的特性のバランスから適宜選択され得る。なお、本実施形態の複合材又は後述する第2の実施形態の硬質材料の接着強度、耐熱性、強靭性、耐衝撃性、及び/又は可撓性等を高める観点から言えば、固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)との存在比(質量比)が、A:B=9:1~1:9の範囲であることは、好適な一態様である。加えて、前述の各技術的特性をさらに高める観点から言えば、固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)との存在比(質量比)が、A:B=1:9~7:3の範囲であることが、さらに好適な一態様である。 Moreover, in the mixing step described above, the existence ratio (mass ratio) of the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) is not particularly limited. The abundance ratio can be appropriately selected from the required balance of mechanical properties depending on the application of the composite material of this embodiment or the hard material of a second embodiment described later. From the viewpoint of increasing the adhesive strength, heat resistance, toughness, impact resistance, and/or flexibility of the composite material of this embodiment or the hard material of a second embodiment described later, solid powdery It is a preferred embodiment that the abundance ratio (mass ratio) of the resin (A) and the liquid resin (B) is in the range of A:B=9:1 to 1:9. In addition, from the viewpoint of further enhancing each of the technical characteristics described above, the existence ratio (mass ratio) of the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) is A:B = 1:9 to 7: A range of 3 is a further preferred aspect.
上述のとおり、本実施形態の複合材は、下記(1)~(2)の技術的課題の少なくとも1つを解決し得る複合材として実現され得る。
(1)セラミック等に対する高い接着強度を実現する。
(2)摩擦及び/又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び/又は可撓性を発揮する。
As described above, the composite material of the present embodiment can be realized as a composite material capable of solving at least one of the following technical problems (1) to (2).
(1) Realize high bonding strength to ceramics and the like.
(2) exhibit toughness, impact resistance, and/or flexibility even under rubbing and/or abrasive environments;
<第2の実施形態>
図1は、本実施形態の硬質材料100を示す模式図である。本実施形態の硬質材料100は、無機粒子30と、第1の実施形態の複合材とを含有する。なお、該複合材は、固体粉末状樹脂に代表される固体粉末セグメント10と液状樹脂に代表される液状セグメント20とを有している。
<Second embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
無機粒子30の種類は、特に限定されない。代表的な無機粒子30は、窒化ホウ素、珪化炭素、窒化アルミニウム等の硬質無機粒子、ダイヤモンド、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブ、グラッフェン、フラーレン等の炭素系材料、及び/又はアルミナ、シリカ、チタニア等のセラミック粒子である。前述の無機粒子30の例は、単一種であっても、2種類以上が組み合わされて用いられてもよい。なお、無機粒子自体の破壊による硬質材料の強度低下を防ぐ観点から、前述の硬質無機粒子及び/又はダイヤモンドが無機粒子30として採用されることは好適な一態様である。
The type of
本実施形態の硬質材料100の製造方法は、無機粒子30と、第1の実施形態の複合材とを混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を加熱して硬化させる硬化工程と、を含む。
The method for producing the
まず、無機粒子30と第1の実施形態の複合材とを混合する混合工程が行われる。この混合工程においては、公知の混合/混錬機を用いることができる。また、混合工程が行われる際には、作業性を高める及び/又は製造コストを削減する観点から、あるいは、できるだけ均一に分散させる観点から、第1の実施形態において開示した各原料の好適な各温度範囲に基づいて、温度設定が行われるとともに処理速度及び/又は処理時間が設定されことが好ましい。
First, a mixing step of mixing the
また、上述の混合工程における、無機粒子30と第1の実施形態の複合材との存在比(質量比)は特に限定されない。該存在比は、本実施形態の硬質材料の用途によって、要求される機械的特性のバランスから適宜選択され得る。なお、苛酷な摩擦/摩耗環境等での使用において耐久性を確保する観点から、上述の硬質無機粒子が無機粒子30として採用されるときの、無機粒子30と第1の実施形態の複合材との混合比(質量比)の好適な一例は、無機粒子30が100に対して、該複合材が約10~約50である。
Moreover, the existence ratio (mass ratio) between the
その後、無機粒子30と第1の実施形態の複合材とが混合された混合物を、加熱して硬化させる硬化工程が行われる。この硬化工程においては、公知の加熱装置を用いることができる。また、硬化工程が行われる際には、複合材に使用される各硬化剤の活性温度に留意して十分に硬化させる観点から温度設定及び/又は処理時間の設定が行われることが好ましい。
After that, a curing step is performed in which the mixture in which the
[実施例]
以下に、実施例及び比較例を示して本実施形態についてより具体的に説明するが、該実施例は、本実施形態の例示のみを目的として開示されるものであり、本実施形態を限定するものではない。なお、実施例中、「部」、「%」は、それぞれ質量部、質量%を意味する。
[Example]
Examples and comparative examples are shown below to describe the present embodiment in more detail, but the examples are disclosed only for the purpose of illustrating the present embodiment and limit the present embodiment. not a thing In the examples, "parts" and "%" mean parts by mass and % by mass, respectively.
