JP2001252921A - 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 円筒形状の熱硬化性樹脂成形材料を効率よく
安定して得ること。 【解決手段】 熱硬化性樹脂成形材料を押出し造粒する
方法において、成形材料をスクリーン３から押し出すた
めの押出し羽根２を有し、羽根２の外周に間隙をもった
状態で多数の穴３ａを有する曲面形状のスクリーン３を
有する押出造粒装置を使用し、熱硬化性樹脂成形材料を
押出造粒装置の押出し羽根２後方に投入し前方へ移送し
つつ、前記スクリーンの網目３ａより押し出し、円筒形
状の成形材料を得ることを特徴とする熱硬化性樹脂成形
材料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェノール樹脂など
の熱硬化性樹脂成形材料を溶融混練後造粒して製造する
方法に関するものであり、特に、押し出し圧力が低く安
定した連続製造が可能な熱硬化性樹脂成形材料を得るこ
とができる製造方法である。

【０００２】

【従来の技術】熱硬化性樹脂成形材料は、通常、原料を
配合後、混合、混練、冷却を経て一定の粒度にするのが
一般的である。その際、混練された材料は塊状またはシ
ート状に取り出され、冷却後に粉砕されるのが普通であ
った。その粉砕時に発生する微粉は、取扱い時に粉塵と
して浮遊してしまい、環境衛生上好ましくない。一方、
押出し装置による造粒化は、微粉の発生が少なく環境衛
生上好ましいが、押出し力が必要であり押出しダイスが
ある程度の厚みを必要とし、不十分であるとダイスの破
損をまねく。このダイスの厚みのため押出し抵抗が大き
くなり、押出し量が低くなる。更には、押出し抵抗によ
り剪断発熱が大きく、硬化が促進され安定した押出しが
困難であることから生産性がよくない。

【０００３】即ち、従来の押出し造粒方法では、図５に
示すように、１軸（又は２軸）の移送混練スクリュー４
１を有する押出し機４０を使用し、その先端に０．５〜
４．０ｍｍ径程度の穴４２ａを多数設けた平板ダイス４
２が取付けられ装置を用い、樹脂材料Ａを前記押出し機
４０により移送しダイス４２に押付けダイスに設けた穴
４２ａより押し出す。しかし、熱硬化性樹脂成形材料の
場合、熱可塑性樹脂に比べ粘度が高いためダイスに掛か
る圧力が高く、ダイスからの押出しを良好に行うには、
ダイスの厚みが５〜１５ｍｍ程度必要である。ダイス厚
みがそれより薄いとダイスが膨らみ、変形更には破損す
るという問題がある。一方、ダイス厚みを厚くすると樹
脂が穴から押出される際、抵抗が大きく剪断発熱により
硬化反応が進み樹脂粘度が更に高くなり、最終的には、
硬化することもある。

【０００４】これらの問題を解決するために、粉砕によ
り成形材料を得る場合は、粉砕物を篩にかけて微粉を除
去することによって、微粉の無い製品を得ることができ
るが、篩分けという工程が増える。更に除去した微粉の
処理が必要であり生産性を低下させる要因となってい
る。一方、造粒の場合は、押し出し装置を多数設置する
ことで生産性を維持することは可能であるが、設備に費
用がかかり、製品コストを高くすることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点から、本
発明者は、押し出し造粒装置を使用して粒状化すること
により微粉の発生を無くし、且つ、粉砕品と同等の良好
な生産性を有する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法を得
んとして種々研究した結果、押出し部の形状を従来の熱
硬化性樹脂成形材料で使用していたダイスとは異なる形
状を有する設備を使用することにより、押出し時の圧力
が低減され、剪断発熱による硬化がなく、熱硬化性樹脂
成形材料を生産性よく得られるとの知見を得、本発明を
完成するに至った。本発明は、押出し部の形状を従来の
平板・厚肉のダイス形状でなく、曲面・薄肉のスクリー
ン形状とすることにより、押出し時の圧力を低減し、剪
断発熱による硬化がなく、生産性よく熱硬化性樹脂成形
材料を製造する方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱硬化性樹脂
成形材料を押出し造粒する方法において、成形材料をス
クリーンから押し出すための押出し羽根を有し、その羽
根の外周に間隙をもった状態で多数の穴を有する曲面形
状のスクリーンを有する押出造粒装置を使用し、熱硬化
性樹脂成形材料を押出造粒装置の押出し羽根の後方に投
入し前方へ移送しつつ、前記スクリーンの網目より押し
出し、円筒形状の成形材料を得ることを特徴とする熱硬
化性樹脂成形材料の製造方法に関するものである。

