JP2003025324A - 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延加工時に成形材料を幅方向にも圧延でき
る圧延ロールを用いることにより、圧延後の成形材料の
搬送および造粒化を効率的に行い、かつ微粉の発生が極
めて少ない成形材料を得ることができる製造方法および
その製造装置を提供する。 【解決手段】 ［１］溶融混練状態の成形材料をシート
状で供給し、［２］相対するロール面間距離が一定で、
かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い
圧延ロールで圧延し、［３］所定幅の麺状に加工するか
又は所定間隔の切り込みを有する凹凸シート状に加工
し、［４］次工程の切断又は切り込み処理が可能な長さ
に裁断し、［５］成形材料の移送方向を前記［４］工程
に対して直角方向に変更して成形材料をこの裁断方向と
平行に移送し、［６］前記［５］工程の移送方向に対し
て平行に所定幅に切断するかあるいは切込みを入れるこ
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、混練した後に連続的
に造粒して粒状の成形材料を製造する方法およびその装
置に関するものであり、特に、工程間移送時および製造
後に微粉の発生が少ない熱硬化性樹脂成形材料を製造す
るのに好適に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】熱硬化性樹脂成形材料は、熱硬化性樹
脂、基材、硬化剤などの原料を配合後、混合、混練し、
これを冷却後粉砕することにより成形材料化するのが一
般的である。しかし、この粉砕時などに発生する微粉
は、歩留りの低下、微粉回収に伴う工程の煩雑化、ある
いは作業環境の悪化など多くの問題があり、このため最
近では単純粉砕による粒子化ではなく、造粒設備を使用
した微粉発生の極めて少ない材料化手法が注目されてい
る。

【０００３】このような造粒方法には種々の手法がある
が、混練ロールから供給されたシート状材料をさらにそ
の後の造粒化に適した厚みに段階的に圧延加工し、これ
に所定幅の麺状加工あるいは凹凸加工を施し、次いで所
定長さに裁断した後、この成形材料をそれまでの移送方
向に対して直角方向に移送しつつ、連続的に所定幅に切
断あるいは切込み加工をする手法は、簡易な設備で成形
材料の造粒化を行える有用な方法である。

【０００４】しかし、この場合に圧延工程において用い
られるロールの形状は、従来はロールと被圧延材料との
接触面が直線であり、ロール形状が円柱状のものであっ
た。通常、圧延加工を行った場合は、圧延前後の厚み比
が大きくなることに伴って材料面積が増大するが、この
ような円柱形状のロールを用いた場合は、被圧延材料は
ロールによる応力を受けた際、巾方向の周辺部位におい
てはその外側へ若干拡大する現象が認められるものの、
そのほとんどは材料の流れ方向に拡大する。従って、処
理を連続的に行うためには、圧延による厚み減少にほぼ
反比例した処理後の材料搬送速度の増加が必要になる。
この結果、後工程側では設備負荷が大きくなったり、造
粒化装置などへの投入がスムーズに出来なくなるといっ
た問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧延加工時
に成形材料を幅方向にも圧延できる圧延ロールを用いる
ことにより、圧延後の成形材料の搬送および造粒化を効
率的に行い、かつ微粉の発生が極めて少ない成形材料を
得ることができる製造方法およびその製造装置を提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）熱硬化
性樹脂成形材料の製造方法において、［１］溶融混練状
態の成形材料をシート状で供給し、［２］相対するロー
ル面間距離が一定で、かつ、ロール表面の軸方向外周長
さがその軸長より長い圧延ロールで圧延し、［３］所定
幅の麺状に加工するか又は所定間隔の切り込みを有する
凹凸シート状に加工し、［４］次工程の切断又は切り込
み処理が可能な長さに裁断し、［５］成形材料の移送方
向を前記［４］工程に対して直角方向に変更して成形材
料をこの裁断方向と平行に移送し、［６］前記［５］工
程の移送方向に対して平行に所定幅に切断するかあるい
は切込みを入れ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）熱硬化性樹脂成形材料の製造装置
であって、［１］成形材料を溶融混練してシート状で供
給する混練ロール、［２］相対するロール面間距離が一
定で、かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長よ
り長い圧延ロール、［３］所定幅の麺状に加工するか又
は所定間隔の切り込みを有する凹凸シート状に加工する
ためのスリッターまたは溝切りロール、［４］次工程の
切断又は切り込み処理が可能な長さに裁断する裁断機、
［５］成形材料の移送方向を直角方向に変更して移送す
るための方向転換装置および成形材料をその方向に移送
する移送装置、［６］前記移送装置の移送方向に対して
平行に所定幅に切断するかあるいは切込みを入れるため
のスリッター又は溝切りロール、を有することを特徴と
する熱硬化性樹脂成形材料の製造装置、である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においては、まず熱硬化性
樹脂成形材料を混練ロール、単軸押出機、二軸混練押出
機、遊星混練押出機、コニーダ等の一般的な混練装置で
溶融混練し、次工程の加工に必要な軟らかさを保ちなが
ら最終の粒子形状に相当する厚みに圧延ロールで圧延す
る。この工程により成形材料を緻密化し、後工程の麺状
加工あるいは凹凸加工時の安定性を高め、加工時に受け
る衝撃や摩擦等によってもその形状が崩れ難く、微粉の
発生が少ない粒状の成形材料が得られる。

