JP2002138148A - 熱硬化物の製造方法 - Google Patents
熱硬化物の製造方法Info
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Abstract
的に、しかも周辺に臭気を漂わせることなく、粗粉砕可
能な硬さに硬化させる。 【解決手段】 未硬化の熱硬化性成形材料を硬化させ
て、熱硬化物を得るにあたり、前記熱硬化性成形材料を
圧力容器の中に入れ、前記圧力容器の中に一定圧力の水
蒸気を吹き込み、前記圧力容器内の空気を前記水蒸気に
よって置換し、前記圧力容器内の前記水蒸気の飽和状態
を維持しながら、前記熱硬化性成形材料を蒸煮し、前記
熱硬化性成形材料を粗粉砕可能な硬さに硬化させる。
Description
成形材料から、粗粉砕可能な硬さの熱硬化物を製造する
方法に関し、特に、ガラス繊維強化プラスチック(以下
FRPと略す)廃棄物から、かかる熱硬化物を製造する
方法に関する。
すます向上し、従来からの石油資源の有効利用(再利
用)のみならず、環境保護の立場から、大気、水域、及
び土壌への産業廃棄物の排出や廃棄は、抑制せねばなら
ない方向にある。
物の再利用法が産業界の間で真剣に検討され、次の三通
りの処理方法が技術的に確立されている。
する、(2)熱分解して、可燃ガスや油を回収し、燃料
として利用したり、又は回収油を更に分解、精製して、
原料として利用する、(3)焼却し、その燃焼熱を回収
し、熱風、蒸気、温水、又は発電機を回して電気として
利用する方法等である。
法の一つは、セメント工場で再利用する方法であり、該
廃棄物は、粗粉砕した後、キルンで焼成して、その中の
有機物を先ず燃料として利用し、残滓となるガラス繊維
や充填材等の無機物は、スラグとしてセメントの原料に
使用する。
の形態は、硬化物と未硬化物とに分類出来、硬化物、即
ち固化物については、前述のいずれかの方法で再利用出
来る。
成形材料は、充填材やガラス繊維等の無機物の含有量が
高いため、熱分解法や燃焼法による再利用だけでは不十
分であり、燃焼後の残滓の再利用は不可避である。
かかる未硬化の熱硬化性成形材料は、スチレンモノマー
(以下SMと略す)やメチルメタクリレート(以下MM
Aと略す)等の引火性の液体である重合性単量体を含有
した、消防法上の可燃性固形物で、これは粗粉砕するこ
とが出来ず、又安全性や臭気の問題も伴うので、硬化物
と同じ処理方法は不適切であると考えられた。
熱硬化性成形材料をそのまま燃焼させることは不可能に
近いことが分かった。本発明者によれば、この理由は、
かかる成形材料が極めて燃え難いからであると考えられ
た。
シート状では、空気(酸素)に接触しているごく表面は
燃えるものの、その内部まで空気が入って行かないため
と考えられる。それ故に、かかる成形材料を再利用する
ためには、固化と粗粉砕の工程が必要且つ不可欠であ
る。
外部からの熱源で加熱し、硬化を進めて固化させ、かか
るFRP廃棄物を固化と粗粉砕の工程を経て再利用する
ことを考えた。
で加熱する方法には、(1)固化に時間がかかり経済的
でない、(2)引火性の液体を含有しているため、熱源
の種類によっては安全性に心配がある、(3)周囲に臭
気を漂わせる危険性がある、等の問題点が存在すること
を見出した。
する未硬化及び硬化を問わず熱硬化性成形材料廃棄物の
再利用は避けて通れない。そのため、該未硬化の成形材
料を安全且つ経済的に、しかも周辺に臭気を漂わせるこ
となく、硬化を進め粗粉砕可能な硬さまで固化する技術
の確立は、緊急且つ重要な課題である。
安全且つ経済的に、しかも周辺に臭気を漂わせることな
く、粗粉砕可能な硬さに硬化させることを課題とする。
化性成形材料を硬化させて、熱硬化物を得るにあたり、
前記熱硬化性成形材料を圧力容器の中に入れ、前記圧力
容器の中に一定圧力の水蒸気を吹き込み、前記圧力容器
内の空気を前記水蒸気によって置換し、前記圧力容器内
で前記水蒸気の飽和状態を維持しながら、前記熱硬化性
成形材料を蒸煮し、前記熱硬化性成形材料を粗粉砕可能
な硬さに硬化させる、熱硬化物の製造方法に係るもので