<本実施例の固体粉末状樹脂(A)>
第1の実施形態において示したエポキシ樹脂、硬化剤、及び添加物の各成分の粉末原料をドラムミキサー(シンマルエンタープライズ社製、型式DX-200))を用いて混合(ドライブレンド)し、100℃で1分間混練してBステージの固体を得る。その後、ピンミル粉砕機(ヤリヤ機械製作所社製、製品名:ヤリヤ式粉砕機)を用いて数μm~約150μmとなるように粉砕し、1μm以上150μm以下の平均粒子径の粉末を風力分級法によって分級することにより、固体粉末状樹脂(A)を得る。
<Solid Powdery Resin (A) of the Present Example>
The powder raw materials of each component of the epoxy resin, curing agent, and additive shown in the first embodiment are mixed (dry blended) using a drum mixer (manufactured by Shinmaru Enterprises, model DX-200), and 100 C. for 1 minute to obtain a B-stage solid. After that, it is pulverized to several μm to about 150 μm using a pin mill pulverizer (manufactured by Yarya Machinery Co., Ltd., product name: Yarya type pulverizer), and a powder having an average particle size of 1 μm or more and 150 μm or less is obtained by an air classification method. By classifying, a solid powdery resin (A) is obtained.
<本実施例の液状樹脂(B)>
第1の実施形態において示したエポキシ樹脂、硬化剤、及び添加物の各成分の液状原料を、ニーダーミキサー(株式会社
愛工舎製作所製)にて常温で20分間混合することにより、液状樹脂(B)を得る。
<Liquid Resin (B) of the Present Example>
Liquid resin (B ).
<本実施例の複合材>
上述の固体粉末状樹脂(A)と上述の液状樹脂(B)とを、上述のニーダーミキサーにて室温(約25℃)で30分間混合(又は混錬)し、本実施例の複合材を得る。
<Composite material of the present embodiment>
The above solid powdery resin (A) and the above liquid resin (B) are mixed (or kneaded) at room temperature (about 25° C.) for 30 minutes in the above kneader mixer to obtain the composite material of this embodiment. obtain.
<本実施例の無機粒子と複合材との混合工程及び硬化工程>
平均粒子径が150μmである窒化ケイ素及び炭化ケイ素の混合体100部に対して、本実施例の複合材50部を上述のニーダーミキサーを用いて混合(又は混錬)することにより混合物を得る。その後、その混合物を金型に注型した後、1000kgF/cm2で加圧して、200℃で5時間加熱する硬化工程が行われる。その結果、直径が10cmであって厚さが5mmの、円盤状の成形体(硬質材料)が得られる。
<Mixing step and curing step of inorganic particles and composite material of the present embodiment>
A mixture is obtained by mixing (or kneading) 50 parts of the composite material of this example with 100 parts of a mixture of silicon nitride and silicon carbide having an average particle size of 150 μm using the above kneader mixer. After that, the mixture is cast into a mold and then subjected to a curing step of applying pressure at 1000 kgF/cm 2 and heating at 200° C. for 5 hours. As a result, a disk-shaped compact (hard material) having a diameter of 10 cm and a thickness of 5 mm is obtained.
<性能評価>
上述の硬質材料について、3点曲げ試験、引張強度試験、さらには2インチ径の窒化ケイ素単結晶ウエハに、周速度50m/secで回転させながら押し当てることにより、該硬質材料の欠けの発生の有無、該硬質材料の摩耗量から、接着強度、耐熱性、及び耐衝撃性を評価する。加えて、該硬質材料を、単に、80m/秒、100m/秒、及び120m/秒の各回転速度において回転させたときに、該硬質材料が破壊するか否かを確認することにより、該硬質材料の可撓性を評価した。
<Performance evaluation>
The hard material described above was subjected to a three-point bending test, a tensile strength test, and further, by pressing against a 2-inch diameter silicon nitride single crystal wafer while rotating at a peripheral speed of 50 m / sec, the occurrence of chipping of the hard material. Adhesive strength, heat resistance, and impact resistance are evaluated from the presence or absence and the wear amount of the hard material. In addition, the hard material was simply rotated at rotational speeds of 80 m/s, 100 m/s, and 120 m/s to see if the hard material fractured. Material flexibility was evaluated.
