專利名稱：用于滑輪的酚樹脂成型材料、樹脂滑輪以及樹脂成型材料的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于滑輪的酚樹脂成型材料、樹脂滑輪以及樹脂成型材料的使用方法。
背景技術(shù)：
與金屬滑輪相比，樹脂滑輪具有輕質(zhì)、低噪音和低成本優(yōu)勢，因而是工業(yè)機械或汽車的常用部件。樹脂滑輪中，由于酚樹脂制成的滑輪的尺寸準(zhǔn)確性得到改進(jìn)、且不易變形，從而使酚樹脂制成的滑輪比以尼綸為代表的熱塑性樹脂制成的滑輪更常用。
酚樹脂制成的滑輪需要具備機械強度、尺寸尺寸穩(wěn)定性和耐熱沖擊性。酚樹脂制成的滑輪還需要具備與固定方式相適應(yīng)的特點。當(dāng)用螺栓固定滑輪時，從防止螺栓變松的角度而言，要求滑輪具有良好的應(yīng)力松弛特征。另外，當(dāng)滑輪通過引入滑輪內(nèi)部的插件固定時，由于插件和樹脂之間的熱膨脹差異會造成在插件周邊發(fā)生斷裂。出于此原因，需要滑輪具有良好的耐熱沖擊性。因此，酚樹脂制成的滑輪應(yīng)在所要求的各種高水平性能之間達(dá)到良好平衡。
常規(guī)地，經(jīng)常采用將插件導(dǎo)入酚樹脂制成的滑輪內(nèi)部的固定方法。此時，如上所述，需要良好耐熱沖擊性。出于此目的，將玻璃纖維混入用于滑輪酚樹脂成型材料中的酚樹脂中以改善耐熱沖擊性、機械強度和尺寸尺寸穩(wěn)定性。專利文獻(xiàn)1描述了將酚樹脂、彈性體、無機纖維、玻璃纖維和粉狀二氧化硅進(jìn)行混合而使耐熱沖擊性得到改善。
專利文獻(xiàn)1日本專利申請?zhí)亻_號2001-187958。

發(fā)明內(nèi)容
上述現(xiàn)有技術(shù)強調(diào)耐熱沖擊性得到改善，但在應(yīng)力松弛方面還仍需改善。因此，本發(fā)明的所要解決的問題是在由酚樹脂制造的滑輪中，尤其是可通過螺栓固定的酚樹脂滑輪中使高水平的機械強度、尺寸穩(wěn)定性、應(yīng)力松弛以及耐熱沖擊性之間達(dá)到良好平衡，該樹脂滑輪可被用作工業(yè)機械或汽車中的部件。
本發(fā)明的設(shè)計是從上述情況考慮，本發(fā)明的目的在于提供一種用于樹脂滑輪的酚樹脂成型材料，該材料具有良好的機械強度、應(yīng)力松弛性、耐熱沖擊性，本發(fā)明還提供一種該樹脂成型而得的樹脂滑輪。
本發(fā)明提供一種用于滑輪的酚樹脂成型材料，其通過將各成分混合而制得，所述成分包括(A)酚醛型酚樹脂、(B)玻璃纖維、(C)無機基體(非玻璃纖維)和(D)彈性體，其中各成分相對于全部樹脂成型材料的比例為(A)25wt％-45wt％、(B)與(C)的總和為45wt％-65wt％、(D)0.5wt％-5wt％。
由于本發(fā)明的樹脂成型材料包括酚醛型酚樹脂，因而足以保證應(yīng)力松弛性能。由于包括玻璃纖維，可保證機械強度。由于必須包括彈性體和非玻璃纖維的無機基體，其耐熱沖擊性可得到改善。按照上述比例將這些材料混合可使樹脂成型材料實現(xiàn)機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛之間的良好平衡。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(C)無機基體可至少包括碳酸鈣。將碳酸鈣用作(C)無機基體，通過碳酸鈣和彈性體的協(xié)同作用可進(jìn)一步改善耐熱沖擊性。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(C)非玻璃纖維的無機基體可基本由碳酸鈣組成。說明書中的術(shù)語“無機基體基本由碳酸鈣組成”是指如碳酸鈣占無機基體總重量的比例不低于90wt％。這將進(jìn)一步改善耐熱沖擊性。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(D)彈性體可包括二烯橡膠。本發(fā)明的二烯橡膠可為丙烯腈丁二烯橡膠。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(D)彈性體可包括聚乙烯醇縮醛。