ある。
硬化の熱硬化性成形材料を固化させる方法について、鋭
意検討を進めた。
熱硬化性成形材料は、セメント工場等で再利用する場
合、SMやMMA等の引火性の可燃性液体を含んでいる
が、極めて燃え難いため、粗粉砕機等によって、20m
mパス程度の粒度に粗粉砕可能な状態まで硬化させなけ
ればならないことが見出された。
熱硬化性成形材料の硬化を進めるには、通常、かかる材
料に熱を供給すればよいが、(1)かかる材料は、熱伝
導率が低くて、熱が伝わり難く、硬化に長時間を要し、
不経済である、(2)かかる材料には、SM(第4類・
第2石油類)やMMA(第4類・第1石油類)等の揮発
性が高く、人に嫌な臭いを感じさせる重合性単量体が含
有されている、(3)これらの重合性単量体は、引火性
の液体であるため、熱源の供給方法には細心の注意を払
う必要がある等の問題点を抱えていることが見出され
た。
熱硬化性成形材料の固化工程において、安全性、経済性
及び臭気対策に配慮した固化方法について、より一層詳
細に検討した。
成形材料を、安全且つ経済的に、しかも周辺に臭気を漂
わせることなく、粗粉砕可能な硬さに硬化させる方法を
突き止め、本発明を完成するに至った。
料を、圧力容器の中で所定圧力の飽和水蒸気下に蒸煮す
ることで、周辺に臭気を漂わせることなく、安全且つ経
済的に、粗粉砕可能な硬さに硬化させるものである。
は、基本的に架橋剤を含有する液状の不飽和ポリエステ
ル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレ
ート樹脂、アクリル樹脂等からなる群より選ばれる少な
くとも1種のラジカル硬化型樹脂と硬化剤とから構成さ
れ、さらに必要に応じて低収縮剤、離型剤、充填材、増
粘剤、強化材等を含有してなる、未だ3次元化していな
いバルクモルディングコンパウンド(以下BMCと略
す)、ダフモルディングコンパウンド(以下DMCと略
す)及びシートモルディングコンパウンド(以下SMC
と略す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の材料
を意味する。
ニュレーター(GRANULATOR)(ホーライ製)
を用いて行われるような通常の粗粉砕が可能な硬さをい
う。その際の固化した成形材料の硬さは、バーコル硬さ
で50以上(23℃、934−1)あれば十分である。
したがって、硬化物のバーコル硬さが50以上になるま
で硬化を進めればよい。
状)、DMC材料(ブロック状)やSMC材料(シート
状)を、安全且つ経済的で、しかも周辺に臭気を漂わせ
ることなく、粗粉砕可能な硬さに硬化させることができ
る。
形材料を、種々の所望の形状に硬化成形させ、熱硬化成
形体を得ることができる。
として、セメント工場等で粗粉砕して再利用に供するこ
とができる。
本発明にかかる未硬化熱硬化性成形材料は、一般に、不
飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂(ビ
ニルエステル樹脂ともいう)、ウレタンアクリレート樹
脂、及びアクリル樹脂(アクリールシラップともいう)
等の液状樹脂成分(A成分)、ポリスチレン系、ポリメ
チルメタクリレート系、ポリ酢酸ビニル系、又はポリエ
ステル系等の固形ポリマーをSMやMMA等の液状の重
合性単量体に溶解した、いわゆる低収縮剤(B成分)、
炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム又は硅砂等の無機
充填材(C成分)、ガラス繊維等の強化材(D成分)、
その他少量の硬化剤(主に過酸化物)(E成分)、内部
離型剤(F成分)、着色剤(顔料)(G成分)、及び酸
化マグネシウム等の増粘剤(H成分)等から構成されて
いる。但し、湿式DMC材料は、H成分を含まない。
Cそれぞれの用途や成形条件等で異なるため、割合の表
示は難しいが、およそ(A+B)成分が20〜35重量
%、C成分が30〜65重量%、D成分が10〜30重
量%を占め、その他(E+F+G+H)が残りを占めて
いる。
MやMMA等は、ほとんどA成分とB成分に含まれる。
