フェノール樹脂は、ベークライトとも呼ばれ、硬くて脆い熱硬化性プラスチックです。フェノール樹脂をベースにしたプラスチックは、一般的にフェノールプラスチックと呼ばれます。これらは、最も重要なタイプのプラスチックです。 熱硬化性プラスチック 電気絶縁材料、家具部品、日用品、工芸品など幅広く使用されています。

イントロダクション

フェノール樹脂は、一般にベークライトと呼ばれ、1872年に発明され、1909年に工業生産されました。世界で最も古いプラスチックであり、フェノール樹脂をベースとするプラスチックの総称であり、熱硬化性プラスチックの最も重要なタイプです。一般的には、非積層フェノールプラスチックと積層フェノールプラスチックのXNUMXつのカテゴリに分けられます。非積層フェノールプラスチックは、キャストフェノールプラスチックとプレスフェノールプラスチックに分けられます。電気絶縁材料、家具部品、日用品、手工芸品などに広く使用されています。また、耐酸性を主目的としたアスベストフェノールプラスチック、絶縁用のゴム引き紙やゴム引き布、断熱・遮音用のフェノールフォームプラスチックやハニカムプラスチックなどがあります。

基本情報

フェノール樹脂：フェノール樹脂をベースとしたプラスチック。

比重: 1.5～2.0 g/cm³

成形収縮率：0.5～1.0%

成形温度：150～170℃

材料特性: フェノール樹脂は硬くて脆い熱硬化性プラスチックで、一般にベークライト粉末として知られています。機械的強度、靭性、耐摩耗性が高く、寸法安定性、耐腐食性、優れた電気絶縁性を備えています。電気機器や器具の絶縁部品の製造に適しており、高温多湿の条件下でも使用できます。

成形性能

1. 成形性は良好ですが、収縮率と方向性は一般にアミノプラスチックよりも大きく、水分揮発分を含みます。成形前に予熱し、成形中に空気を排出する必要があります。予熱しない場合は、金型温度と成形圧力を上げる必要があります。

2. 金型温度は流動性に大きな影響を与えます。一般的に160℃を超えると流動性が急激に低下します。

3. 硬化速度は一般にアミノプラスチックに比べて遅く、硬化時に発生する熱量が大きいため、大型の厚肉プラスチック部品の内部温度が高くなりやすく、硬化ムラや過熱が発生しやすくなります。

処理予熱

重要性

フェノール樹脂は、一般に高周波予熱器（高周波予熱器）を使用して予熱されます。高周波予熱器で加熱されたフェノール樹脂成形材料は、流動性を高め、ダイカスト時間を短縮し、材料の内部応力を除去し、製品の水分を除去します。質感を減らし、完成品の滑らかさを向上させ、材料の量を節約し、金型の寿命を延ばすことができます。電子部品や電気成形の前に、成形材料の粉末（ケーキ）を予熱して軟化させ、製品の品質、絶縁性能、機械的特性を向上させます。

機械の選択

フェノール樹脂成形材料の形状に応じて加熱装置を選択してください。

予熱機は電極によって平板電極型、ローラー電極型（ドラム型、ターンテーブル型）に分けられます。

1. 粉末状、粒状、不定形ケーキ状の材料選択：平面電極タイプ
2. 成形シリンダーの材質選択：ローラー電極タイプ
3. 粉粒体材料の場合は回転ディスク電極タイプも選択できます（ローラー電極予熱効果を得るために成形材料を予め成形する必要はありません）。

温度と湿度の影響

機械的強度への影響

200°C の環境下で 1,000 時間経過後の各種充填フェノール樹脂部品の引張強度と曲げ強度の比較: ガラス繊維で強化された樹脂部品は温度の影響がほとんどありません。木粉を充填したフェノール樹脂部品の引張強度は 90 ～ 100°C で急激に低下しますが、アスベスト充填材の引張強度はあまり変化しません。