【０００８】通常、一定寸法形状（巾＝Ｘとする）で圧
延ロール間に投入された材料を、円柱形状の圧延ロール
を用いて厚みを（１／ａ）倍（ここでａ＞１）に加工す
る場合、圧延処理後の材料の滞留をなくすためには、処
理後の材料搬送速度を処理前の約ａ倍に増速する必要が
ある。これは、一定幅Ｘで供給された材料に対して、圧
延ロールからの応力が作用する部位の長さがＸとほぼ等
しいため、材料は幅方向にはわずかにしか圧延されず、
そのほとんどが流れ方向への圧延となり、これが排出速
度の増加となるためである。

【０００９】本発明で用いられる圧延ロールは、ある幅
Ｘで投入された材料に対して、応力が作用する長さ（軸
方向外周長さ）をＸより長くなるような形状としたもの
である。すなわち、相対するロール面は全ての部位にお
いて一定のクリアランス（目的とする圧延後の材料厚み
の相当する）を有し、かつ、ロール表面の軸方向外周長
さがその軸長より長い形状を有する。これにより、圧延
時には材料を流れ方向だけでなく幅方向へも圧延して寸
法拡大させるので、圧延後の材料形状や処理後の材料搬
送速度を任意に選定できる。例えば、圧延ロールにより
前記材料厚みを（１／ａ）倍に加工する場合、投入され
た材料の幅Ｘに対して、これに応力が作用する長さをｂ
Ｘ（ここでｂ＞１）とすると、圧延処理後の材料は幅方
向にｂ倍拡大し、流れ方向には（ａ／ｂ）倍に拡大す
る。すなわち、処理後の材料搬送速度は（ａ／ｂ）倍と
なる。従って、従来の円柱形状の圧延ロールを使用した
場合と比較すると、これらのａ、ｂの値を任意に設定す
ることにより、目的に応じた自由度の大きい設備設計が
可能になる。

【００１０】本発明で用いられる圧延ロールの形状は特
に限定しないが、圧延ロールへの材料の挿入、排出をス
ムーズに行うことができ、圧延処理中の材料の裂けなど
が起こりにくい形状にすることが好ましい。一例を挙げ
ると、緩やかな曲線で描かれた三角形状を交互に組み合
わせた図１で示したような形状である。この形状の場
合、三角形の高さに相当するｓ、曲線の山〜山間距離で
あるｔを任意に選定することにより、材料に応力が作用
する長さを設定できる。例えば、ｄ＝２００ｍｍ、ロー
ルの最大径Ｒ＝１６０ｍｍ、ロールの最小径ｒ＝９０ｍ
ｍ、ｓ＝３５ｍｍ、ｔ＝４０ｍｍとした場合、ロール表
面の軸方向外周長さはおよそ４００ｍｍとなり、軸長に
対して約２倍となる。なお、通常、ロールの軸に対する
直交方向の断面は、幅方向のどの部位においても軸を中
心とした真円である形状のものが用いられる。

【００１１】本発明で用いられる圧延ロールで処理後の
材料は、原理上圧延ロールの表面形状と同一の形状にて
排出されることになる。従って、処理前の材料は平板状
であっても、例えば図１に示した形状の圧延ロールを用
いた場合は、処理後には波板形状になる。圧延後の次工
程への投入時に材料が平板化していることを必要とする
場合は、圧延後にロールなどを設置して平板化してもよ
い。また、用いる材料の性状や圧延時の温度設定によっ
ては、圧延後の材料がまだ柔らかくそのまま材料の自重
により平板化させることもできるので、次工程の設備に
これに適応した幅寸法を設ければよい。