【０００７】本発明において、熱硬化性樹脂成形材料
は、押出し羽根の後方に投入されるが、直接押出し羽根
の後側に投入してもよく、投入後移送装置により押出し
羽根の後方に移送してもよい。熱硬化性樹脂成形材料が
直接押出し羽根の後側に投入される場合、予め加熱混練
され、溶融した状態で投入される。投入後移送装置によ
り移送される場合、加熱混練され溶融した状態でもよ
く、加熱混練後冷却し粉砕された粉末ないし粒状のもの
でもよい。移送装置が混練機構を備えたものの場合、加
熱混練される前の混合物の状態のものでもよい。

【０００８】本発明において、スクリーンは曲面形状を
有しており、この点が本発明の主たる特徴の一つであ
る。具体的なスクリーン形状は特に限定するものではな
いが、樹脂材料を押し出すための圧力が均一に掛かる形
状が好ましく、円筒形状、あるいは断面形状が半円のド
ーナツ形状であることが、スクリーンの強度が維持しや
すいこと、生産性がよいこと、スクリーンの製作が容易
であること等のために、好ましいものである。スクリー
ンには、樹脂を押し出すための多数の穴がその全面また
は一部に設けられている。この径は通常０．５〜５．０
ｍｍである。０．５ｍｍより小さいと押し出し効率が低
下し、５．０ｍｍより大きいと粒径が大きすぎ、得られ
た成形材料による成形の際に成形性が低下するようにな
る。好ましくは１．０〜４．０ｍｍである。スクリーン
の厚みは、薄い方が押出し圧力を小さくするためにはよ
いが、薄すぎると圧力による変形等が起こりやすいの
で、穴径と同じ程度の厚みが好ましい。

【０００９】押出し羽根は、通常軸を中心に回転するも
のであるが、スクリーンの内面で成形材料に摺動作用を
与える形状が好ましく、軸方向に垂直な断面が一定のも
の、または成形材料を移送させるように捩れをもったフ
ァン形状でもよい。押出し羽根の羽根の枚数は通常２〜
３枚であり、軸に複数の羽根を取り付けたもの、あるい
は軸の切削加工により羽根を形成したものなどがある。
スクリーンと押出し羽根の先端との間隙は、押し出し効
率をよくするためには小さい方がよく、通常は０．５〜
１．０ｍｍである。これは、熱硬化性樹脂成形材料の場
合、材料の滞留時間をできるだけ短くして、樹脂の反応
が起こり粘度増加さらには硬化が生じる前にスクリーン
の穴より押し出すためである。次に、カッターは、スク
リーンの外側に設けられ、スクリーンから押し出された
成形材料を所定の長さに切断するものである。スクリー
ンから押し出された成形材料を切断することにより、微
粉のない一定サイズをもつ円筒状の成形材料を効率よく
得ることができる。

【００１０】カッターは、スクリーンの外周を沿って移
動し、押し出された成形材料を切断するものであり、ス
クリーンが円筒状あるいは断面形状が半円のドーナツ状
の場合、直線形又は半円形の刃をもつカッターがスクリ
ーンおよび押出し羽根の中心線（回転軸）を軸として回
転する方式が採用され、スクリーンが円筒状の場合、軸
に垂直なスクリーン断面と同じ形状の刃をもつカッター
がスクリーンの軸方向に移動する方式も採用される。回
転方式の場合、カッターの枚数は１枚又は複数枚である
が、押出し羽根の数と同じであることが好ましい。これ
は、押出し羽根の先端部より材料が押し出されるため、
押出し羽根とカッターが同時に回転し、材料が押出され
ると同時にカッターにより切断されることにより、均一
な粒子が得られるためである。一方、ある粒度分布を持
った成形材料を得るには、カッターの枚数の増減または
移動速度の変動で種々の粒度分布を有する成形材料が得
られる。

