JP2005263829A - 熱硬化性樹脂の混練方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無溶剤下で、混練時間を短縮しながら熱硬化性樹脂中に固形ゴム成分を均一的に分散することが可能な熱硬化性樹脂の混練方法及び装置を提供する。
【解決手段】硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する工程Ｍで得られた混練物ｍと、固形ゴム２０２と固形熱硬化性樹脂２０３とを混合する工程Ｎで得られた混合物ｎとを混練する熱硬化性樹脂の混練方法であり、工程Ｍで粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂を混練し、工程Ｎで固形ゴム２０２と固形熱硬化性樹脂２０３を冷凍した後、粉状に粉砕して混合する。混練物ｍと混合物ｎの混練工程で、混練ロール３１１に巻き付けながら溝３１５により対流・置換を行いつつ、混合物ｎを混練ロール３１１の一方側に連続的に定量供給して混練し、中途部で混練物ｍを連続的に定量供給して混練された混合物ｎと混練する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリプレグなどに使用される熱硬化性樹脂の混練方法及び装置に関し、更に詳しくは、無溶剤下で混練時間を短縮しながら熱硬化性樹脂中に固形ゴム成分を均一的に分散することができる熱硬化性樹脂の混練方法及び装置に関する。

熱硬化性樹脂に強靱性を付与するため、熱硬化性樹脂マトリックス中に固形ゴム成分を分散するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

このような熱硬化性樹脂組成物を混練する際に、従来公知のニーダーなどを用いて無溶剤で混練する場合、長時間の混練が必要であり、また十分に固形ゴム成分を樹脂マトリックス中に微分散できない場合が生じるという問題があった。
特開平５−２３９３１７号公報 特開平８−２０９００３号公報

本発明の目的は、無溶剤下で、混練時間を短縮しながら熱硬化性樹脂中に固形ゴム成分を均一的に分散することが可能な熱硬化性樹脂の混練方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の熱硬化性樹脂の混練方法は、硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する工程Ｍで得られた混練物ｍと、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する工程Ｎで得られた混合物ｎとを混練する熱硬化性樹脂の混練方法であって、前記工程Ｍにおいて、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂を混練し、前記工程Ｎにおいて、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂をそれぞれ冷凍した後、粉状に粉砕して混合し、前記混練物ｍと前記混合物ｎを混練する工程において、表面に螺旋状に延在する溝を形成した回転可能な２本の混練ロールを並設し、該混練ロール間のバンクに供給された被混練物を一方の混練ロールに巻き付けると共に、前記溝により被混練物の対流・置換を行いつつ、ロール軸方向に一方側から他方側に送りながら混練する混練手段を使用し、前記混合物ｎを前記混練ロールの一方側に連続的に定量供給して混練し、該混練ロールの中途部で前記混練物ｍを連続的に定量供給し、混練された前記混合物ｎと混練することを特徴とする。

本発明の熱硬化性樹脂の混練装置は、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する第１混練手段と、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する混合手段と、前記第１混練手段で得られた混練物ｍと前記混合手段で得られた混合物ｎとを混練する第２混練手段を備えた熱硬化性樹脂の混練装置であって、前記第１混練手段が、硬化剤の粒子をジェット気流により互いに衝突させて粉砕することにより粉状にする硬化剤乾式粉砕部と、前記液状熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給部と、前記硬化剤乾式粉砕部から供給された粉状の硬化剤と前記樹脂供給部から供給された液状熱硬化性樹脂とを混練する混練部とを具備し、前記混合手段が、固形ゴム塊を切断してゴム小片にするゴム切断部と、該ゴム小片及び前記固形熱硬化性樹脂を液体窒素により冷凍して粉状に粉砕する粉砕部とを具備し、前記第２混練手段が、表面に螺旋状に延在する溝を形成した回転可能な２本の混練ロールを並設し、該混練ロール間のバンクに供給された被混練物を一方の混練ロールに巻き付けると共に、前記溝により被混練物の対流・置換を行いつつ、ロール軸方向に一方側から他方側に送りながら混練する混練機を有することを特徴とする。

上述した本発明によれば、無溶剤の条件下で、混練時間を短縮しながら熱硬化性樹脂中に固形ゴム成分を均一的に分散することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の熱硬化性樹脂の混練装置の一例を示し、この混練装置は、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する第１混練手段１、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する混合手段２、及び第１混練手段１で得られた混練物ｍと混合手段２で得られた混合物ｎとを混練する第２混練手段３とを備えている。

第１混練手段１は、硬化剤の粒子をジェット気流により互いに衝突させて粉砕することにより粉状にする硬化剤乾式粉砕部１００、液状熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給部１３０、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する混練部１６０とを具備している。