【００１２】本発明で用いられる圧延ロールの使用に際
しては、これを２対以上用いることもできる。特に、処
理前の材料厚みと目標とする材料厚みの差が大きい場合
は、多段階の圧延処理工程を経るのが好ましい。また、
本発明の圧延ロールと、従来の円柱形状を有した圧延ロ
ール、あるいは材料の幅方向端部が厚みが薄くなること
を抑えるために、この材料端部に相当する位置からロー
ル端に向かって徐々に径が小さくなる（ロール間隙が大
きくなる）ロールとの併用などを行うこともできる。こ
のような圧延ロールの組合せについては特に限定せず、
材料の圧延比や材料の性状、あるいは目的とする設備設
計に合わせて適宜選定すればよい。

【００１３】本発明で用いられる圧延ロールは、温調機
構を有したものであることが好ましい。圧延加工時のロ
ール設定温度は、特に温度感応性が高い材料を処理する
場合には重要であり、材料を圧延可能な粘度で処理する
とともに、圧延時の発熱等による影響や、次工程におけ
る材料冷却操作時のハンドリング性なども併せて考慮の
上、処理時の温度が設定される。このような温度設定
は、多段処理の場合は段階によって異なることも想定さ
れるため、各々の圧延工程における最適な温度設定が可
能であることが好ましい。温調の方法としては特に限定
しないが、熱媒として蒸気、温水、熱媒油などを用い、
材料の処理による温度変化を小さく抑えられるような熱
容量を有するものが好ましい。

【００１４】本発明で用いられる圧延ロールの材質につ
いては特に限定せず、被圧延材料の性状に合わせて選定
すればよい。一般的には、圧延時に受ける材料からの反
力により変形しない強度、材料中に含まれている基材等
により容易に摩耗しないような硬度を有し、さらには前
記温調機構による制御を高精度化するために良好な熱伝
導性を示す金属製のものが適しており、腐食性なども考
慮するとステンレス製のものを用いることが好ましい。

【００１５】圧延加工後の成形材料は、続いて、最終の
粒子径に相当する長さを有する麺状あるいは切り込みを
有する凹凸シート状に加工する。この処理を行った後の
成形材料の形状は、好ましくは麺状であるが、後工程ま
たは工程間移送時に容易に分離することができれば、成
形材料の取り扱いが容易な凹凸シート状でもよい。次い
で、この麺状あるいは凹凸シート状に加工された成形材
料を次工程の切断または切り込み処理が可能な所定の長
さに裁断した後、移送方向を直角方向に変えて成形材料
を裁断方向と平行に移送し、この移送方向と平行に最終
の粒子径に相当する幅に切断あるいは切込みを入れる。
この場合についても、切断が好ましいが、後工程で容易
に粒状化することができれば、凹凸シート状でもよい。
凹凸シート状に加工した場合は、この後解砕して粒状化
する。このようにして、微粉の発生が少ない所望の粒径
を有する成形材料を得ることができる。なお、これらの
加工に際しては、スリッターや溝切りロールが用いられ
るが、いずれも成形材料の付着を防止する為のスクレイ
パーを備えたものが好ましい。

【００１６】溝切りロールを使用する場合、溝の断面形
状は特に限定せず、成形材料の性状、加工後の成形材料
の形状にあわせて四角形、半円形などに加工したものか
ら選択して使用すればよい。溝切りロールの例を図２に
示す。このような溝加工を行ったものを対にして使用し
てもよいし、片側にはフラット面を有するロールを用い
てもよい。溝切りロールを対にして用いる場合は処理能
力を大きくすることができ、片側にフラット面を有する
ロールを用いた場合は、溝切りロールやスクレイパーの
管理が比較的容易になる。また、スリッターを使用する
場合もその仕様については特に限定しないが、通常は回
転刃が用いられ、この場合も回転刃同志を組み合わせて
使用してもよいし、片側にはフラット面を有するロール
を用いてもよい。前記の溝切りロールあるいはスリッタ
ーについては、成形材料を加工に適した柔らかさに保持
するために、温調機構を有したものがよい。また、これ
らの材質についても特に限定せず、被圧延材料の性状や
処理条件に合わせて選定すればよい。温調機構や材質に
ついての好ましい選択としては、前記圧延ロールと基本
的に同じである。