【００１１】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明に使用する造粒装置（一例）の
概略図で、図１は側断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図
である。各図において、１は移送スクリュー、２は押出
し羽根、３はスクリーン、４はカッター、５はホッパ
ー、６はシリンダーである。７は移送スクリュー及び押
出し羽根の駆動装置、８はカッターの駆動装置であり、
Ａは押し出し造粒される前の熱硬化性樹脂成形材料であ
る。スクリーン３は円筒形状であり、スクリーンには
０．５〜４．０ｍｍ径の多数の穴３ａがその全面または
一部に設けられている。カッター４は、円筒形状スクリ
ーン３の外周にて長手方向に長い直線状の刃を有し、ス
クリーンに沿って回転する構造である。押出し羽根２は
移送スクリュー１に直接または別駆動でその回転軸の延
長線上に設けられ、スクリーン３の内側に位置してい
る。また、移送スクリュー１は１軸である。熱硬化性樹
脂成形材料Ａは、混練により溶融した状態、または混練
前又は後の粉末状でホッパー５から投入され、移送スク
リュー１、シリンダー６等において外部からの加熱及び
又は剪断発熱により溶融されて先端の押出し羽根２の部
分に移送され、スクリーン１に設けられた多数の穴から
押し出され、カッター６により所定の長さにカットされ
る。

【００１２】図３及び図４は、本発明に使用する造粒装
置（他の例）の概略図であり、図３は側断面図、図４は
図５のＡ−Ａ断面図である。各図において、２２は押出
し羽根、２３はスクリーン、２４はカッター、２８はカ
ッターの駆動装置、２９はカッターの摺動装置である。
スクリーン２３は円筒形状であり、図１の装置と同様に
多数の穴２３ａを有している。カッター２４は円形の刃
２４ａを有し、円筒形状スクリーンの長手方向に沿って
移動する構造である。

【００１３】本発明において用いられる熱硬化性樹脂
は、代表的にはフェノール樹脂であるが、このほか、ポ
リイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを
用いてもよい。フェノール樹脂においては、ノボラック
型フェノール樹脂の場合、硬化剤としては通常ヘキサメ
チレンテトラミンが使用されるが、特に限定されるもの
ではない。また、好ましくは、水酸化カルシウム等の硬
化促進剤を使用する。充填材としては、無機物ではガラ
ス繊維、炭酸カルシウム、クレー、マイカ等、有機物で
は木粉、パルプ、織物繊維、熱硬化性樹脂硬化物等があ
る。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに具体
的に説明する。

【００１５】〔実施例１〕粉末状のフェノール樹脂３４
重量部、粉末状の硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）
６重量部、無機基材（ガラスチョップ、クレー）５５重
量部、及びその他の添加剤（硬化助剤、離型剤、着色
剤）５重量部をブレンダーにて混合した後加熱ロールに
て加熱混練した。次いで、冷却し粉砕してフェノール樹
脂成形材料を得た。図１に示す押出し造粒装置において
シリンダーを１２０℃に加熱しておき、前記フェノール
樹脂材料混合物をホッパーより投入し２００ｒｐｍで回
転する移送スクリューにより溶融混練しながら押出し羽
根のある造粒部へ移動し、回転する押出し羽根とスクリ
ーンとの間にてずり作用を与えながら、スクリーンに設
けられた径２．０ｍｍの多数の穴より押出した。続い
て、スクリーン外周にて、押出し羽根と同じ回転数で回
転するカッターにより、押し出されたフェノール樹脂成
形材料を切断し、径２．０〜２．５ｍｍ、長さ０．５〜
３．０ｍｍの粒状フェノール樹脂成形材料を得た。得ら
れた成形材料は微粉（８０メッシュパス）が実質的にな
く、５時間以上の連続運転ができた。

【００１６】〔実施例２〕粉末状のフェノール樹脂４７
重量部、粉末状の硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）
８重量部、有機基材（木粉）４０重量部、及びその他の
添加剤（硬化助剤、離型剤、着色剤）５重量部をブレン
ダーにて混合した後加熱ロールにて加熱混練した。次い
で、冷却し粉砕してフェノール樹脂成形材料を得た。図
３に示す押出し造粒装置においてシリンダーを８０℃に
加熱しておき、前記フェノール樹脂成形材料混合物をホ
ッパーより投入し５０ｒｐｍで回転する移送スクリュー
により溶融混練しながら押出し羽根のある造粒部へ移動
し、回転する押出し羽根とスクリーンとの間にてずり作
用を与えながら、スクリーンに設けられた径３．０ｍｍ
の多数の穴より押出した。続いて、スクリーン外周に
て、押出し羽根と同じ回転数で回転するカッターによ
り、押し出されたフェノール樹脂成形材料を切断し、径
３．０〜３．５ｍｍ、長さ０．５〜３．５ｍｍの粒状フ
ェノール樹脂成形材料を得た。得られた成形材料は微粉
（８０メッシュパス）が実質的になく、５時間以上の連
続運転ができた。