A成分中の該単量体の含有量は、用途やメーカーによっ
て異なるため一概に言えないが、およそ30〜60重量
%である。B成分中にも、同様に、およそ60〜70重
量%の該単量体が含まれている。
は、かなりの揮発性液体の有機化合物と(C+D)成分
からなる無機化合物とが含まれていることが分かる。
脂は、グリコール類を主成分とする多価アルコール類
と、α,β−不飽和二塩基酸及び/又はその無水物、更
に必要に応じて、飽和二塩基酸及び/又はその無水物と
を重縮合して得られる不飽和ポリエステルをSM等の液
状の重合性単量体に溶解した液状樹脂である。
インキ化学工業(株)、三井化学(株)、(株)日本触
媒、昭和高分子(株)、武田薬品工業(株)、日立化成
工業(株)等の主要メーカーで製造・販売されており、
容易に入手できる。特に、BMC、DMC及びSMC用
途の銘柄が好適に使用される。
樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポ
キシ樹脂に、アクリル酸、又はメタクリル酸を付加して
得られるエポキシアクリレートを、SM等の液体の重合
性単量体に溶解した液状樹脂である。
インキ化学工業(株)、三井化学(株)、(株)日本触
媒、昭和高分子(株)、武田薬品工業(株)、日立化成
工業(株)等の主要メーカーで製造されたり、販売され
ており、容易に入手できる。特に、BMC、DMC及び
SMC用途の銘柄が好適に使用される。
樹脂は、ポリエステルポリオール又はポリエーテルポリ
オールとジイソシアネートとを反応させて、分子末端を
イソシアネート化し、これにアルコール性水酸基を有す
るアクリレート又はメタクリレートを反応させるか、又
はアルコール性水酸基を有するアクリレート又はメタク
リレートとジイソシアネートとを反応させてイソシアネ
ート基を残し、これとポリエステルポリオール又はポリ
エーテルポリオールとを反応させて得られる、分子末端
にアクリレート又はメタクリレートの二重結合を有する
ウレタンアクリレートをSMやMMA等の液状の重合性
単量体に溶解した液状樹脂である。日本ユピカ(株)製
のユピカ8921、8940、8932等がこれに該当
する。
リルシラップとも呼ばれ、MMAを主成分として部分共
重合するか、もしくはその重合体をMMAに溶解して得
られる液状樹脂である。該樹脂は、三菱レイヨン
(株)、日本油脂(株)、(株)日本触媒、(株)クラ
レ等が主要なメーカーである。BMC用樹脂も販売され
ている。
において、液状の熱硬化性樹脂とセットで販売されるケ
ースが多いので、同時に入手可能である。その他、日本
油脂(株)等は、独自に低収縮剤を販売している。
成分)や低収縮剤(B成分)に含まれる液状の引火性重
合性単量体は、SMやMMAが使用されるケースが多い
が、しかし、これ等に限定するものではない。また、使
用される重合性単量体が引火性の液体で臭気を発するも
のであれば、本発明は一層効果を発揮する。
成形品の用途や成形条件等で異なるが、一般的には、t
−ブチルパーオキシベンゾエートが使用されることが多
い。これは、未硬化の熱硬化性成形材料が、一般的に、
140℃前後の温度で成形されることが多いためであ
る。
する場合、使用されている硬化剤の分解温度の高低によ
って硬化条件も変わってくる。すなわち、使用している
硬化剤の分解温度が低いほど、水蒸気の圧力は低く、又
蒸煮時間は短く設定出来る。また、硬化剤の分解温度が
高いと、その逆になる。
器として、(株)タカハシキカンのKTドライヤーとし
て知られている、二重缶圧力容器式前処理装置を一例と
して挙げることが出来る。本装置は、蒸気加熱であるた
め安全なこと、又一定圧力の蒸気を連続して系内に送り
込むことが可能であり、好ましい。
性成形材料を硬化すると、安全且つ経済的で(短時間
で)、しかも、何ら周辺に臭気を漂わせることなく、材
料を粗粉砕可能な硬さに固化することが出来る。
を、所定の圧力容器の中で出来るだけ早く中まで蒸気が
浸透するように、好ましくは小さなブロック状、望まし
くは10cm角以下のブロック状にして配置する。
み、系内の空気を置換後、該水蒸気の飽和状態を維持し