【００１７】本発明におけるもう一つの特徴は、成形材
料をこれらの加工処理に適した温度に保持した状態で、
前記スリッターや溝切りロールにより加工を施すことに
ある。かかる条件で行うことにより、成形材料の加工
面、すなわち造粒化後の成形材料粒子表面が滑らかにな
り、工程内において成形材料が受ける衝撃、振動、摩擦
による粒子の崩壊が起こりにくく、摩耗粉が発生しにく
いという利点をもつ。この結果、成形材料化した場合の
微粉発生を少なく抑えることができる。

【００１８】本発明で用いられる成形材料については特
に限定せず、一般的な熱硬化性樹脂成形材料であれば本
発明の製造方法および製造装置を適用することができ
る。通常、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、ポリイミド樹脂などが用いられ、これに有機基材も
しくは無機基材が配合されるのが一般的である。有機基
材としては、木粉、パルプ、織物繊維、熱硬化性樹脂硬
化物粉砕物などがあり、無機基材としては、ガラス繊
維、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、クレー、マ
イカ、シリカ等が挙げられる。このほか、必要に応じて
硬化剤、硬化促進剤、離型剤、顔料などが配合される。

【００１９】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図３は本発明に用いる造粒装置の一具体例を概略斜視図
で示すものである。各工程において使用される設備は、
成形材料の所望の粒径、配合処方、揮発分量、各処理時
の温度、装置の目標処理能力等に応じて適宜選択すれば
良い。

【００２０】溶融状態の熱硬化性樹脂成形材料１ａを、
圧延ロール２で所定厚みに圧延し、シート状成形材料１
ｂを得る。このとき、２のようなロール表面の軸方向外
周長さがその軸長より長い形状の圧延ロールを使用する
ことにより、成形材料を幅方向にも圧延することができ
る。通常、圧延ロール２は圧延された成形材料１ｂを強
制的にロールから剥がす為のスクレイパー（図示せず）
を備えている。続いて溝切りロール３で所定間隔の切り
込みを有する凹凸シート状に加工する。通常、溝切りロ
ール３は、凹凸シート状に加工された成形材料１ｃを強
制的に溝切りロール３から剥がす為のスクレイパー（図
示せず）を備えている。次に、凹凸シート状に加工した
成形材料１ｃを、裁断機４により次工程の切断又は切り
込み処理が可能な長さに裁断し、方向転換機５により移
送方向を直角方向に変更する。次いで、溝切りロール６
に導入し、この移送方向と平行に切込みを入れることに
よって後工程で容易に粒状に分離する凹凸シート状物１
ｄを得る。通常溝切りロール６は、成形材料を強制的に
この溝切りロール６から剥がす為のスクレイパー（図示
せず）を備えている。凹凸シート状物１ｄは、このあと
簡単な処理により造粒化されることにより、目的とする
粒状の成形材料を得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。以下の実施例ではフェノール樹脂成形材料を
用い、１段階の圧延処理を行ったのち造粒化を実施した
が、材料の選定、設備の構成など、特にこれに限定され
るものではない。

【００２２】（１）成形材料の配合 成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂
（秋田住友ベークライト製「Ａ−１０８２」）４３重量
％、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを７重量
％、有機基材として木粉（１００メッシュ通過品）を３
１重量％、無機基材としてクレー（土屋カオリン工業製
「ＮＮカオリンクレー」）１５重量％、硬化助剤とし
て水酸化カルシウムを２重量％、離型剤としてステアリ
ン酸を１重量％、顔料としてカーボンブラックを１重量
％を配合し、二軸押出機で予備混練した。

【００２３】（２）成形材料の混練 前記の予備混練後の材料を９０℃の加熱ロールにより６
分間混練し、幅１８０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのシート状
成形材料を得た。

【００２４】（３）成形材料の圧延 圧延ロールとして、図１において、ｄ＝２００ｍｍ、Ｒ
＝１６０ｍｍ、ｒ＝９０ｍｍ、ｓ＝３５ｍｍ、ｔ＝４０
ｍｍ、ロール面間のクリアランスを１．５ｍｍとしたも
のを１対使用した。なお、圧延ロールは温調機構を有し
たものを使用し、温度は８０℃に設定した。ロールにて
混練済みの前記成形材料をこの圧延ロールで処理したと
ころ、厚み１．５ｍｍ、平均幅３６０ｍｍになり、圧延
ロール処理後における材料の滞留がなく、処理前と同じ
搬送速度で処理することができた。また、処理直後の成
形材料は波形形状を有していたが、自重によりすぐ平板
化した。

