有機無機複合組成物及びその製造方法
【課題】有機無機複合組成物において、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の耐磨耗性を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れていること。
【解決手段】樹脂・ゾル混合工程Ｓ１０において熱硬化性樹脂としてのレゾール型フェノール樹脂のメタノール溶液にシリカゾルを攪拌しながら添加して混合し、この混合液を熱硬化工程Ｓ１１において加熱して硬化させ、次にこの有機無機複合体固形物を複合体粉砕工程Ｓ１２において回転式粉砕機で微細粉末に粉砕し、この微細粉末を樹脂・粉砕物混合工程Ｓ１３において熱可塑性樹脂としてのナイロン６樹脂（ペレット）と均一に混合して、この混合物を加熱溶融混練工程Ｓ１４において加熱混練することによって、高強度で優れた諸特性を有する有機無機複合組成物が得られる。更に、この有機無機複合組成物を加熱加圧成形工程Ｓ１５において射出成形して、有機無機複合成形体が得られる。
【解決手段】樹脂・ゾル混合工程Ｓ１０において熱硬化性樹脂としてのレゾール型フェノール樹脂のメタノール溶液にシリカゾルを攪拌しながら添加して混合し、この混合液を熱硬化工程Ｓ１１において加熱して硬化させ、次にこの有機無機複合体固形物を複合体粉砕工程Ｓ１２において回転式粉砕機で微細粉末に粉砕し、この微細粉末を樹脂・粉砕物混合工程Ｓ１３において熱可塑性樹脂としてのナイロン６樹脂（ペレット）と均一に混合して、この混合物を加熱溶融混練工程Ｓ１４において加熱混練することによって、高強度で優れた諸特性を有する有機無機複合組成物が得られる。更に、この有機無機複合組成物を加熱加圧成形工程Ｓ１５において射出成形して、有機無機複合成形体が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物の諸特性を向上させるためにシリカ等の無機微粒子を均一分散させた有機無機複合組成物とその製造方法に関するものであり、特に無機微粒子と熱可塑性樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることができる有機無機複合組成物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂材料の性能、特に耐摩耗性及び耐熱性を向上させるため、有機無機ハイブリッド化が行われている。例えば、特許文献１に記載されたポリアミド樹脂組成物の発明においては、ポリアミド１００重量部に対して、固定炭素が８０％以上であり結晶化度が６５％以上でありかつ平均粒径が１μｍ〜２０μｍの範囲にある黒鉛１重量部〜２００重量部を含有せしめてなるポリアミド樹脂組成物について開示している。かかるポリアミド（ナイロン）樹脂組成物は、耐熱性・流動性・成形性・機械物性・寸法精度及び耐磨耗性に優れるため、エンジニアリングプラスチックとして有用な材料であるとしている。
【特許文献１】特開平５−３１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたポリアミド樹脂組成物は、確かに摺動性（耐磨耗性）には優れているが、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びが小さいため、エンジニアリングプラスチックとしてカム等の部材に用いられた場合には不都合を生ずる可能性があるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明にかかる有機無機複合組成物は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られるものである。
【０００６】
請求項２の発明にかかる有機無機複合組成物は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られるものである。
【０００７】
請求項３の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、前記混合液を加熱して前記有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備するものである。
【０００８】
請求項４の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、前記混合液を加熱して前記熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備するものである。
【０００９】
請求項５の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記シリカゾルまたは前記チタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であるものである。
【００１０】
請求項６の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、前記シリカゾルは水ガラスをイオン交換または酸中和して得られるものである。
【００１１】
請求項７の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項２，請求項４乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、前記熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明にかかる有機無機複合組成物は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られる。
【００１３】
ここで、有機合成樹脂としては、フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の有機合成樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１４】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物は、まず有機合成樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦固化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに有機合成樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００１５】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物となる。
【００１６】
請求項２の発明にかかる有機無機複合組成物は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られる。
【００１７】
ここで、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１８】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物は、まず熱硬化性樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦熱硬化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに熱硬化性樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００１９】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物となる。