本發(fā)明的聚乙烯醇縮醛可以是聚乙烯醇縮丁醛。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(C)無機基體可基本由碳酸鈣組成，(D)彈性體可基本由丙烯腈丁二烯橡膠組成，這些成分占樹脂成型材料總重的比例為(A)25wt％-33wt％、(B)25wt％-35wt％、(C)25wt％-35wt％、(D)0.5wt％-2wt％。添加碳酸鈣將確保應(yīng)力松弛性得到改善。因此，其被用作主要為了改善應(yīng)力松弛性能的樹脂成型材料。
本發(fā)明的樹脂成型材料中，(C)無機基體可基本由碳酸鈣組成，(D)彈性體可基本由丙烯腈丁二烯橡膠組成，這些成分占樹脂成型材料總重的比例為(A)33wt％-42wt％、(B)45wt％-55wt％、(C)2wt％-12wt％、(D)1wt％-3wt％。其被用作主要為了改善熱循環(huán)性的樹脂成型材料。
本發(fā)明還提供了一種由樹脂成型材料成型而得到的樹脂滑輪。本發(fā)明的樹脂滑輪具有優(yōu)良的機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛性。
本發(fā)明還提供一種樹脂成型材料的使用方法，該方法在樹脂滑輪的成型過程中采用了該樹脂成型材料。與常規(guī)滑輪用酚樹脂成型材料相比，本發(fā)明的滑輪用樹脂成型材料是一種機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛性更優(yōu)良的成型材料。這將使其可被用于作為工業(yè)機械部件和汽車部件等各種滑輪中。


參照下述優(yōu)選實施例和附圖，本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征和優(yōu)點將更明確、清晰。
圖1為本發(fā)明實施例的酚樹脂制成的滑輪結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖2為圖1所示的酚樹脂制得的滑輪的側(cè)視圖。
本發(fā)明的最佳實施方式本發(fā)明用于滑輪的酚樹脂成型材料主要包括(A)酚醛型酚樹脂、(B)玻璃纖維、(C)無機基體(非玻璃纖維)以及(D)彈性體。
以用于滑輪的酚樹脂成型材料總重為基準(zhǔn)，成分(A)至(D)的含量為(A)25wt％-45wt％、(B)+(C)45wt％-65wt％、(D)0.5wt％-5wt％。
下面將對組成本發(fā)明用于滑輪的酚樹脂成型材料的各種成分進(jìn)行描述。
本發(fā)明中，將酚醛型酚樹脂用作(A)酚樹脂。采用酚醛型酚樹脂的原因在于它具有高交聯(lián)密度，且具有優(yōu)良的應(yīng)力松弛性和低成本特點。酚醛型酚樹脂的加入量占整個成型材料總重的25wt％-45wt％，優(yōu)選為27wt％-37wt％。如果加入量太少，則彈性增加，可拉伸率降低，導(dǎo)致耐熱沖擊性降低，且由于樹脂含量的減少而使可成型性變差。如果加入量過高，則應(yīng)力松弛性降低，熱膨脹系數(shù)增加，耐熱沖擊性降低，且由于成型收縮增大而導(dǎo)致尺寸產(chǎn)生變化。結(jié)果是使很難獲得滿足樹脂滑輪的性能。
本發(fā)明用于滑輪的酚樹脂成型材料中，可含有固化(A)酚醛型酚樹脂的固化劑。固化劑可以是常用于酚醛型酚樹脂的固化劑。固化劑的實例包括六亞甲基四胺、甲酚型酚樹脂等。當(dāng)使用六亞甲基四胺為固化劑時，其含量可例如為占100重量份酚醛型酚樹脂的14重量份-20重量份。
本發(fā)明用于滑輪的酚樹脂成型材料必定包括纖維性無機填充劑。該纖維性無機填充劑不包含有機纖維。纖維性無機填充劑例如為(B)玻璃纖維。(B)玻璃纖維的加入使成型產(chǎn)品獲得了機械強度。(B)玻璃纖維的特征例如為但不限定為，纖維直徑10μm-15μm，纖維長度1mm-3mm。結(jié)果是，可獲得制造成型材料所需的可操作性，以及成型產(chǎn)品所需的機械強度。