【００２５】（４）麺状加工 溝切りロールとして、図２に示す溝断面形状を有し、溝
間ピッチが２ｍｍであるものを２本（幅４００ｍｍ、ロ
ール間隙０ｍｍ）を使用し、この間に前記圧延後の成形
材料を連続的に通して麺状に加工した。溝切りロールは
８０℃に設定した。さらにこの麺状に加工された成形材
料を、長さ３６０ｍｍに裁断機にて裁断した後、方向転
換機により移送方向を直角方向に変更し、前記溝切りロ
ールと同じ仕様の溝切りロール２本の間を通し、粒状の
フェノール樹脂成形材料を製造した。

【００２６】（５）製品化 得られた粒状の成形材料を自転式小型混合機で１５分処
理後、振動篩機で篩分して粒度分布を確認したところ、
１〜２ｍｍの粒径のものが９５％であり、かつ１８０μ
ｍ以下の微粉の発生は認められなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、熱硬化性樹脂成形材料の製造
方法であって、溶融混練状態の成形材料をシート状で供
給し、相対するロール面間距離が一定で、かつ、ロール
表面の軸方向外周長さがその軸長より長い圧延ロールで
圧延し、所定幅の麺状に加工するか又は所定間隔の切り
込みを有する凹凸シート状に加工し造粒化する製造装置
およびその製造方法であり、圧延後の材料を流れ方向だ
けでなく幅方向にも圧延できるので、効率的な造粒化を
行うことができる。また、従来の生産方式では多量に発
生していた微粉の発生を大きく低減することができ、成
形材料の造粒化を長時間安定して行うことができるの
で、歩留りや環境衛生面においても好ましい。さらに、
用いられる設備についてもシンプルでコンパクトである
ので、設備投資を安価に抑えることができる。従って本
発明は、工業的な成形材料の造粒品の製造方法および製
造装置として有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例で用いた圧延ロールであり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。

【図２】 本発明の実施例で用いた製麺ロールであり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。

【図３】 本発明の製造装置（一例）の概略図。

【符号の説明】

１ａ 溶融、混練直後の熱硬化性樹脂成形材料 １ｂ 圧延ロールによって所定の厚みに圧延された熱硬
化性樹脂成形材料 １ｃ 幅方向に凹凸シート状に加工された熱硬化性樹脂
成形材料 １ｄ 幅方向および長さ方向に凹凸シート状に加工され
た熱硬化性樹脂成形材料 ２ 圧延ロール ３ 溝切りロール ４ 裁断機 ５ 方向転換機 ６ 溝切りロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法におい
   て、［１］溶融混練状態の成形材料をシート状で供給
   し、［２］相対するロール面間距離が一定で、かつ、ロ
   ール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い圧延ロー
   ルで圧延し、［３］所定幅の麺状に加工するかまたは所
   定間隔の切り込みを有する凹凸シート状に加工し、
   ［４］次工程の切断又は切り込み処理が可能な長さに裁
   断し、［５］成形材料の移送方向を前記［４］工程に対
   して直角方向に変更して成形材料をこの裁断方向と平行
   に移送し、［６］前記［５］工程の移送方向に対して平
   行に所定幅に切断するかあるいは切込みを入れることを
   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】 熱硬化性樹脂成形材料の製造装置であっ
   て、［１］成形材料を溶融混練してシート状で供給する
   混練ロール、［２］相対するロール面間距離が一定で、
   かつ、ロール表面の軸方向外周長さがその軸長より長い
   圧延ロール、［３］所定幅の麺状に加工するか又は所定
   間隔の切り込みを有する凹凸シート状に加工するための
   スリッターまたは溝切りロール、［４］次工程の切断又
   は切り込み処理が可能な長さに裁断する裁断機、［５］
   成形材料の移送方向を直角方向に変更して移送するため
   の方向転換装置および成形材料をその方向に移送する移
   送装置、［６］前記移送装置の移送方向に対して平行に
   所定幅に切断するかあるいは切込みを入れるためのスリ
   ッター又は溝切りロール、を有することを特徴とする熱
   硬化性樹脂成形材料の製造装置。