硬化剤乾式粉砕部１００は、粒径５０〜５００μｍ程度の硬化剤の粒子を連続的に定量供給する定量フィーダ１０１、この定量フィーダ１０１から供給された硬化剤をジェット気流により互いに衝突させて粉砕する乾式粉砕手段１０２、この乾式粉砕手段１０２で粉砕されて粉状になった硬化剤を捕集するバグフィルター部１０３とこのバグフィルター部１０３で捕集した硬化剤を回収する回収容器１０４を備えた回収手段１０５を有している。

図２〜４に、好ましい硬化剤乾式粉砕部１００の一例を詳細に示す。この硬化剤乾式粉砕部１００では、定量フィーダ１０１が移動自在な架台１０６上に立設した支持フレーム１０７の上部に設けられ、硬化剤を収容するホッパー１０８、このホッパー１０８の底に接続したシュート部１０９、このシュート部１０９に振動を与える振動部１１０を備えている。この振動部１１０によりシュート部１０９を振動させることで、ホッパー１０８内の硬化剤をシュート部１０９から乾式粉砕手段１０２に定量的に供給するようになっている。

乾式粉砕手段１０２は、図４に示すように、硬化剤をジェット気流により互いに衝突させて粉砕するための粉砕用容器１１１を備えている。粉砕用容器１１１の下壁部１１２には、内部空間１１３にジェット気流を供給するための気流供給口１１４が２か所に設けられ、この気流供給口１１４に接続プラグ１１５を介して不図示の高圧空気供給源が接続されている。

側壁部１１６には硬化剤を内部空間１１３に導入するための導入部１１７が突設され、この導入部１１７の上部導入口１１８からシュート部１０９を経た硬化剤が内部空間１１３に供給される。導入部１１７にもジェット気流を供給するための気流供給口１２６が設けられており、不図示の高圧空気供給源に接続されている。

気流供給口１１４，１２６から高圧空気が内部空間１１３に供給されると、その高圧空気は内部空間１１３内で渦巻き状のジェット気流を発生させ、そのジェット気流により導入部１１７から内部空間１１３内に供給された硬化剤が互いに衝突し、２０μｍ以下の粉体に粉砕される。この粉砕された粉状の硬化剤は、出口１１９から配管１２０を介して回収手段１０５に送出される。粉砕用容器１１１は、架台１０６上に立設した支持体１２１に固定支持されている。

回収手段１０５は、移動自在な支持フレーム１２２上に上記バグフィルター部１０３を備えている。バグフィルター部１０３は、支持フレーム１２２に固定したタンク１２３内にバグフィルター１２４が配設され、このバグフィルター１２４に粉砕された粉状の硬化剤を捕集するようになっている。タンク１２３の下端に回収容器１０４が着脱自在に連結されている。硬化剤の捕集が終了すると、バグフィルター１２４に捕集した硬化剤を不図示のエアノッカーにより落下させて回収容器１０４内に回収するようになっている。

樹脂供給部１３０は、図１に示すように、粘度の異なる液状熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂を供給する複数（図では２つ）の供給手段１３１を備えている。各供給手段１３１は、液状熱硬化性樹脂を収容するタンク１３２と、このタンク１３２から液状熱硬化性樹脂を混練部１６０に定量供給するギアポンプ１３３を有し、重量式制御（ロストインウェイト）によりギアポンプ１３３から定量的に液状熱硬化性樹脂を吐出できるようになっている。各供給手段１３１は、架台１３４上に設置されている。

高粘度の液状熱硬化性樹脂を供給する一方の供給手段１３１Ａは、タンク１３２に収容した高粘度の液状熱硬化性樹脂を加熱可能に構成され、その加熱により高粘度の液状熱硬化性樹脂を低粘度化してギアポンプ１３３から安定的に吐出できるようにしている。

図５，６に、好ましい供給手段１３１Ａの一例を詳細に示す。この供給手段１３１Ａは、ベース１３５上に台秤（ロードセル）１３６が設置され、この台秤１３６上に立設した複数の支柱１３７上にタンク１３２が配設されている。タンク１３２の下端に液状熱硬化性樹脂をギアポンプ１３３に送る配管１３８が連結されている。タンク１３２の上端に取っ手１３９を備えた蓋１４０が開閉自在に取り付けられている。

ベース１３５上に配置した設置台１４１上にギアポンプ１３３が設置され、ギアポンプ１３３に連結した駆動モータ１４２により作動するようになっている。タンク１３２、タンク１３２とギアポンプ１３３を連結する配管１３８、及びギアポンプ１３３は、２点鎖線で示すように、保温壁１４３により被覆され、この保温壁１４３内に配置したニクロム線などの発熱体（不図示）を介して、高粘度の液状熱硬化性樹脂を加熱できるようにしている。１４４は、タンク１３２内の液状熱硬化性樹脂の温度を測定する測温体である。

台秤１３６で重量を測定しながら、ギアポンプ１３３からの吐出量（駆動モータ１４２の回転数）を制御することで、ギアポンプ１３３から定量的に液状熱硬化性樹脂を吐出する。