(B)玻璃纖維的加入量可以例如為占成型材料總重的20wt％或更多，從而保證足夠的機械強度。因此，可能改善滑輪在高負(fù)荷時的強度。還能得到厚度減小、重量減小的滑輪。
本發(fā)明所采用的(C)無機基體的實例包括但不限于煅燒的粘土、未煅燒的粘土、硅灰石、滑石粉、碳酸鈣、云母和鈦酸鉀須。其中，碳酸鈣或硅灰石，尤其是碳酸鈣被優(yōu)選采用。作為(C)無機基體，也可僅含有碳酸鈣。從而，使用于樹脂滑輪的酚樹脂成型材料具有優(yōu)良的機械強度、應(yīng)力松弛性、更穩(wěn)定的耐熱沖擊性。當(dāng)采用碳酸鈣時，其平均粒度例如為0.5μm-20μm，優(yōu)選為1μm-10μm。
(C)無機基體的加入量可以例如為不低于整個成型材料總重的1wt％，優(yōu)選不低于3wt％，從而保證了機械強度、應(yīng)力松弛性和耐熱沖擊性之間的平衡得到改善。加入量可以是相對于整個成型材料總重的50wt％而言，如不超過50wt％，優(yōu)選不超過40wt％，從而保證足夠的機械強度。
(B)玻璃纖維+(C)無機基體的加入量相對于整個成型材料總重例如可以為不低于45wt％，優(yōu)選不低于50wt％，從而保證足夠的應(yīng)力松弛性，并防止固定滑輪的螺栓松動。還能防止熱膨脹系數(shù)的增加從而改善了耐熱沖擊性。
(B)玻璃纖維+(C)無機基體的加入量相對于整個成型材料總重，可以例如為不低于65wt％，優(yōu)選不低于62wt％，從而使彈性降低而增加可拉伸率。因此，保證了足夠的堅硬度，并改善了耐熱沖擊性。還改善了成型材料在捏合過程的可操作性。
(D)彈性體的加入可改善耐熱沖擊性。對彈性體的種類不作具體限定，彈性體的實例可包括二烯橡膠，如丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、改性的NBR、氯丁二烯橡膠和苯乙烯丁二烯橡膠；非二烯類橡膠，如乙丙橡膠；聚乙烯醇縮醛，如聚乙烯醇縮丁醛(以下指“PVB”)；羧酸乙烯酯，如乙酸乙烯酯；等等，上述物質(zhì)可單獨使用也可混合使用。其中，優(yōu)選使用丁腈橡膠，如NBR和羧酸改性的NBR。這些材料與酚樹脂具有良好的相容性。因此，采用這些材料可使彈性體均勻分散在酚樹脂中，從而實現(xiàn)優(yōu)良的堅硬度，并進(jìn)一步改善樹脂成型材料的耐熱沖擊性。
利用丁腈橡膠，如NBR和羧酸改性的NBR或PVB以及酚醛型酚樹脂可進(jìn)一步改善機械強度、耐熱沖擊性以及應(yīng)力松弛之間的平衡。
(D)彈性體的加入量是獲得機械強度、耐熱沖擊性以及應(yīng)力松弛之間的平衡得到改善的樹脂成型材料的一個重要因素。彈性體加入量相對于整個成型材料總重，可以為不低于0.5wt％，優(yōu)選不低于1wt％，從而保證足夠的可拉伸率。因此，可能在保證足夠的堅硬度的同時改善耐熱沖擊性。
(D)彈性體的加入量可以不超過整個成型材料總重的5wt％，優(yōu)選不超過3wt％。這將防止應(yīng)力松弛性和機械強度變差，減低了熱膨脹系數(shù)，因而改善了耐熱沖擊性。
在本發(fā)明中，必要時也可加入除上述物質(zhì)以外的其它填充劑。
本發(fā)明的酚樹脂成型材料的組成可以依據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。例如，主要是為了改善應(yīng)力松弛性的樹脂成型材料可以下述組成為例。此時的各成分加入量基于酚樹脂成型材料的總重量。
酚醛型酚樹脂25wt％-33wt％，六亞甲基四胺3wt％-7wt％，玻璃纖維25wt％-35wt％，
碳酸鈣25wt％-35wt％，NBR0.5wt％-2wt％。
主要是為了改善熱循環(huán)性的樹脂成型材料則可以下述組成為例。此時的各成分加入量基于酚樹脂成型材料的總重量。
酚醛型酚樹脂33wt％-42wt％，六亞甲基四胺3wt％-7wt％，玻璃纖維45wt％-55wt％，碳酸鈣2wt％-12wt％，NBR1wt％-3wt％。
利用這樣的混合比例，通過玻璃纖維和丙烯腈丁二烯橡膠的協(xié)同作用而進(jìn)一步改善熱循環(huán)性。