[実施例1]
固体粉末状樹脂(A)を構成する成分は、第1エポキシ樹脂(a1)の一例であるJER-1004(三菱ケミカル社製、分子量約1600)を100部と、第1硬化剤(a1)の一例であるDICY系のDICY#7(三菱ケミカル社製、活性温度約190℃)を10部である。
また、液状樹脂(B)を構成する成分は、第2エポキシ樹脂(b1)の一例であるJER-828(三菱ケミカル社製、分子量約370)を100部と、第2硬化剤(b2)の一例であるイミダゾール系のEMI-12(四国化成社製、活性温度)を5部と、添加物であるレべリング剤としてのアクロナール4F(BASF社製)を0.3部と、添加物である消泡剤としてのKS-603(信越化学社製)を0.3部である。
[Example 1]
The components constituting the solid powdery resin (A) are 100 parts of JER-1004 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight of about 1600), which is an example of the first epoxy resin (a1), and the first curing agent (a1). One example is 10 parts of DICY-based DICY #7 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, activation temperature of about 190° C.).
The components constituting the liquid resin (B) are 100 parts of JER-828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight of about 370), which is an example of the second epoxy resin (b1), and the second curing agent (b2). 5 parts of imidazole-based EMI-12 (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., activation temperature), which is an example, and 0.3 parts of Acronal 4F (manufactured by BASF) as an additive leveling agent. KS-603 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a defoaming agent is 0.3 parts.
上述の固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)とを1:1の割合で混合することにより、実施例1の複合材を得た。 The composite material of Example 1 was obtained by mixing the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) at a ratio of 1:1.
[実施例2]
固体粉末状樹脂(A)を構成する成分は、第1エポキシ樹脂(a1)の一例であるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂N-690(DIC社製、分子量531以上でおよそ1000程度)を100部、第1硬化剤(a1)の一例であるDICY系のDICY#7(三菱ケミカル社製、活性温度約190℃)を10部である。
また、液状樹脂(B)を構成する成分は、第2エポキシ樹脂(b1)の一例であるJER-828(三菱ケミカル社製、分子量約370)を100部、第2硬化剤(b2)の一例であるイミダゾール系のEMI-12(四国化成社製、活性温度)を5部と、添加物であるレベリング剤としてのアクロナール4F(BASF社製)を0.3部と、添加物である消泡剤としてのKS-603(信越化学社製)を0.3部である。
[Example 2]
The components constituting the solid powdery resin (A) are 100 parts of cresol novolac type epoxy resin N-690 (manufactured by DIC, molecular weight of 531 or more and about 1000), which is an example of the first epoxy resin (a1), 1 10 parts of DICY-based DICY#7 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, activation temperature of about 190° C.), which is an example of the curing agent (a1).
In addition, the components constituting the liquid resin (B) are 100 parts of JER-828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight of about 370), which is an example of the second epoxy resin (b1), and an example of the second curing agent (b2). 5 parts of imidazole-based EMI-12 (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., active temperature), 0.3 parts of Acronal 4F (manufactured by BASF) as an additive leveling agent, and an additive defoaming KS-603 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an agent is 0.3 parts.
上述の固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)とを1:1の割合で混合することにより、実施例2の複合材を得た。 The composite material of Example 2 was obtained by mixing the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) at a ratio of 1:1.
[比較例1]
液状樹脂(B)を構成する成分は、第2エポキシ樹脂(b1)の一例であるJER-828(三菱ケミカル社製、分子量約370)を100部、第2硬化剤(b2)の一例であるイミダゾール系のEMI-12(四国化成社製、活性温度)を5部と、添加物であるレべリング剤としてのアクロナール4F(BASF社製)を0.3部と、添加物である消泡剤としてのKS-603(信越化学社製)を0.3部である。なお、比較例1においては、固体粉末状樹脂(A)を用いていない。
[Comparative Example 1]
Components constituting the liquid resin (B) are 100 parts of JER-828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight of about 370), which is an example of the second epoxy resin (b1), and an example of the second curing agent (b2). 5 parts of imidazole-based EMI-12 (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., active temperature), 0.3 parts of Acronal 4F (manufactured by BASF) as an additive leveling agent, and an additive antifoaming KS-603 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an agent is 0.3 parts. In addition, in Comparative Example 1, the solid powdery resin (A) was not used.