加熱を必要としない低粘度の液状熱硬化性樹脂を供給する他方の供給手段１３１Ｂは、上述した構成において、保温壁１４３と発熱体を取り除いたものを好ましく使用することができる。

混練部１６０は、図１に示すように、移動台１８０上に設置され、硬化剤乾式粉砕部１００で得られた粉状の硬化剤と樹脂供給部１３０から供給された液状熱硬化性樹脂とを混練する２軸スクリュー式混練押出し機１６１と、この混練押出し機１６１に硬化剤乾式粉砕部１００で得られた粉状の硬化剤を定量的に供給可能な定量フィーダ１６２を備えている。

定量フィーダ１６２は、ホッパー１６４とこのホッパー１６４から２軸スクリュー式混練押出し機１６１に硬化剤を連続的に定量供給する２軸スクリュー押出し部１６５を備えている。

図７に、好ましい定量フィーダ１６２の一例を詳細に示す。この定量フィーダ１６２では、ホッパー１６４内に、ホッパー１６４の上端から回転自在に垂下した回転軸１９０にアーム１９１を介して回転羽根１９２が上下２段に取り付けられている。モータ１９３により回転軸１９０が回転し、それによって回転羽根１９２が対面するホッパー１６４の内壁面に沿って移動する。この回転羽根１９２により、ホッパー１６４の内壁面に硬化剤が静電付着により堆積するのを防ぐようにしている。堆積をより効果的に防ぐため、ホッパー１６４内に内壁面にエアを噴射する機構を設けるようにしてもよい。

ホッパー１６４の下端に２軸スクリュー押出し部１６５が設けられており、ホッパー１６４内の硬化剤を押出し口１９５から連続的に押出し供給する。不図示のロードセルによりホッパー１６４の重量が常時測定され、その重量に基づく重量式制御（ロストインウェイト）で２軸スクリュー押出し部１６５の押出し口１９５から硬化剤が定量押出しされるようになっている。なお、図中１９６はホッパー１６４の蓋である。

２軸スクリュー式混練押出し機１６１は、前後を閉止した筒状のボディ１６６内に２本のスクリュー１６７が回転可能に並設されている。ボディ１６６の後部には、定量フィーダ１６２のシュート部１６４に接続される硬化剤投入口１６８と、供給手段１３１に接続される樹脂投入口１６９が設けられている。ボディ１６６の前部に混練物ｍを押し出す押出し口１７０が配設されている。

ボディ１６６内には、図８に示すように、冷却水を循環させる上下の循環路１８１，１８２が形成され、不図示の冷却水供給源から供給された冷却水によりボディ１６６を冷却し、それにより混練時の混練物の発熱を抑制するようになっている。混練中の混練物の温度を測定する温度センサ１８３がボディ１６６内に埋設され、この温度センサ１８３で検出した温度に基づいて、冷却水供給源から供給される冷却水の温度が調整され、混練時における混練物の温度を一定に保つようにしている。

ボディ１６６の後方から突出したスクリュー軸がスプライン継手１７２を介してギアボックス１７３に連結されている。モータ１７４にカップリング１７５を介して減速機１７６が連結され、この減速機１７６からの回転が周回移動自在に支持されたチェーン１７７を介してギアボックス１７３に伝達されるようになっている。

モータ１７４の作動により、２本のスクリュー１６７が互いに逆方向に回転することで、硬化剤投入口１６８から供給された粉状の硬化剤と、樹脂投入口１６９から供給された液状熱硬化性樹脂とがボディ１６６内で混練されながら前方側に移動し、押出し口１７０から混練物ｍとして排出される。

混合手段２は、固形ゴム２０１の塊を切断してゴム小片２０２にするゴム切断部２００と、ゴム小片２０２及びペレット状の固形熱硬化性樹脂２０３を液体窒素により冷凍して粉状に粉砕する粉砕部２２０を具備している。

ゴム切断部２００は、図１に示すように、固形ゴム塊２０１を搬送するローラコンベヤ２０４と、このローラコンベヤ２０４の上方に設置した固形ゴム塊２０１の切断手段２０５を有している。ローラコンベヤ２０４は、支持フレーム２０６に配列したローラ２０７を備えている。切断手段２０５は、油圧シリンダ２０８のロッド２０９の下端に固設した切断刃２１０を具備している。油圧シリンダ２０８の作動により、ロッド２０９が上下に伸縮し、それにより切断刃２１０が昇降可能になっている。

ローラ２０７上を間欠的に搬送される固形ゴム塊２０１が降下する切断刃２１０によりゴム中片２０２’に切断され、このゴム中片２０２’を戻しベルトコンベヤ２１１でローラコンベヤ２０４の投入側に戻し、ゴム中片２０２’を再度ローラ２０７上で切断刃２１０により切断し、この工程を繰り返し行うことで、所望の大きさのゴム小片２０２を得るようになっている。