本發(fā)明的酚樹脂成型材料通過本領(lǐng)域的已知技術(shù)制得。例如，除上述成分外，必要時可添加固化輔助劑、脫模劑、顏料、偶聯(lián)劑等，并均勻混合，然后利用單捏合機如輥、共捏合機或雙螺桿擠出機等手段，或利用輥和其它捏合機的組合在加熱下進(jìn)行熔融捏合，再制粒或碾磨得到目標(biāo)材料。
以下將對本發(fā)明的酚樹脂制得的滑輪進(jìn)行描述。本發(fā)明的樹脂滑輪是利用前述成型材料經(jīng)過成型而制得的。
圖1和圖2是本發(fā)明酚樹脂制得的滑輪結(jié)構(gòu)的一個實例。圖1為酚樹脂制得的滑輪的正視圖。圖2是圖1所示酚樹脂制得的滑輪的側(cè)視圖。在圖1和圖2所示酚樹脂制得的滑輪中，插入金屬件2被裝配到滑輪中?；?由其中裝配有插入金屬件2的裝配部件、具有V-型凹槽的外層圓柱形部件以及連接固定部件和外層圓柱形部件的梁所構(gòu)成。
本發(fā)明酚樹脂制得的滑輪通常是利用前述配方的成型材料，其中放入一金屬插件，通過壓縮模塑、傳遞模塑、注塑成型或壓注成型而制得。進(jìn)行成型的成型條件為當(dāng)采用縮模塑時，成型溫度為170-190℃，成型壓力為100-150kg/cm2，固化時間為1-5分鐘。然而，成型條件并不局限于此。
由于本發(fā)明的滑輪是利用前述酚樹脂成型材料而制得的，因而在機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛性之間達(dá)到了良好平衡。
實施例本發(fā)明將通過實施例和比較實施例進(jìn)行描述。將表1和表2所示的配方混合物用不同旋轉(zhuǎn)速度的熱輥進(jìn)行捏合，然后制成片材并冷卻。將這些片材粉碎成為顆粒狀酚樹脂成型材料。
實施例和比較實施例中所用的混合成分如下所述。
(1)根據(jù)以下配方制備甲酚型酚樹脂。
將苯酚(P)和甲醛(F)按摩爾比(F/P)1∶7加到帶有回流冷凝管、攪拌器、加熱裝置和真空脫水器的反應(yīng)瓶中，然后加入乙酸鋅，每100重量份苯酚中加入0.5重量份的乙酸鋅。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至5.5，回流3個小時。然后在真空度為100Torr、溫度為100℃的條件下蒸餾反應(yīng)液2個小時，以去除未反應(yīng)的苯酚。然后，使反應(yīng)在真空度為100Torr、溫度為115℃的條件下反應(yīng)1個小時，得到固態(tài)的二甲基醚型甲酚型酚樹脂，數(shù)均分子量為800。
(2)酚醛型酚樹脂數(shù)均分子量為700(A-1082，Sumitomo BakeliteCompany Limited制造)。
(3)六亞甲基四胺Mitsubishi Gas Chemical Company Inc.制造。
(4)玻璃纖維玻璃纖維碎團，纖維長度為3mm，纖維直徑為11μm，Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.制造。
(5)碳酸鈣平均粒徑為2.6μm的SS 80，Nitto Funka Kogyo K.K.制造。
(6)粘土Insulite，Mizusawa Industrial Chemicals，Ltd.制造。
(7)固化輔助劑氧化鎂。
(8)脫模劑硬脂酸鈣。
(9)著色劑炭黑。
(10)PVBS-LEC BX-5，Sekisui Chemical Co.，Ltd.制造。
(11)NBRPNC-38，JSR Corporation制造。
表1

表2

用于評價性能的測試樣本的成型方法以及評價方法如下所述。(i)彎曲強度的測試按照J(rèn)IS K6911的規(guī)定。
(ii)耐冷熱沖擊性用直徑為50mm、厚度為5mm的圓盤為金屬插件，其上具有兩處切口，所述切口用樹脂覆蓋，樹脂的厚度為2mm，由此成型為測試樣。將該測試樣經(jīng)受熱循環(huán)測試200輪，每次循環(huán)為經(jīng)歷30分鐘從-40℃至140℃的溫度變化。每25個循環(huán)檢查一次是否出現(xiàn)裂紋。裂紋數(shù)見表1。