フェノール樹脂中の水酸素基は水との親和性が強く、水分を吸収しやすい性質があります。プラスチック部品は水分を吸収すると体積が膨張し、内部応力が生じて反りや変形を引き起こします。一般的に、吸湿率は3％で、曲げ強度は約25％低下します。水分含有量が増加すると、衝撃強度は徐々に増加しますが、引張強度と曲げ強度は大幅に低下します。

電気特性への影響

フェノール樹脂は樹脂やフィラーの含有量によって電気特性が大きく変化し、湿度や温度の影響を受けると絶縁性能がさらに変化します。

フェノール樹脂の電気絶縁特性は、機械的強度が低下する傾向と一致しています。プラスチックの絶縁能力は、機械的強度を間接的に反映することができます。ただし、プラスチックの体積抵抗はこの規則に従いません。多くの場合、機械的強度は50％低下しますが、体積抵抗はまだ低下傾向を示していません。テストにより、アスベストとガラス繊維のフィラーを含むフェノールプラスチック部品は、150°Cを超える高温で長期間安定した電気的および機械的特性を維持できることが証明されています。

フェノール樹脂の吸湿性は充填剤の種類に直接関係しています。各種フェノール樹脂部品を24℃の水に浸します。吸水量は、アスベスト充填剤の場合は1.2%、短繊維充填剤の場合は5.4%、布くず充填剤の場合は6.8%、木粉充填剤の場合は8.4%です。水分含有量が2～3%の場合、電気特性はあまり変化しません。水分含有量が5%を超えると、電気特性は急速に低下します。

寸法安定性への影響

フェノール樹脂部品は寸法安定性に優れ、クリープも最小限に抑えられていますが、これは他のプラスチックとの比較に過ぎません。ただし、湿度や温度の影響を受け、寸法が多少変化します。高精度の機械部品の場合、使用環境と寸法変化の関係を理解する必要があります。

収縮は、気温が低く乾燥している冬にはより激しくなり、高温多湿の夏には収縮が少なくなるか、あるいは膨張します。この現象は、プラスチック部品の呼吸と呼ばれます。フェノール樹脂部品の呼吸は、プラスチックからの水分の放出や外部からの水分の吸収と密接に関係しています。相対湿度100％、気温50℃の高温多湿の条件下では、プラスチック部品のサイズが平衡に達するまでの時間は、室温の半分しかありません。水分含有量が0.1％の材料から成形されたプラスチックは、寸法安定性が悪いです。温度が150℃に達すると、フェノール樹脂部品の収縮は平衡になる傾向があります。温度がさらに上昇すると、プラスチック部品は収縮し続けます。

耐食性

充填剤を含まない純粋なフェノール樹脂は、無機酸による攻撃をほとんど受けず、ほとんどの炭化水素や塩化物に不溶で、ケトンやエタノールにも不溶です。しかし、濃硫酸、硝酸、高温クロム酸、発煙硫酸、アルカリ、酸化剤などの腐食には耐性がありません。フェノール樹脂も上記のような特性を持っていますが、その耐腐食性を検討する際には、充填剤の耐腐食性も考慮する必要があります。

さまざまなフィラーのフェノール樹脂（PF）の性能

パフォーマンス	鋳造製品	木粉充填	ぼろ布詰め	ミネラルパウダー充填
	（詰め物なし）
相対密度	1.34	1.35〜1.4	1.34〜1.38	1.9〜2.0
引張強度/ MPa	28〜70	35〜56	35〜56	21〜56
曲げ強さ/MPa	49〜84	56〜84	56〜84	56〜84
せん断強度/MPa	42〜56	56〜70	70〜105	28〜105
圧縮強度/MPa	70〜175	105〜245	140〜224	140〜224
ノッチ付き衝撃強度/(Kj/m)	1〜3.25	0.54〜2.7	1.66〜16.6	1.36〜8.15
線膨張係数/(×10K)	3〜8	3〜6	2〜6	2〜6
誘電率	4	5〜15	5〜10	5〜10
絶縁耐力/(kV/mm)	8〜12	4〜12	4〜10	4〜10
体積抵抗率/Ω·cm	1012〜1014	109〜1012	108〜1010	109〜1012