粉砕部２２０は、液体窒素供給源２２１から供給される液体窒素により冷凍したゴム小片２０２を粉状に粉砕する第１粉砕手段２２２と、粉砕されたゴム小片（ゴム粉）２２３とベレット状の固形熱硬化性樹脂２０３を液体窒素により冷凍しながら粉状に粉砕する第２粉砕手段２２５を備えている。なお、ここで使用される固形熱硬化性樹脂２０３は、ゴムとの混練で相溶が可能な低融点エポキシ樹脂などの固形熱硬化性樹脂である。

台秤２２６で計量した容器２２７内の所定量のゴム小片２０２を液体窒素供給源２２１から供給される液体窒素により冷凍した後、第１粉砕手段２２２に供給する。各粉砕手段２２２，２２５には液体窒素供給源２２１から液体窒素が供給され、粉砕中の熱により溶けだすことなく粉砕物を冷凍状態に維持できるようにしている。

第１粉砕手段２２２と第２粉砕手段２２５には、同じ構造のものが使用され、図９〜１１にこれら粉砕手段２２２，２２５に用いられる好ましい粉砕手段の一例を詳細に示す。

この粉砕手段は、ハンマーミル装置から構成され、支持フレーム２３０上にハンマーにより粉砕するハンマー粉砕部２３１と、このハンマー粉砕部２３１を作動させるモータ２３２が設置されている。ハンマー粉砕部２３１は、図１１に示すように、ハンマー２３３を収容する空洞部２３４を内側に備えたボディ２３５を有している。ボディ２３５には、軸受け２３６を介して回転自在に支持されたシャフト２３７が挿通されている。

シャフト２３７には軸方向に沿って所定の間隔で円筒状のカラー２３８を介在させながら円盤体２３９が固定されている。各円盤体２３９には周方向に所定の間隔で複数の貫通孔２４０が形成され、各円盤体２３９の対応する貫通孔２４０にハンマー２３３を固定するハンマーボルト２４１がそれぞれ挿通され、その両端に螺合したナット２４２により円盤体２３９に固定されている。ハンマー２３３は、円盤体２３９間の位置でハンマーボルト２４１に固定され、シャフト２３７の回転により回転して粉砕物を粉砕する。

空洞部２３４の下部には、ハンマー２３３により所定の大きさに粉砕された粉体のみ下方に落下させるスクリーン２４３が張設されている。なお、図中２４４はモータ２３２の回転をシャフト２３７に伝達するベルト、２４５はスクリーン２４３を脱着する際の開閉フタを締め付けるハンドルである。

ハンマー粉砕部２３１の上部には、空洞部２３４内に粉砕物を投入するためのポッパー２４６が設けられている。ハンドル２４７を矢印方向に下げることで蓋が開き、粉砕物をポッパー２４６内に供給できるようになっている。ホッパー２４６の下部には液体窒素を供給する窒素供給口２４８が設けられ、液体窒素供給源２２１から供給された液体窒素が窒素供給口２４８からホッパー２４６と空洞部２３４内に供給できるようにしてある。

液体窒素の供給により、ハンマー粉砕部２３１における粉砕時の発熱から生じる軟化固着を防止し、更に第２粉砕手段２２５として使用した際には、ホッパー２４６内でゴム粉２２３が再凝縮するのを防止する。また、第２粉砕手段２２５のホッパー２４６に供給された固形熱硬化性樹脂２０３を冷凍させる。

ボディ２３５の下端が開口し、この開口２４９に連結した排出ダクト２５０の下端に回収タンク２５１が着脱自在に取り付けられている。

第２混練手段３は、第１混練手段１で得られた混練物ｍと混合手段２で得られた混合物ｎとを混練する混練機３００と、この混練機３００に混合物ｎを連続的に定量供給可能な定量フィーダ３０１を備えている。

定量フィーダ３０１は、ホッパー３０２とその下端に接続された１軸スクリュー押出し部３０３を備え、重量式制御（ロストインウェイト）により、ホッパー３０２内に供給された混合物ｎを１軸スクリュー押出し部３０３から混練機３００に連続的に定量供給するようになっている。

混練機３００は、図１２〜１５に示すように、左右の支持体３０９，３１０間に前後に並設した回転自在な２本の混練ロール３１１，３１２を有している。混練ロール３１１，３１２は、それぞれ支持体３０９，３１０内に配置した速度制御可能なインバータモータ３１３により減速機３１４を介して回転可能になっており、前側の混練ロール３１１の回転速度を後側の混練ロール３１２の回転速度よりも速く制御することで、混練ロール３１１，３１２間のバンク３６０（図１６参照）に供給された被混練物３１６を前側の混練ロール３１１にのみ巻き付けながら、混練するようになっている。