[比較例2]
固体粉末状樹脂(A)を構成する成分は、第1エポキシ樹脂(a1)の一例であるJER-1004(三菱ケミカル社製、分子量約1600)を100部、第1硬化剤(a1)の一例であるDICY系のDICY#7(三菱ケミカル社製、活性温度約190℃)を10部である。なお、比較例2においては、液状樹脂(B)を用いていない。
[Comparative Example 2]
The components constituting the solid powdery resin (A) are 100 parts of JER-1004 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight of about 1600), which is an example of the first epoxy resin (a1), and an example of the first curing agent (a1). 10 parts of DICY-based DICY#7 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, activation temperature of about 190° C.). In Comparative Example 2, the liquid resin (B) was not used.
上述の実施例1及び2、並びに比較例1及び2について、曲げ強度、引張強度、接着強度、耐熱性、及び耐衝撃性を評価した結果、以下の結果が得られた。
(1)室温(約25℃)及び加熱環境において、実施例1及び2に関わる硬質材料は、比較例1又は2に対して、有意に優れた曲げ強度を示した。
(2)室温(約25℃)及び加熱環境において、実施例1及び2に関わる硬質材料は、比較例1又は2に対して、有意に優れた引張強度を示した。
(3)実施例1及び2に関わる硬質材料は、比較例1又2よりも、欠けや破壊、摩耗量が明らかに少なく、有意に優れた接着強度、耐熱性、耐衝撃性を示した。
(4)実施例1及び2に関わる硬質材料は、比較例1又は2よりも、低回転速度で破壊することがなく、有意に優れた可撓性を示した。
As a result of evaluating Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 for bending strength, tensile strength, adhesive strength, heat resistance, and impact resistance, the following results were obtained.
(1) The hard materials of Examples 1 and 2 exhibited significantly superior flexural strength to Comparative Examples 1 and 2 at room temperature (about 25°C) and in a heated environment.
(2) The hard materials of Examples 1 and 2 exhibited significantly superior tensile strength to Comparative Examples 1 or 2 at room temperature (about 25°C) and in a heated environment.
(3) The hard materials of Examples 1 and 2 had significantly less chipping, breakage, and wear than those of Comparative Examples 1 and 2, and exhibited significantly superior adhesive strength, heat resistance, and impact resistance.
(4) The hard materials associated with Examples 1 and 2 exhibited significantly better flexibility than Comparative Examples 1 or 2 without breaking at low rotational speeds.
なお、本発明者らによる補助的な確認調査の結果、上述の固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)とを1:9の割合で混合することによって得られる複合材、及び上述の固体粉末状樹脂(A)と液状樹脂(B)とを7:3の割合で混合することによって得られる複合材も、実施例1又は2の複合材と同等以上の技術的効果が奏され得るとの知見が得られた。 As a result of supplementary confirmation investigations by the present inventors, the composite material obtained by mixing the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) at a ratio of 1:9, and the above-mentioned A composite material obtained by mixing the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) at a ratio of 7:3 can also exhibit technical effects equal to or greater than those of the composite material of Example 1 or 2. This knowledge was obtained.
従って、本実施形態の複合材によれば、優れた接着強度、強靭性、耐衝撃性、耐熱性、可撓性を持つことができる。加えて、該複合材を備えた硬質材料は、下記の(1)~(3)に示す効果を発揮し得る。
(1)特に高温においても、高い機械的強度を発揮する。
(2)摩擦及び/又は摩耗する環境下においても強靱性、耐衝撃性、及び/又は可撓性を発揮する。
(3)過剰な負荷に対しては適度に脱落等によって負荷を低減させることにより、全体の破壊を抑制又は防ぎ得る。
Therefore, according to the composite material of this embodiment, it is possible to have excellent adhesive strength, toughness, impact resistance, heat resistance, and flexibility. In addition, a hard material comprising the composite material can exhibit the following effects (1) to (3).
(1) Exhibits high mechanical strength, especially at high temperatures.
(2) exhibit toughness, impact resistance, and/or flexibility even under rubbing and/or abrasive environments;
(3) Overall destruction can be suppressed or prevented by reducing the excessive load by appropriately falling off or the like.