変更された

フェノール樹脂の主な欠点は、脆さ、耐アーク性の低下、周波数によって変化する誘電特性です。そのため、生産用途では、フェノール樹脂の欠点を補うために改質法が使用されています。フェノール樹脂（主に 熱可塑性プラスチック）を他の種類のポリマーと組み合わせて使用​​します。一般的に使用されるポリマー化合物には以下のものがあります。 ポリアミド 樹脂、 ポリ塩化ビニル 樹脂、ニトリルゴム、 ポリプロピレン 樹脂など。例えば、ポリ塩化ビニルと混合すると、機械的強度、耐熱性、誘電特性、耐酸性、耐水性などが向上し、着色性も向上します。フェノール樹脂とニトリルゴムをベースにしたベークライト粉末は、部品の衝撃強度を大幅に向上させることができます。フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、無機充填剤（雲母や長石など）の混合物から作られたベークライト粉末は、より高い誘電特性を持ち、その製品は高温、高周​​波、高圧の条件下で使用できます。

あなたが使用します

フェノール樹脂は、電気絶縁材料、家具部品、日用品、手工芸品などとして広く使用されています。また、耐酸性アスベストフェノール樹脂、絶縁用ゴムコーティング紙やテープ、フェノール樹脂としても使用されています。 発泡プラスチック 断熱・遮音用ハニカムプラスチックなど。

フェノール積層プラスチックは、フェノール樹脂溶液を含浸させたシート状の充填材から作られ、様々な形状や板状に加工することができます。使用する充填材に応じて、紙、布、木材、アスベスト、ガラス布などの様々な積層プラスチックがあります。布とガラス布のフェノール積層プラスチックは、優れた機械的性質、耐油性、および特定の誘電特性を備えています。ギア、ベアリングブッシュ、ガイドホイール、サイレントギア、ベアリングと電気構造材料、電気絶縁材料、木質層の製造に使用されます。圧縮プラスチックは、水潤滑と冷却の下でベアリングとギアに適しています。アスベスト布積層プラスチックは、主に高温で動作する部品に使用されます。

フェノール繊維プレスプラスチックは、加熱成形により、さまざまな複雑な機械部品や電気部品に成形できます。電気絶縁性、耐熱性、耐水性、耐摩耗性に優れています。各種コイルフレーム、配線板、電動工具ケース、ファンブレード、耐酸性ポンプインペラ、ギア、カムなどを製造できます。

パフォーマンス

成形収縮率

フェノール樹脂の成形収縮率は、樹脂の組成、フィラーの種類、水分含有量、成形条件など多くの要因によって決まります。

フィラー	収縮率
グラスファイバー	0.05〜0.2
アスベスト+マイカ	0.2〜0.4
アスベスト	0.3〜0.5
木粉＋アスベスト	0.5〜0.6
木粉、紙くず、布くず	0.6〜0.8
合成繊維	1〜1.4

耐熱性

実用的な観点から、各種充填剤を使用したフェノール樹脂の使用温度は、無機充填剤の場合は 160°C、有機充填剤の場合は 140°C です。ガラス繊維およびアスベスト充填剤の最高使用温度は 170～180°C です。

現状分析

フェノール樹脂は耐熱性に優れ、コストパフォーマンスに優れているため、他の汎用プラスチックにはない優位性を持っています。中国は世界の電子・電気製品や調理器具の主要生産国となり、毎年大量の製品が輸出され、フェノール樹脂の生産が急速に成長しています。中国のフェノール樹脂の生産量は世界でもトップクラスで、国内市場の消費量は世界市場の半分を占めています。