図１４に示すように、混練ロール３１１，３１２の混練部３１１Ａ，３１２Ａの表面３１１ａ，３１２ａには、螺旋状に延在する複数の溝３１５が形成されている。溝３１５は同じ溝幅でその螺旋間隔がロール軸方向に一方側（左側の供給側）から他方側（右側の排出側）にいくほど次第に狭くなっている。この溝３１５により、図１６に示すように、被混練物３１６が対流・置換を行いながら混練されると共に、ロール軸方向に一方側から他方側に送られるようになっている。

混練ロール３１１は、図１５に示すように、密閉した内部空洞部３１７を有し、その内部空洞部３１７がロール軸方向で左右に水密的に区切られた左空洞部３１８と右空洞部３１９とから構成されている。内部空洞部３１７内には両端側を二重管構造にした配管３２０がロール軸中心上に延設され、混練ロール両端部から突出する端部３２０ａがロータリジョイント３２１に接続されている。

左側のロータリジョイント３２１に設けた供給口３２２から温度を調整した水などの流体が配管３２０の内側通路ａを通って左空洞部３１８内に供給され、左空洞部３１８を循環した流体が配管３２０の外側通路ｂを通って左側のロータリジョイント３２１に設けた排出口３２３から排出されるようになっている。

右空洞部３１９内にも、右側のロータリジョイント３２１に設けた供給口３２４から温度を調整した水などの流体が二重配管３２０の内側通路ａ’を通って供給され、外側通路ｂ’を通って右側のロータリジョイント３２１に設けた排出口３２５から外部に排出され、右空洞部３１９内を循環できるようにしている。

供給口３２２，３２４、排出口３２３，３２５に不図示の流体回路が接続されるようになっている。図示せぬが、混練ロール３１２も同様の構成であり、これにより２本の混練ロール３１１，３１２がそれぞれ温度制御可能であり、また各混練ロール３１１，３１２の軸方向左右部でもそれぞれ温度制御が可能になっている。

混練ロール３１１，３１２の上側には、混練ロール３１１，３１２の軸方向に混練物が漏出するのを防止するための堰止め手段３３０が設けられている。この堰止め手段３３０は、左右の支持体３０９，３１０の上面に立設した支持部材３３１間に所定の間隔で２本のガイドロッド３３２が配設され、この２本のガイドロッド３３２の一方側に摺動ブロック体３３３がガイドロッド３３２に沿って摺動自在に取り付けられている。ガイドロッド３３２の他方側には固定ブロック体３３４がガイドロッド３３２に固設されている。

摺動ブロック体３３３及び固定ブロック体３３４には、ぞれぞれ下端を連結バー３３５で連結した、上下に延在する２本の支持バー３３６が取り付けられている。連結バー３３５には、被混練物３１６が混練部３１１Ａ，３１２Ａの外側に漏出するのを防止する堰止め部材３３７がネジ（不図示）により着脱自在に固定されている。堰止め部材３３７は、図１３に示すように、隣接する混練ロール３１１，３１２の混練部３１１Ａ，３１２Ａの表面３１１ａ，３１２ａに対応した円弧状の面３３７ａ，３３７ｂを下側に有する逆三角形状に形成されている。面３３７ａ，３３７ｂは混練部３１１Ａ，３１２Ａの表面３１１ａ，３１２ａと僅かな隙間を介して対面している。

固定ブロック体３３４に取り付けた支持バー３３６は、不図示のヒンジ機構を介して固定ブロック体３３４に配設され、固定ブロック体３３４に取り付けたレバー３３８を矢印ｘで示すように下方に下げることで、支持バー３３６が矢印ｙで示すように旋回移動し、図示する堰止め位置から堰止め部材３３７を離間できるようになっており、これにより混練ロール３１１，３１２の清掃を容易にしている。

左側の支持体３０９上には、ブラケット３４１を介して流体圧シリンダー３３９が設置され、この流体圧シリンダー３３９のロッド３４０の先端が摺動ブロック体３３３に連結されている。ロッド３４０の伸縮により、摺動ブロック体３３３がガイドロッド３３２に沿って左右に移動し、それにより供給側（左側）の堰止め部材３３７が面３３７ａ，３３７ｂを混練ロール３１１，３１２の表面３１１ａ，３１２ａに近接対面させながら左右に移動できるようになっている。

混練機３００には、図１に示すように、混練ロール３１１，３１２の左側から混合物ｎが供給される一方、中央で混練物ｍが供給されるが、流体圧シリンダー３３９は、混合物ｎの供給が終了するとロッド３４０を伸長作動させ、混練ロール３１１，３１２で混練されている混合物ｎを、右側に移動する堰止め部材３３７により押しながら右側に、中央からは混練物ｍと共に右側の排出部まで送る込むようになっている。