【００２０】
請求項３の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、混合液を加熱して有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備する。
【００２１】
ここで、有機合成樹脂としては、フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の合成樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２２】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法においては、まず有機合成樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦固化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに有機合成樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００２３】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００２４】
請求項４の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、混合液を加熱して熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備する。
【００２５】
ここで、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２６】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法においては、まず熱硬化性樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦熱硬化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに熱硬化性樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００２７】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００２８】
請求項５の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、シリカゾルまたはチタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
【００２９】
本発明者らが鋭意実験研究を行った結果、シリカゾルまたはチタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、より好ましくは５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内である場合に、得られる有機無機複合組成物の強度を始めとする諸特性が最も向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００３０】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００３１】
請求項６の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、シリカゾルが水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるものである。
【００３２】
シリカゾルを得る方法としては、シリコンアルコキシドを加水分解する方法もあるが、シリコンアルコキシドは高価であるため、得られる有機無機複合組成物のコストも高くなってしまう。そこで、シリコンアルコキシドに比較して遥かに安価な水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるシリカゾルを用いることによって、得られる有機無機複合組成物のコストを低減することができる。
【００３３】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れているとともに、低コスト化できる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００３４】
請求項７の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂である。
【００３５】
レゾール型フェノール樹脂は通常メタノール溶液として市販されているため、シリカゾルまたはチタニアゾルと均一に混合するのが容易であり、ナイロン（ポリアミド）樹脂は広く一般に使用されているため入手が容易である。また、射出成形法を始めとする一般の熱可塑性樹脂の成形方法を用いて、容易に成形することができる。
【００３６】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れているとともに、低コスト化できる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法について、図１を参照して説明する。本実施の形態にかかる有機無機複合組成物においては、有機合成樹脂または熱硬化性樹脂としてレゾール型のフェノール樹脂を、熱可塑性樹脂としてノボラック型のフェノール樹脂を用いている。
【００３９】
図１に示されるように、本実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、まず樹脂・ゾル混合工程（ステップＳ１０）において、熱硬化性樹脂としてのレゾール型のフェノール樹脂のメタノール溶液に、水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるシリカゾルを攪拌しながら添加して混合する。この混合液を、熱硬化工程（ステップＳ１１）において、加熱して硬化させ、有機無機複合体固形物を得る。次に、この有機無機複合体固形物を、複合体粉砕工程（ステップＳ１２）において、回転式粉砕機で微細粉末に粉砕する。
【００４０】
続いて、この微細粉末を、樹脂・粉砕物混合工程（ステップＳ１３）において、熱可塑性樹脂としてのナイロン６樹脂（粉末）と均一に混合（ドライブレンド）して、この混合粉末を加熱溶融混練工程（ステップＳ１４）において溶融混練することによって、本実施の形態にかかる有機無機複合組成物が得られる。更に、この有機無機複合組成物をペレット化して、加熱加圧成形工程（ステップＳ１５）において射出成形機によって成形することによって、本実施の形態にかかる有機無機複合成形体が得られる。
【００４１】
本実施の形態においては、配合を変えて、実施例１，実施例２及び実施例３の有機無機複合組成物を製造した。本実施の形態にかかる実施例１の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。こうして得られた複合体を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、５ｎｍ〜５０ｎｍのシリカ粒子が樹枝状に連鎖して分散している状態が観察された。
【００４２】
この複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９６重量部に対して、複合体粉砕物を４重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例１の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４３】