ながら、該材料を蒸煮する。
蒸気の圧力は、20〜1000kPaの範囲が望まし
い。20kP a未満の圧力であると、水蒸気の温度が
低くなって、蒸煮時間が長くなったり、又圧力が低いた
め、飽和状態の維持が難しく、そのため、臭気が残る危
険性等がある。圧力が1000kPaを超えると、その
温度は183℃を超えることになり、これ以上の高温
は、高エネルギーを要し、且つ圧力容器の耐圧性を高く
せねばならず、不経済である。
温度を110℃まで上げたいならば49kPaの水蒸気
を、120℃まで上げたいならば98kPaの水蒸気
を、130℃まで上げたいならば176kPaの水蒸気
を、系内の圧力を維持しながら吹き込む。
間は、該材料の硬化特性とブロックの形状によって異な
る。即ち、出来るだけ短時間で硬化させたい場合は、水
蒸気の圧力を高く設定し、該材料はできるだけ小さな形
状、即ち、表面積を広くする必要がある。
し、冷却する。冷却後に得られた固化物は、適切な粗粉
砕機で粗粉砕して、再利用に供する。セメント工場で再
利用する場合、粉砕の粒度は、20mmパスにする必要
があるといわれているので、この条件に適した粉砕機を
選択する必要がある。
切な形状で圧力容器内に投入し、蒸煮することによっ
て、周辺に臭気を漂わせることがなく、粗粉砕可能な硬
さの熱硬化成形体を製造できる。
的な、新規な成形方法としても応用出来る。
化性成形材料に直接水蒸気を当てて加熱するため、引火
の危険性がない、(2)本材料は水蒸気を透過し易いた
め、短時間に内部まで加熱できる、従って経済的であ
る、(3)本材料の重合熱が水蒸気に逆供給されるた
め、加熱水蒸気の供給量は、極めて少なくて済み経済的
である、(4)容器内が加圧飽和水蒸気で満たされてい
るので、SMやMMA等の重合性単量体の気化が抑制さ
れ十分重合反応(架橋反応)に関与し、はとんど周辺に
臭気は漂わない、等が挙げられる。
は、本実施例のみに限定されるものではない。尚、実施
例及び比較例における「部」は「重量部」を示し、
「%」は「重量%」を示す。
ピカ 7670」を使用して、次の表1に示す組成の未
硬化湿式BMC材料を常法(ニーダー使用)に従って作
製した。
「ネオポール 8025」を使用して、次の表2に示す
組成の未硬化湿式BMC材料を常法(ニーダー使用)に
従って作製した。
脂「ユピカ 8921」を使用して、次の表3に示す組
成の未硬化湿式DMC材料を常法(ニーダー使用)に従
って作製した。
て、次の表4に示す組成の未硬化湿式BMC材料を常法
(プラネクリー混練機使用)に従って作製した。
ピカ 7506」を使用して、次の表5に示す組成の未
硬化湿式SMC材料を常法(SMCマシーン使用)に従
って作製した。
圧力容器式前処理装置に網状の棚を設け、その棚の上
に、作製例1〜5で作製した未硬化の湿式成形材料を、
それぞれ、平均形状がおよそ10×200×100mm
の大きさにして、設置する。この時、各材料の容積は、
該容器内容積の約1/3とした。
定圧力の水蒸気を吹き込み蒸煮し、各成形材料の硬化を
進めて固化させた。各未硬化成形材料について実施した
水蒸気の圧力、容器内の温度、粗粉砕可能な硬化までの
水蒸気の蒸煮時間、固化した材料のバーコル硬さ(23
℃、934−1)、粗粉砕性、及び容器内雰囲気中のS
M又はMMAの濃度(ガスクロマトグラフによる)を測
定した。結果を、それぞれ表6及び7に示した。なお、
ガスクロマトグラフィの測定条件は次の通りである。 カラム:G−300(化学品検査協会製) キャリアーガス:ヘリュウム 20ml/分 カラム温度:60℃×2分(保持)→2℃/分(昇温)→ 80℃×2分(保持)→8℃/分(昇温)→ 200℃×30分(保持) 検出器:FID検出器使用
200Lの二重缶圧力容器式前処理装置に設けた網状の
棚の上に、作製例1及び4で作製した未硬化の湿式成形
材料を、それぞれ平均形状がおよそ10×200×10
0mmの大きさになるようにして設置する。この時、各
材料の容積は該容器内容積の約1/3とした。
定圧力の水蒸気を二重缶に吹き込み外部加熱(材料に直