被混練物３１６を巻き付ける前側の混練ロール３１１の混練部３１１Ａの右端が排出部３４２になっており、この排出部３４２に混練が終了した混練物を混練ロール３１１から引き剥がすための幅広のカッター３４３が配設されている。カッター３４３は、左右の支持体３０９，３１０間に架設された支持部材３４４に固定され、先端の刃部３４５が混練部３１１Ａの表面３１１ａに当接している。混練が終了した混練物は、刃部３４５により表面３１１ａから引き剥がされ、その下方に配置した回収タンク３４６に回収されるようになっている。

以下、上述した混練装置を用いて、本発明の熱硬化性樹脂の混練方法を説明す。

先ず、第１混練手段１と混合手段２で、第３混練手段３で混練するための混練物ｍと混合物ｎをそれぞれ得るが、第１混練手段１では硬化剤と液状熱硬化性樹脂（高粘度と低粘度の２種類の液状熱硬化性樹脂の場合を例示）とを混練する工程Ｍが行われる。

粒径５０〜５００μｍ程度の硬化剤の粒子が定量フィーダ１０１から乾式粉砕手段１０２の粉砕用容器１１１の内部空間１１３に連続的に定量供給され、内部空間１１３内に噴射された高圧空気により発生したジェット気流により硬化剤の粒子が互いに衝突を繰り返して粉砕される。直径２０μｍ以下（現存する装置では直径５〜２０μｍ程度）の微粒子になった硬化剤は、出口１１９からジェット気流に乗って排出され、配管１２０を経て回収手段１０５に供給される。

回収手段１０５では、バグフィルター１２４に硬化剤の微粒子が捕集される。硬化剤の捕集が終了すると、ロータリーバルブ１２５を閉から開に切り換え、バグフィルター１２４に捕集した硬化剤を不図示のエアノッカーにより落下させて回収容器１０４内に回収する。回収された硬化剤は、混練部１６０の定量フィーダ１６２に供給される。

定量フィーダ１６２から２軸スクリュー式混練押出し機１６１に粉状の硬化剤が硬化剤投入口１６８から連続的に定量供給される一方、一方の供給手段１３１Ａから加熱して粘度を低くした高粘度の液状熱硬化性樹脂が、他方の供給手段１３１Ｂから低粘度の液状熱硬化性樹脂が、ギアポンプ１３３により定量的に樹脂投入口１６９から２軸スクリュー式混練押出し機１６１に供給される。

２軸スクリュー式混練押出し機１６１に供給された粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂は、互いに逆方向に回転する２本のスクリュー１６７により混練され、ボディ１６６内の循環路１８１，１８２を循環する冷却水により混練時の発熱が抑制されながら、押出し口１７０から混練物ｍとして押し出される。

他方、混合手段２では固形ゴムと固形熱硬化性樹脂（相溶可能な低融点熱硬化性樹脂）とを混合する工程Ｎが行われる。

ゴム切断部２００で固形ゴム塊２０１から、例えば厚さ３０mm、長さ３０mm程度のブロック状のゴム小片２０２に切断し、切断された所定量のゴム小片２０２を液体窒素供給源２２１から供給された液体窒素により冷凍脆化した後、第１粉砕手段２２２のホッパー２４６に供給する。

冷凍脆化したゴム小片２０２は、窒素供給口２４８から供給される液体窒素により冷却されながら、ハンマー粉砕部２３１で回転するハンマー２３３により１mm以下、好ましくは５０〜５００μｍの粉状に粉砕される。粉砕されたゴム粉２２３はスクリーン２４３を介して落下し、回収タンク２５１に回収される。

次いで、回収されたゴム粉２２３とペレット状の固形熱硬化性樹脂２０３を第２粉砕手段２２５のホッパー２４６に供給する。ホッパー２４６に供給される液体窒素により固形熱硬化性樹脂２０３が冷凍され、冷凍しているゴム粉２２３と共にハンマー粉砕部２３１で回転するハンマー２３３により粉状に粉砕され、ゴム粉に熱硬化性樹脂の粉をまぶした混合状態の混合物ｎが第２粉砕手段２２５の回収タンク２５１に回収される。この際に粉砕された熱硬化性樹脂の粉の径としては、２０〜１００μｍになるようにするのがよい。

回収された混合物ｎは、第２混練手段３の定量フィーダ３０１に供給される。定量フィーダ３０１から混練機３００の左側の堰止め部材３３７に隣接する混練ロール３１１，３１２間のバンクに連続的に供給される。回転速度が速い前側の混練ロール３１１に巻き付けられながら、溝３１５により対流・置換を行いつつ、圧縮剪断作用を受けながら混練される混合物ｎは、他方側に順次混練されながら送られる。

混練中、混練される混合物ｎを巻き付ける前側の混練ロール３１１の左空洞部３１８内に温水が供給され、混練ロール３１１から熱を混練される混合物ｎに付与する一方、後側の混練ロール３１２の左空洞部３１８内に冷却水が供給され、混練ロール２１２で冷却しながら混練が行われる。