本実施の形態にかかる実施例２の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。
【００４４】
こうして得られた複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９４重量部に対して、複合体粉砕物を６重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例２の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４５】
本実施の形態にかかる実施例３の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。
【００４６】
こうして得られた複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９２重量部に対して、複合体粉砕物を８重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例３の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４７】
一方、比較例としては、上記特許文献１に記載された発明に係る耐摩擦摩耗ナイロン樹脂であるアミラン（登録商標）ＣＭ１０２３Ｇ１０００（東レ（株））を射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。以上のようにして製造した本実施の形態にかかる実施例１，実施例２及び実施例３の有機無機複合組成物の試験片、並びに比較例の試験片の諸特性を測定した。その結果を、表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
まず、表１に示されるように、密度と引張り強度を測定した。引張り強度の試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０５４にしたがって行った。その結果は、密度については、比較例の試験片が１１５０ｋｇ／ｍ3であるのに対して、実施例１の有機無機複合組成物の試験片が１１４０ｋｇ／ｍ3であり、実施例２の有機無機複合組成物の試験片が１１５０ｋｇ／ｍ3であり、実施例３の有機無機複合組成物の試験片が１１６０ｋｇ／ｍ3であって、ほぼ同一であった。
【００５０】
次に、引張り強度については、比較例の試験片が９０．５ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が８２．１ＭＰａ、実施例２の試験片が８２．５ＭＰａ、実施例３の試験片が８２．６ＭＰａであり、比較例に比較して引張り強度に関してはやや劣っていた。しかしながら、引張り破断伸びについては、比較例の試験片が７．４％であったのに対して、実施例１の試験片が２８．８％、実施例２の試験片が２７．７％、実施例３の試験片が３２．２％であり、比較例に比較して遥かに大きく、柔軟性に優れていることが分かった。
【００５１】
次に、表１に示されるように、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。曲げ強度及び曲げ弾性率の試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０５５にしたがって行った。その結果は、曲げ強度については、比較例の試験片が１２０ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が１１６ＭＰａ、実施例２の試験片が１１８ＭＰａ、実施例３の試験片が１１８ＭＰａであり、ほぼ同等であった。しかし、曲げ弾性率については、比較例の試験片が３０５０ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が２８７０ＭＰａ、実施例２の試験片が２８９０ＭＰａ、実施例３の試験片が２９３０ＭＰａであり、比較例に比較してやや劣っていた。
【００５２】
次に、表１に示されるように、シャルピー衝撃強さ（ノッチ付）を測定した。シャルピー衝撃強さの試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０６１にしたがって行った。その結果は、比較例の試験片が４．４８ｋＪ／ｍ2であったのに対して、実施例１の試験片が７．０５ｋＪ／ｍ2、実施例２の試験片が７．００ｋＪ／ｍ2、実施例３の試験片が７．５４ｋＪ／ｍ2であり、比較例に比較して遥かに大きく、耐衝撃性に優れていることが分かった。
【００５３】
次に、表１に示されるように、射出成形における成形収縮率について、引張り強度の試験片に関して測定した。その結果は、比較例の試験片が０．９２％であったのに対して、実施例１の試験片が１．２４％、実施例２の試験片が１．２５％、実施例３の試験片が１．２５％であり、ほぼ同等であった。これによって、本実施の形態に係る有機無機複合組成物は、比較例と同等の成形寸法精度を有していることが分かった。
【００５４】
次に、表１に示されるように、摩擦摩耗試験を行った。試験条件としては、鈴木式摩擦摩耗試験機（スリーブ：Ｓ４５Ｃ、板：各試験片）を用いて、加圧力Ｐ＝０．９８ＭＰａ、回転速度Ｖ＝３．０ｍ／ｍｉｎ、走行距離＝３６０ｍ（２時間）で実施した。その結果、摩擦係数については、スタート時は比較例が０．３９に対して、実施例１は０．３０とやや小さく、実施例２は０．３７、実施例３は０．３６とほぼ同等であったが、１時間後には比較例が０．４８に対して、実施例１は０．４２、実施例２は０．４０、実施例３は０．４０とやや小さく、更に２時間後には比較例が０．５０に対して、実施例１は０．４３、実施例２は０．３９、実施例３は０．３８とより小さくなっていった。
【００５５】
この結果より、比較例に比べて、本実施の形態に係る有機無機複合組成物はより摩擦係数が小さく、摺動性に優れていることが判明した。なお、摩耗量については、比較例が１．４ｍｇに対して、実施例１は１．５ｍｇ、実施例２は１．８ｍｇ、実施例３は１．９ｍｇと、ほぼ同等であった。
【００５６】
このようにして、本実施の形態に係る有機無機複合組成物においては、黒鉛を含有させたポリアミド（ナイロン）樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、更に耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れており、様々な用途に用いることができる。
【００５７】
本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための有機合成樹脂として熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を用いているが、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の合成樹脂を用いることができる。
【００５８】
また、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いているが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、その他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。また、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための熱可塑性樹脂としてナイロン６樹脂を用いているが、ナイロン６６樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂等のその他の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００５９】