(iii)應(yīng)力松弛性根據(jù)ASTE F38B進(jìn)行應(yīng)力松弛性測試。測試樣在100℃的溫度、11.8MPa的夾持壓力下進(jìn)行，測試開始后的100個小時測定剩余片段的百分?jǐn)?shù)。
(iv)熱膨脹系數(shù)根據(jù)TMA測定80℃至120℃的線性熱膨脹系數(shù)。
實施例1-6任意之一都是成型材料，其中酚醛型酚樹脂、玻璃纖維、無機基體和彈性體以預(yù)定量進(jìn)行混合。表1和表2的結(jié)果表明利用成型材料經(jīng)過成型而制得的成型產(chǎn)品表現(xiàn)出在較高水平的機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛性之間實現(xiàn)了良好平衡，這是樹脂滑輪所需要的。
相反，比較實施例1由于使用了甲酚型酚樹脂，盡管耐熱沖擊性優(yōu)良，但應(yīng)力松弛性很低。比較實施例2由于缺少彈性體，耐熱沖擊性差。比較實施例3由于彈性體含量大，應(yīng)力松弛性差。彈性體的加入量對于獲得機械強度、耐熱沖擊性和應(yīng)力松弛性之間平衡良好的樹脂成型材料很重要，加入量過大并不利。優(yōu)選地，彈性體的加入量不超過5wt％，加入量不超過2wt％將使樹脂成型材料呈現(xiàn)的性能更穩(wěn)定。比較實施例4由于樹脂成分的含量高而導(dǎo)致應(yīng)力松弛性差。
權(quán)利要求
1.一種各成分按照配方制得的用于滑輪的酚樹脂成型材料，所述成分包括(A)酚醛型酚樹脂、(B)玻璃纖維、(C)無機基體(非玻璃纖維)以及(D)彈性體，其中，基于整個樹脂成型材料的各成分比例為(A)25wt％-45wt％；(B)+(C)45wt％-65wt％，以及(D)0.5wt％-5wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(C)無機基體至少包括碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(C)無機基體基本由碳酸鈣構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(D)彈性體包括二烯橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(D)彈性體包括聚乙烯醇縮醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(C)無機基體基本由碳酸鈣構(gòu)成，(D)彈性體主要包括丙烯腈丁二烯橡膠，以及基于整個樹脂成型材料總重，成分(A)至(D)的比例為(A)25wt％-33wt％；(B)25wt％-35wt％；(C)25wt％-35wt％；以及(D)0.5wt％-2wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料，其中(C)無機基體基本由碳酸鈣構(gòu)成，(D)彈性體基本由丙烯腈丁二烯橡膠構(gòu)成，以及基于樹脂成型材料總重，成分(A)至(D)的比例為(A)33wt％-42wt％；(B)45wt％-55wt％；(C)2wt％-12wt％；以及(D)1wt％-3wt％。
8.由權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料經(jīng)過成型而制得的樹脂滑輪。
9.樹脂成型材料的使用方法，所述方法包括采用權(quán)利要求1所述的樹脂成型材料經(jīng)過成型而制成樹脂滑輪。
全文摘要
一種用于滑輪的成型樹脂材料，其包括必要成分酚醛樹脂、玻璃纖維、非玻璃纖維的無機基體，以及一種彈性體。酚醛樹脂的含量、玻璃纖維和非玻璃纖維的無機基體的總含量以及彈性體的含量分別占成型材料總重的25－45wt％、45－65wt％和0.5－5wt％。非玻璃纖維的無機基體的一個實例為碳酸鈣。彈性體的一個實例為NBR。用于滑輪的成型酚樹脂材料成型后得到樹脂滑輪。
文檔編號C08L61/06GK1759263SQ20048000660
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者小泉浩二 申請人:住友電木株式會社