例えば、固形アクリロニトリルブラジエンゴム１００重量部と融点が４０℃の固形エポキシ樹脂５００重量部の混合物ｎの場合には、融点よりやや低い３５℃程度の温水が前側の混練ロール３１１に供給され、また１５℃程度の冷却水が後側の混練ロール３１２に供給される。これにより、粘着性の高い固形エポキシ樹脂が後ロール温度とロール間での剪断発熱により、前側の混練ロール２１１に巻き付き易くなる。

混練された混合物ｎが混練ロール３１１，３１２の中途部（混練物ｍの投入部）まで来ると、上記２軸スクリュー式混練押出し機１６１の押出し口１７０から連続的に押し出された混練物ｍがその中途部の混練ロール３１１，３１２間のバンク３６０に連続的に供給され、混練された混合物ｎと混練される。

ここでの混練では、混練ロール３１１，３１２の右空洞部３１９内に温水が供給され、混練ロール３１１，３１２から熱を付与しながら被混練物３１６を加熱混練する。これにより、後で添加した混練物ｍが混練された混合物ｎに容易に分散混合して混練不良の発生を抑制することができる。

混練物ｍと混合物ｎとが混練された混練物が排出部３４２まで来ると、カッター３４３の刃部３４５により混練物が表面３１１ａから引き剥がされ、その下方に配置した回収タンク３４６内に落下して回収される。

定量フィーダ３０１から混練ロール３１１，３１２間のバンクへ所定量の供給が終了すると、堰止め手段３３０の流体圧シリンダー３３９が作動する。ロッド３４０を混練物の送り速度に合わせて伸長させ、それに伴って移動する左側の堰止め部材３３７により混練されている混合物ｎを押しながら右側に移動させる。

連続的に混練されている混合物ｎの最後の部分が混練物ｍの投入部までくると、２軸スクリュー式混練押出し機１６１の押出し口１７０から連続的に押し出された混練物ｍの最後の部分が供給され、定量供給が終了する。

右側に移動する左側の堰止め部材３３７は、更に混練物ｍと混合物ｎとの混練物を押しながら右側の排出部３４２まで移動させ、回収タンク３４６に回収する。

上述した本発明によれば、硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する工程Ｍにおいて、粉状にした硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練して混練物ｍを得る一方、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する工程Ｎにおいて、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂をそれぞれ冷凍した後、粉状に粉砕混合して混合物ｎを得るようにし、それら混練物ｍと混合物ｎを混練する工程において、一方の混練ロール３１１に巻き付けながら溝３１５により対流・置換を行いつつ、混合物ｎを混練ロール３１１，３１２の一方側に連続的に定量供給して混練し、混練ロール３１１，３１２の中途部で混練物ｍを連続的に定量供給して混練された混合物ｎと混練するため、無溶剤下で従来のような長い混練時間をかけることなく、熱硬化性樹脂中に固形ゴム成分を均一的に分散することが可能になる。

本発明において、上記実施形態では、第１粉砕手段２２２により冷凍脆化したゴム小片２０２をゴム粉２２３に粉砕し、第２粉砕手段２２５によりペレット状の固形熱硬化性樹脂２０３を粉状に粉砕しながら、ゴム粉２２３と混合するようにしたが、第１粉砕手段２２２により冷凍脆化したゴム小片２０２をゴム粉２２３に粉砕する一方、第２粉砕手段２２５でペレット状の固形熱硬化性樹脂２０３を粉状に粉砕し、それらを別の混合装置により混合してゴム粉に熱硬化性樹脂の粉をまぶした混合物ｎを得るようにしてもよい。その際のゴム粉２２３及び熱硬化性樹脂の粉の粒径は、上記と同様に、それぞれ５０〜５００μｍ、２０〜１００μｍにするのがよい。

本発明の熱硬化性樹脂の混練装置の一例を示す正面説明図である。 硬化剤乾式粉砕部の一例を示す正面図である。 図２の平面図である。 粉砕用容器の断面図である。 樹脂供給部の供給手段の一例を示す正面図である。 図５の平面図である。 混練部の定量フィーダの一例を示す正面図である。 混練部の２軸スクリュー式混練押出し機の要部断面である。 粉砕手段の一例を示す正面図である。 図９の側面図である。 ハンマー粉砕部の一例を示す半断面側面図である。 混練機の一例を示す正面図である。 図１２のＰ−Ｐ矢視図である。 混練ロールの拡大平面図である。 混練ロールの部分断面正面図である。 混練ロールによる作用を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 第１混練手段 ２ 混練手段
３ 第２混練手段 １００ 硬化剤乾式粉砕部
１３０ 樹脂供給部 １３２ タンク
１３３ ギアポンプ １６０ 混練部
１６１ ２軸スクリュー混練押出し機 １６２ 定量フィーダ
２００ ゴム切断部 ２０１ 固形ゴム塊
２０２ ゴム小片 ２０３ 固形熱硬化性樹脂
２２０ 粉砕部 ２２２ 第１粉砕手段
２２５ 第２粉砕手段 ２３１ ハンマー粉砕部
３００ 混練機 ３１１，３１２ 混練ロール
３１１ａ，３１２ａ 表面 ３１５ 溝
３１６ 被混練物 ３６０ バンク
ｍ 混練物 ｎ 混合物