更に、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための無機材料として水ガラスを原料としたシリカゾルを用いているが、シリコンアルコキシドを原料としたシリカゾルを用いても良いし、シリカゾルの代わりにチタニアゾルを用いることもできる。
【００６０】
本発明を実施するに際しては、有機無機複合組成物のその他の部分の構成、組成、材質、大きさ、形状、数量、製造方法等についても、また有機無機複合組成物の製造方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる有機無機複合組成物は、上述の如く、高強度で耐摩耗性が高く、摩擦係数が小さいという優れた特性を有しているため、自動車におけるブレーキパッドやクラッチディスクといった摩擦材や、摺動材、ギア、軸受け、等に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物の諸特性を向上させるためにシリカ等の無機微粒子を均一分散させた有機無機複合組成物とその製造方法に関するものであり、特に無機微粒子と熱可塑性樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることができる有機無機複合組成物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂材料の性能、特に耐摩耗性及び耐熱性を向上させるため、有機無機ハイブリッド化が行われている。例えば、特許文献１に記載されたポリアミド樹脂組成物の発明においては、ポリアミド１００重量部に対して、固定炭素が８０％以上であり結晶化度が６５％以上でありかつ平均粒径が１μｍ〜２０μｍの範囲にある黒鉛１重量部〜２００重量部を含有せしめてなるポリアミド樹脂組成物について開示している。かかるポリアミド（ナイロン）樹脂組成物は、耐熱性・流動性・成形性・機械物性・寸法精度及び耐磨耗性に優れるため、エンジニアリングプラスチックとして有用な材料であるとしている。
【特許文献１】特開平５−３１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたポリアミド樹脂組成物は、確かに摺動性（耐磨耗性）には優れているが、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びが小さいため、エンジニアリングプラスチックとしてカム等の部材に用いられた場合には不都合を生ずる可能性があるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明にかかる有機無機複合組成物は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られるものである。
【０００６】
請求項２の発明にかかる有機無機複合組成物は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られるものである。
【０００７】
請求項３の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、前記混合液を加熱して前記有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備するものである。
【０００８】
請求項４の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、前記混合液を加熱して前記熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備するものである。
【０００９】
請求項５の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記シリカゾルまたは前記チタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であるものである。
【００１０】
請求項６の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、前記シリカゾルは水ガラスをイオン交換または酸中和して得られるものである。
【００１１】
請求項７の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、請求項２，請求項４乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、前記熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明にかかる有機無機複合組成物は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られる。
【００１３】
ここで、有機合成樹脂としては、フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の有機合成樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１４】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物は、まず有機合成樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦固化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに有機合成樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００１５】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物となる。
【００１６】
請求項２の発明にかかる有機無機複合組成物は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られる。
【００１７】
ここで、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１８】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物は、まず熱硬化性樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦熱硬化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに熱硬化性樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００１９】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物となる。
【００２０】
請求項３の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、混合液を加熱して有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備する。
【００２１】