なお、本実施形態の複合材は、例えば、苛酷な摩擦・摩耗環境下において高度な機械的特性と耐環境性や精密性が求められる樹脂結合型の複合材料のバインダーとして採用され得る。代表的な複合材又は硬質材料が採用される代表的な例は、切削(切削用材料)、研削、又は研磨用の部材(研磨剤)、輸送機のブレーキや変速機のパッド、各種摺動部品であるが、さらに塗料、接着剤、封止剤、成形材等としても好適であり、本実施形態の複合材又は硬質材料の用途は、前述の例に限定されない。 The composite material of the present embodiment can be employed as a binder for a resin-bonded composite material that requires high mechanical properties, environmental resistance, and precision under severe friction/wear environments, for example. Typical examples where typical composite materials or hard materials are used include cutting (cutting materials), grinding or polishing members (abrasives), brakes and transmission pads for transportation equipment, and various sliding Although it is a part, it is also suitable as a paint, an adhesive, a sealant, a molding material, etc., and the application of the composite material or hard material of the present embodiment is not limited to the above examples.
また、上述の実施形態又は実施例の開示は、その実施形態又は実施例の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、上述の実施形態又は実施例の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。 Moreover, the disclosure of the above-described embodiments or examples is for the purpose of explaining the embodiments or examples, and is not intended to limit the present invention. In addition, variations that fall within the scope of the invention, including other combinations of the above-described embodiments or examples, are also intended to be covered by the claims.
上述の実施形態、及び各実施例の複合材及び硬質材料は、上述のとおり広範囲な用途に適用し得る。 The above-described embodiments and examples of composites and hard materials can be applied to a wide variety of applications as described above.
10 固体粉末セグメント
20 液状セグメント
30 無機粒子
100 硬質材料
10
Claims (9)
第2エポキシ樹脂(b1)及び第2硬化剤(b2)を含む、4℃において液状である液状樹脂(B)と、を含有し、
前記固体粉末状樹脂(A)の質量平均分子量が、5000以下、又は前記第1エポキシ樹脂(a1)の質量平均分子量の2倍以上であり、
前記固体粉末状樹脂(A)と前記液状樹脂(B)との存在比(質量比)が、A:B=9:1~1:9の範囲であり、
前記固体粉末状樹脂(A)と前記液状樹脂(B)とが互いに独立性を保っている、
バインダー用複合材。 a solid powdery resin (A) that is solid at 40° C. and contains a first epoxy resin (a1) and a first curing agent (a2);
a liquid resin (B) that is liquid at 4° C., containing the second epoxy resin (b1) and the second curing agent (b2) ;
The weight average molecular weight of the solid powdery resin (A) is 5000 or less, or twice or more the weight average molecular weight of the first epoxy resin (a1),
The existence ratio (mass ratio) of the solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) is in the range of A:B = 9:1 to 1:9,
The solid powdery resin (A) and the liquid resin (B) are independent of each other,
Composites for binders .
請求項1に記載のバインダー用複合材。 The weight average molecular weight of the first epoxy resin (a1) is 450 or more, and the first epoxy resin (a1) is bifunctional or more.
The composite material for a binder according to claim 1 .
請求項1又は請求項2に記載のバインダー用複合材。 The weight average molecular weight of the second epoxy resin (b1) is less than 800, and the second epoxy resin (b1) is liquid in a temperature range of -20°C or higher and 100°C or lower.
The composite material for a binder according to claim 1 or 2 .
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のバインダー用複合材。 The activation temperature of the first curing agent (a2) is 100° C. or higher.
The composite material for a binder according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のバインダー用複合材。 The average particle size of the solid powdery resin (A) is 1 μm or more and 500 μm or less.
The composite material for a binder according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のバインダー用複合材。 The viscosity of the liquid resin (B) under conditions of 15° C. or higher and 40° C. or lower is 10 mPa s or higher and 100 Pa s or lower.
The composite material for a binder according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のバインダー用複合材と、を含む、
硬質材料。 inorganic particles;
A composite material for a binder according to any one of claims 1 to 6 ,
hard material.
請求項7に記載の硬質材料。 wherein the hard material is an abrasive or cutting material;
A hard material according to claim 7 .
前記混合物を加熱して硬化させる、硬化工程と、を含む、
硬質材料の製造方法。 A mixing step of mixing inorganic particles and the composite material for a binder according to any one of claims 1 to 6 to obtain a mixture;
a curing step of heating and curing the mixture;
A method of manufacturing hard materials.
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