Claims (9)

1. 硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する工程Ｍで得られた混練物ｍと、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する工程Ｎで得られた混合物ｎとを混練する熱硬化性樹脂の混練方法であって、
   前記工程Ｍにおいて、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂を混練し、
   前記工程Ｎにおいて、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂をそれぞれ冷凍した後、粉状に粉砕して混合し、
   前記混練物ｍと前記混合物ｎを混練する工程において、表面に螺旋状に延在する溝を形成した回転可能な２本の混練ロールを並設し、該混練ロール間のバンクに供給された被混練物を一方の混練ロールに巻き付けると共に、前記溝により被混練物の対流・置換を行いつつ、ロール軸方向に一方側から他方側に送りながら混練する混練手段を使用し、
   前記混合物ｎを前記混練ロールの一方側に連続的に定量供給して混練し、該混練ロールの中途部で前記混練物ｍを連続的に定量供給し、混練された前記混合物ｎと混練する熱硬化性樹脂の混練方法。
2. 前記硬化剤が直径２０μｍ以下の微粒子からなる請求項１に記載の熱硬化性樹脂の混練方法。
3. 前記直径２０μｍ以下の微粒子を硬化剤の粒子をジェット気流により互いに衝突させて粉砕することにより形成する請求項２に記載の熱硬化性樹脂の混練方法。
4. 前記固形ゴムと前記固形熱硬化性樹脂をそれぞれ液体窒素により冷凍脆化した後、粉砕する請求項１，２または３に記載の熱硬化性樹脂の混練方法。
5. 前記混合物ｎを前記一方の混練ロールから熱を付与し、かつ他方の混練ロールで冷却しながら混練し、混練された前記混合物ｎを前記混練物ｍと混練する際に、前記２本の混練ロールから熱を付与しながら行う請求項１，２，３または４に記載の熱硬化性樹脂の混練方法。
6. 粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する第１混練手段と、固形ゴムと固形熱硬化性樹脂とを混合する混合手段と、前記第１混練手段で得られた混練物ｍと前記混合手段で得られた混合物ｎとを混練する第２混練手段を備えた熱硬化性樹脂の混練装置であって、
   前記第１混練手段が、硬化剤の粒子をジェット気流により互いに衝突させて粉砕することにより粉状にする硬化剤乾式粉砕部と、前記液状熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給部と、前記硬化剤乾式粉砕部から供給された粉状の硬化剤と前記樹脂供給部から供給された液状熱硬化性樹脂とを混練する混練部とを具備し、
   前記混合手段が、固形ゴム塊を切断してゴム小片にするゴム切断部と、該ゴム小片及び前記固形熱硬化性樹脂を液体窒素により冷凍して粉状に粉砕する粉砕部とを具備し、
   前記第２混練手段が、表面に螺旋状に延在する溝を形成した回転可能な２本の混練ロールを並設し、該混練ロール間のバンクに供給された被混練物を一方の混練ロールに巻き付けると共に、前記溝により被混練物の対流・置換を行いつつ、ロール軸方向に一方側から他方側に送りながら混練する混練機を有する熱硬化性樹脂の混練装置。
7. 前記第１混練手段において、前記混練部が、粉状の硬化剤と液状熱硬化性樹脂とを混練する２軸スクリュー式混練押出し機と、該混練押出し機に前記粉状の硬化剤を連続的に定量供給可能な定量フィーダとを備え、前記樹脂供給部が、液状熱硬化性樹脂を収容するタンクと、該タンクから前記樹脂を前記２軸スクリュー式混練押出し機に定量供給するギアポンプを備える請求項６に記載の熱硬化性樹脂の混練装置。
8. 前記混合手段において、前記粉砕部が、前記液体窒素により冷凍したゴム小片を粉状に粉砕する第１粉砕手段と、粉砕したゴム小片とベレット状の前記固形熱硬化性樹脂を液体窒素により冷凍しながら粉砕する第２粉砕手段とを備えた請求項６または７に記載の熱硬化性樹脂の混練装置。
9. 前記第２混練手段において、前記２本の混練ロールがそれぞれ温度制御可能で、かつ各混練ロールの軸方向左右部でそれぞれ温度制御可能である請求項６，７または８に記載の熱硬化性樹脂の混練装置。
   

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