ここで、有機合成樹脂としては、フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の合成樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２２】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法においては、まず有機合成樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦固化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに有機合成樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００２３】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００２４】
請求項４の発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、混合液を加熱して熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、熱可塑性樹脂に複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程とを具備する。
【００２５】
ここで、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイロン（ポリアミド）樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を始めとして種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２６】
このように、本発明にかかる有機無機複合組成物の製造方法においては、まず熱硬化性樹脂とシリカゾルまたはチタニアゾルを均一に混合した後、一旦熱硬化させて粉砕することによって、シリカゾルまたはチタニアゾルに熱硬化性樹脂が密着して熱可塑性樹脂との親和性が向上した有機無機複合体粉末が得られる。これを熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合することによって、有機無機複合体粉末が熱可塑性樹脂中に均一に分散した有機無機複合組成物となる。したがって、単にシリカ等の微粉末を熱可塑性樹脂中に混合したものとは異なり、緻密な構造が得られるため強度が大幅に向上し、耐摩耗性等の諸特性も向上する。
【００２７】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００２８】
請求項５の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、シリカゾルまたはチタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
【００２９】
本発明者らが鋭意実験研究を行った結果、シリカゾルまたはチタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、より好ましくは５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内である場合に、得られる有機無機複合組成物の強度を始めとする諸特性が最も向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００３０】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れている有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００３１】
請求項６の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、シリカゾルが水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるものである。
【００３２】
シリカゾルを得る方法としては、シリコンアルコキシドを加水分解する方法もあるが、シリコンアルコキシドは高価であるため、得られる有機無機複合組成物のコストも高くなってしまう。そこで、シリコンアルコキシドに比較して遥かに安価な水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるシリカゾルを用いることによって、得られる有機無機複合組成物のコストを低減することができる。
【００３３】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れているとともに、低コスト化できる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【００３４】
請求項７の発明にかかる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法は、熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂である。
【００３５】
レゾール型フェノール樹脂は通常メタノール溶液として市販されているため、シリカゾルまたはチタニアゾルと均一に混合するのが容易であり、ナイロン（ポリアミド）樹脂は広く一般に使用されているため入手が容易である。また、射出成形法を始めとする一般の熱可塑性樹脂の成形方法を用いて、容易に成形することができる。
【００３６】
このようにして、無機微粒子と有機樹脂材料の親和性を向上させて緻密な複合体構造を得ることによって、強度を大幅に向上させることができ、黒鉛を含有させたポリアミド樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れているとともに、低コスト化できる有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図１を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法について、図１を参照して説明する。本実施の形態にかかる有機無機複合組成物においては、有機合成樹脂または熱硬化性樹脂としてレゾール型のフェノール樹脂を、熱可塑性樹脂としてノボラック型のフェノール樹脂を用いている。
【００３９】
図１に示されるように、本実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法は、まず樹脂・ゾル混合工程（ステップＳ１０）において、熱硬化性樹脂としてのレゾール型のフェノール樹脂のメタノール溶液に、水ガラス（ケイ酸アルカリ塩水溶液）をイオン交換または酸中和して得られるシリカゾルを攪拌しながら添加して混合する。この混合液を、熱硬化工程（ステップＳ１１）において、加熱して硬化させ、有機無機複合体固形物を得る。次に、この有機無機複合体固形物を、複合体粉砕工程（ステップＳ１２）において、回転式粉砕機で微細粉末に粉砕する。
【００４０】
続いて、この微細粉末を、樹脂・粉砕物混合工程（ステップＳ１３）において、熱可塑性樹脂としてのナイロン６樹脂（粉末）と均一に混合（ドライブレンド）して、この混合粉末を加熱溶融混練工程（ステップＳ１４）において溶融混練することによって、本実施の形態にかかる有機無機複合組成物が得られる。更に、この有機無機複合組成物をペレット化して、加熱加圧成形工程（ステップＳ１５）において射出成形機によって成形することによって、本実施の形態にかかる有機無機複合成形体が得られる。
【００４１】