【００１７】〔比較例１〕粉末状のフェノール樹脂４７
重量部、粉末状の硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）
８重量部、有機基材（木粉）４０重量部、及びその他の
添加剤（硬化助剤、離型剤、着色剤）５重量部をブレン
ダーにて混合し、次いで、９０℃の加熱ロールにて混練
後冷却、粉砕しフェノール樹脂成形材料を得た。この成
形材料は８０メッシュパスの微粉が１０重量％程度あっ
た。

【００１８】〔比較例２〕粉末状のフェノール樹脂３４
重量部、粉末状の硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）
６重量部、無機基材（ガラスチョップ、クレー）５５重
量部、及びその他の添加剤（硬化助剤、離型剤、着色
剤）５重量部をブレンダーにて混合し、次いで、図５に
示す先端に径２．０ｍｍの穴を有するダイスを取り付け
た押出し機（１２０℃に加熱）にて加熱混練しながら前
記ダイスの穴より押し出した。約３時間の連続運転でフ
ェノール樹脂がゲル化し押出し不可能となった。

【００１９】

【発明の効果】本発明の熱硬化性樹脂成形材料の製造方
法は、熱硬化性樹脂成形材料を押出し造粒する方法にお
いて、成形材料をスクリーンから押し出すための押出し
羽根を有し、その羽根の外周に間隙をもった状態で多数
の穴を有する曲面形状のスクリーンを有する押出造粒装
置を使用しているので、従来の平面ダイスを使用した押
出し造粒方法に比べ、成形材料を効率よく安定して押出
すことができ、カッターにより切断することにより微粉
のない所定粒度の熱硬化性樹脂成形材料を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に使用する造粒装置（一例）の概略側
断面図。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】 本発明に使用する造粒装置（他の例）の概略
側断面図。

【図４】 図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】 従来の造粒装置の概略側断面図。

【符号の説明】

１ 移送スクリュー ２，２２ 押出し羽根 ３，２３ スクリーン ３ａ，２３ａ スクリーンに設けられた穴 ４，２４ カッター ２４ａ カッターの刃 ５ ホッパー ６ シリンダー ７ 移送スクリュー及び押出し羽根の駆動装置 ８，２８ カッターの駆動装置 ２９ カッターの摺動装置 ４０ 押出し機 ４１ 移送混練スクリュー ４２ ダイス ４２ａ ダイスに設けられた穴 ４３ シリンダー ４４ ホッパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑木 剛一郎 東京都品川区東品川２丁目５番８号 住友 ベークライト株式会社内 Ｆターム(参考） 4F201 AA36 AA37 AB03 AB11 AB12 AB19 BA02 BC01 BC12 BC37 BL09 BL36 BL42 BL50 BQ04 BQ16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂成形材料を押出し造粒する
   方法において、成形材料をスクリーンから押し出すため
   の押出し羽根を有し、その羽根の外周に間隙をもった状
   態で多数の穴を有する曲面形状のスクリーンを有する押
   出造粒装置を使用し、熱硬化性樹脂成形材料を押出造粒
   装置の押出し羽根後方に投入し前方へ移送しつつ、前記
   スクリーンの網目より押し出し、円筒形状の成形材料を
   得ることを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料の製造方
   法。
2. 【請求項２】 スクリーン形状が円筒形状、又は断面形
   状が半円のドーナツ形状、又は半球形状である請求項１
   記載の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
3. 【請求項３】 スクリーンが穴径とほぼ同一の厚みを有
   することを特徴とする請求項１又は２記載の熱硬化性樹
   脂成形材料の製造方法。
4. 【請求項４】 スクリーンの外周に沿って移動するカッ
   ターにより、押し出された円筒状の成形材料を切断する
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱硬化性樹
   脂成形材料の製造方法。