接蒸煮しない)で、各成形材料の硬化を進めて固化させ
た。結果を、各未硬化成形材料について、表7に、実施
例と同様の、水蒸気の圧力、粗粉砕可能な固化までの加
熱時間、容器内雰囲気中のSM又はMMAの濃度と共に
示した。ガスクロマトグラフィの測定条件等は、実施例
と同じである。
でも、比較例に比べて、処理時間が短く、容器雰囲気中
及び周辺に臭気を漂わせることなく、安全で且つ経済的
に、粗粉砕可能な硬さの熱硬化物を製造できる。
所定の未硬化の材料に水蒸気を直接蒸煮して容器内を飽
和状態にするので、引火の危険性がなく安全である、
(2)かかる材料は水蒸気を透過し易く、熱の伝達が速
いので、短時間で固化する、(3)かかる材料の重合熱
が水蒸気に供給されるため、加熱水蒸気の供給量は極め
て少なくて済む、(4)容器内が加圧飽和水蒸気で満た
されているので、SMやMMA等の重合性単量体の気化
が抑制され、十分重合反応に関与し、ほとんど周辺に臭
気は漂わない、等の利点を有する。
硬化の熱硬化性成形材料の再利用に極めて有用な技術で
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 未硬化の熱硬化性成形材料を硬化させ
て、熱硬化物を得るにあたり、 前記熱硬化性成形材料を圧力容器の中に入れ、前記圧力
容器の中に一定圧力の水蒸気を吹き込み、前記圧力容器
内の空気を前記水蒸気によって置換し、前記圧力容器内
で前記水蒸気の飽和状態を維持しながら、前記熱硬化性
成形材料を蒸煮し、前記熱硬化性成形材料を粗粉砕可能
な硬さに硬化させることを特徴とする、熱硬化物の製造
方法。 - 【請求項2】 前記熱硬化性成形材料に使用される熱硬
化性樹脂が、液状不飽和ポリエステル樹脂、液状エポキ
シアクリレート樹脂、液状ウレタンアクリレート樹脂及
び液状アクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも
1種の樹脂であることを特徴とする、請求項1記載の熱
硬化物の製造方法。 - 【請求項3】 前記熱硬化性成形材料が、湿式のバルク
モルディングコンパウンド、湿式のダフモルディングコ
ンパウンド及びシートモルディングコンパウンドからな
る群より選ばれる少なくとも1種の材料であることを特
徴とする、請求項1記載の熱硬化物の製造方法。 - 【請求項4】 前記水蒸気が20〜1000kPaの圧
力を有することを特徴とする、請求項1記載の熱硬化物
の製造方法。
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
JP2009138086A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | シリコーンゴムの製造方法 |
EP2858133A1 (en) | 2012-06-04 | 2015-04-08 | Japan U-PICA Company, Ltd | Crystalline unsaturated polyester resin composition for led reflector, granular material comprising said composition, led reflector produced by molding said granular material, surface-mount-type light-emitting device, and lighting device and image display device each equipped with said light-emitting device |
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- 2000-11-01 JP JP2000334261A patent/JP4761615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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