本実施の形態においては、配合を変えて、実施例１，実施例２及び実施例３の有機無機複合組成物を製造した。本実施の形態にかかる実施例１の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。こうして得られた複合体を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、５ｎｍ〜５０ｎｍのシリカ粒子が樹枝状に連鎖して分散している状態が観察された。
【００４２】
この複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９６重量部に対して、複合体粉砕物を４重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例１の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４３】
本実施の形態にかかる実施例２の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。
【００４４】
こうして得られた複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９４重量部に対して、複合体粉砕物を６重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例２の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４５】
本実施の形態にかかる実施例３の有機無機複合組成物は、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）ＰＲ５４５６２、レゾール型、メタノール溶剤、固形分５０％）６０重量部に対してメタノール９０重量部を加え、均一になるように調整した溶液に、シリカゾルを固形分として７０重量部になるように攪拌しながら添加した。この溶液を室温で３０分間保持してシリカをゲル化させた後、１５０℃で硬化させた。
【００４６】
こうして得られた複合体を回転式粉砕機で粉砕し、ナイロン６樹脂（東レ（株）、ペレット状、固形分１００％）９２重量部に対して、複合体粉砕物を８重量部加え、ドライブレンドした後に加熱溶融混練して、実施例３の有機無機複合組成物を得て、ペレット化した後、射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。
【００４７】
一方、比較例としては、上記特許文献１に記載された発明に係る耐摩擦摩耗ナイロン樹脂であるアミラン（登録商標）ＣＭ１０２３Ｇ１０００（東レ（株））を射出成形機で各種金型を用いて各種試験片を成形した。以上のようにして製造した本実施の形態にかかる実施例１，実施例２及び実施例３の有機無機複合組成物の試験片、並びに比較例の試験片の諸特性を測定した。その結果を、表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
まず、表１に示されるように、密度と引張り強度を測定した。引張り強度の試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０５４にしたがって行った。その結果は、密度については、比較例の試験片が１１５０ｋｇ／ｍ3であるのに対して、実施例１の有機無機複合組成物の試験片が１１４０ｋｇ／ｍ3であり、実施例２の有機無機複合組成物の試験片が１１５０ｋｇ／ｍ3であり、実施例３の有機無機複合組成物の試験片が１１６０ｋｇ／ｍ3であって、ほぼ同一であった。
【００５０】
次に、引張り強度については、比較例の試験片が９０．５ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が８２．１ＭＰａ、実施例２の試験片が８２．５ＭＰａ、実施例３の試験片が８２．６ＭＰａであり、比較例に比較して引張り強度に関してはやや劣っていた。しかしながら、引張り破断伸びについては、比較例の試験片が７．４％であったのに対して、実施例１の試験片が２８．８％、実施例２の試験片が２７．７％、実施例３の試験片が３２．２％であり、比較例に比較して遥かに大きく、柔軟性に優れていることが分かった。
【００５１】
次に、表１に示されるように、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。曲げ強度及び曲げ弾性率の試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０５５にしたがって行った。その結果は、曲げ強度については、比較例の試験片が１２０ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が１１６ＭＰａ、実施例２の試験片が１１８ＭＰａ、実施例３の試験片が１１８ＭＰａであり、ほぼ同等であった。しかし、曲げ弾性率については、比較例の試験片が３０５０ＭＰａであったのに対して、実施例１の試験片が２８７０ＭＰａ、実施例２の試験片が２８９０ＭＰａ、実施例３の試験片が２９３０ＭＰａであり、比較例に比較してやや劣っていた。
【００５２】
次に、表１に示されるように、シャルピー衝撃強さ（ノッチ付）を測定した。シャルピー衝撃強さの試験片の寸法並びに試験条件は、ＪＩＳ−Ｋ−７０６１にしたがって行った。その結果は、比較例の試験片が４．４８ｋＪ／ｍ2であったのに対して、実施例１の試験片が７．０５ｋＪ／ｍ2、実施例２の試験片が７．００ｋＪ／ｍ2、実施例３の試験片が７．５４ｋＪ／ｍ2であり、比較例に比較して遥かに大きく、耐衝撃性に優れていることが分かった。
【００５３】
次に、表１に示されるように、射出成形における成形収縮率について、引張り強度の試験片に関して測定した。その結果は、比較例の試験片が０．９２％であったのに対して、実施例１の試験片が１．２４％、実施例２の試験片が１．２５％、実施例３の試験片が１．２５％であり、ほぼ同等であった。これによって、本実施の形態に係る有機無機複合組成物は、比較例と同等の成形寸法精度を有していることが分かった。
【００５４】
次に、表１に示されるように、摩擦摩耗試験を行った。試験条件としては、鈴木式摩擦摩耗試験機（スリーブ：Ｓ４５Ｃ、板：各試験片）を用いて、加圧力Ｐ＝０．９８ＭＰａ、回転速度Ｖ＝３．０ｍ／ｍｉｎ、走行距離＝３６０ｍ（２時間）で実施した。その結果、摩擦係数については、スタート時は比較例が０．３９に対して、実施例１は０．３０とやや小さく、実施例２は０．３７、実施例３は０．３６とほぼ同等であったが、１時間後には比較例が０．４８に対して、実施例１は０．４２、実施例２は０．４０、実施例３は０．４０とやや小さく、更に２時間後には比較例が０．５０に対して、実施例１は０．４３、実施例２は０．３９、実施例３は０．３８とより小さくなっていった。
【００５５】
この結果より、比較例に比べて、本実施の形態に係る有機無機複合組成物はより摩擦係数が小さく、摺動性に優れていることが判明した。なお、摩耗量については、比較例が１．４ｍｇに対して、実施例１は１．５ｍｇ、実施例２は１．８ｍｇ、実施例３は１．９ｍｇと、ほぼ同等であった。
【００５６】
このようにして、本実施の形態に係る有機無機複合組成物においては、黒鉛を含有させたポリアミド（ナイロン）樹脂組成物と同等以上の摺動性（耐磨耗性）を持ちながら、更に耐衝撃強度や引っ張り破断伸びにも優れており、様々な用途に用いることができる。
【００５７】
本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための有機合成樹脂として熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を用いているが、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂・ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン−ラテックス（ＳＢＲ）ゴム等のエラストマー等の、種々の合成樹脂を用いることができる。