中国には40社以上のフェノール樹脂原料粉末メーカーがあり、生産量や製品仕様が大きい大手企業としては、上海ユーラシア合成材料会社、上海双樹プラスチック工場、温州華南化学会社などがあります。各種フェノール樹脂原料粉末の下流メーカーは10,000万社近くあります。 プラスチック製品、主に各種電子・電気製品の回路基板や耐熱抵抗部品、調理器具の取っ手、自動車のブレーキパッドや耐熱プラスチック部品、グラスファイバー製品などの分野に分布しています。 国家フェノール樹脂・プラスチック産業協力グループの調査統計によると、180,000年の中国のフェノールプラスチック生産量は2001万トンで、そのうち射出成形プラスチックが30％を占めています。 2002年のフェノールプラスチックの生産量は2001年とほぼ同じでした。 2002年のフェノール樹脂とプラスチックの輸出量は27,872トンで、前年比42％増加しました。輸入量は94,464トンで、前年比18.8％増加しました。 2002年、中国のフェノールプラスチックの市場消費量は約250,000万トンで、成長率は3%でした。

経済発展に伴い、フェノール樹脂とプラスチックの新しい応用分野が絶えず開発されています。実験により、フェノール樹脂とプラスチック製品は耐熱性と難燃性に優れているだけでなく、燃焼後に発生する有毒な煙も少ないことがわかりました。都市火災の死亡原因の第一位は、建物内で化学建材が燃焼して発生する有毒な煙です。トンネル交通の発達と高層ビルの増加に伴い、フェノールプラスチックは厳しい防火要件のある用途に特に適しています。都市の地下鉄車両や高層建築材料のプラスチック製品には、さまざまな種類のフェノールプラスチック複合材料がますます使用されています。

フェノール樹脂は耐衝撃性が低いが、継続的に開発されている強化改質技術により、この欠点は改善されている。科学研究​​機関の最新の研究結果によると、ニトリルゴムで改質すると、フェノール樹脂の衝撃強度が大幅に向上する。ニトリルゴムの量がわずか2％の場合、フェノール樹脂の衝撃強度は100％増加します。ニトリルゴムの量が増えると、フェノール樹脂の衝撃強度はさらに増加し​​、軟化点が上昇し、ゲル化時間が短くなります。

フェノール樹脂・プラスチック業界が現在直面している困難は、原料フェノールの供給が逼迫し、価格が急騰していることである。フェノールの価格は、6,500か月前の9,000元（トン価格、以下同じ）から約50元に上昇した。これは主に、中国のフェノール生産が需要の18％しか満たせず、輸入が大きな割合を占めているためである。中国は輸入フェノールに対して反ダンピング措置を実施しており、これにより輸入が減少し、フェノールの価格が急騰することになる。2012年2013月XNUMX日、浙江省淳安で開催されたフェノール樹脂・プラスチック業界会議で、参加企業は全員一致で、XNUMX年の現在のフェノール価格での生産は業界全体に損失をもたらすだろうと確信している。

実験部分

実験用原材料

熱可塑性フェノール樹脂（ノボラック）：ブランド番号2123、

熱硬化性フェノール樹脂（レゾール）：銘柄番号2124、

細断された無アルカリガラス繊維：長さ1～6mm、直径1～3μm、浙江Jushiグループ製、

その他の添加物は工業製品です。

射出成形プラスチック製法

構成	比率/%（質量）
熱可塑性フェノール樹脂	5〜15
熱硬化性フェノール樹脂	25〜35
複合硬化剤	2〜5
グラスファイバー	40〜50
ミネラルパウダー	5〜15
その他の添加剤	2〜5

射出成形プラスチックの性能特性評価

1. 優れた外観と熱安定性

試験サンプル（120×15×10mm）を200℃のオーブンに3時間入れ、その後、温度を250℃まで上げ、1時間保持し、さらに温度を300℃まで上げ、2時間保持し、さらに温度を370℃まで上げ、1時間保持し、サンプルを取り出してサンプルの表面を観察します。ふくれ、ひび割れ、曲げ変形がなければ、サンプルはこの温度時間内に外観熱安定性試験に合格したことを意味し、逆の場合も同様です。

2. 射出成形製品の機械的特性、熱的特性、電気的特性は、フェノール成形化合物に関する中国の規格 GB1404-95 に従ってテストされます。