【００５８】
また、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いているが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を始めとして、その他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。また、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための熱可塑性樹脂としてナイロン６樹脂を用いているが、ナイロン６６樹脂を始めとして、アクリル樹脂・ポリプロピレン樹脂・ポリスチレン樹脂等のその他の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００５９】
更に、本実施の形態においては、有機無機複合組成物を得るための無機材料として水ガラスを原料としたシリカゾルを用いているが、シリコンアルコキシドを原料としたシリカゾルを用いても良いし、シリカゾルの代わりにチタニアゾルを用いることもできる。
【００６０】
本発明を実施するに際しては、有機無機複合組成物のその他の部分の構成、組成、材質、大きさ、形状、数量、製造方法等についても、また有機無機複合組成物の製造方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる有機無機複合組成物は、上述の如く、高強度で耐摩耗性が高く、摩擦係数が小さいという優れた特性を有しているため、自動車におけるブレーキパッドやクラッチディスクといった摩擦材や、摺動材、ギア、軸受け、等に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる有機無機複合組成物の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られることを特徴とする有機無機複合組成物。
【請求項２】
熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られることを特徴とする有機無機複合組成物。
【請求項３】
有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、
前記混合液を加熱して前記有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、
前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、
熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程と
を具備することを特徴とする有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、
前記混合液を加熱して前記熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、
前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、
熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程と
を具備することを特徴とする有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項５】
前記シリカゾルまたは前記チタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の有機無機複合組成物または請求項３若しくは請求項４に記載の有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項６】
前記シリカゾルは水ガラスをイオン交換または酸中和して得られることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、前記熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂であることを特徴とする請求項２，請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項１】
有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られることを特徴とする有機無機複合組成物。
【請求項２】
熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一に混合した後に固化させて得られる有機無機複合体を細かく粉砕して、熱可塑性樹脂と加熱混練して均一に混合して得られることを特徴とする有機無機複合組成物。
【請求項３】
有機合成樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、
前記混合液を加熱して前記有機合成樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、
前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、
熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程と
を具備することを特徴とする有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性樹脂の溶液にシリカゾルまたはチタニアゾルを攪拌しながら添加して均一な混合液を得る工程と、
前記混合液を加熱して前記熱硬化性樹脂を固化させて有機無機複合体を得る工程と、
前記有機無機複合体を微細に粉砕して複合体微細粉末を得る工程と、
熱可塑性樹脂に前記複合体微細粉末を加熱混練して均一に混合する工程と
を具備することを特徴とする有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項５】
前記シリカゾルまたは前記チタニアゾルの粒径が１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の有機無機複合組成物または請求項３若しくは請求項４に記載の有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項６】
前記シリカゾルは水ガラスをイオン交換または酸中和して得られることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂はレゾール型フェノール樹脂であり、前記熱可塑性樹脂はナイロン（ポリアミド）樹脂であることを特徴とする請求項２，請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の有機無機複合組成物または有機無機複合組成物の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００８−７４８９３（Ｐ２００８−７４８９３Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５２８０３（Ｐ２００６−２５２８０３）
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]