JP3910007B2 - 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Description
【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及び装置に関するものであり、特に、工程間移送時及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連続的に生産する方法及び装置を提供するものである。
【０００２】
従来、熱硬化性樹脂成形材料は、原料を配合後、混合、混練、冷却を経て塊状またはシート状に取り出され、冷却後に一定の粒度に粉砕されるのが一般的である。その粉砕時及び製造後に発生する微粉は歩留りを低下させ、また包装、出荷後の搬送中の振動等により発生する微粉は、取り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。
また、押出し造粒装置による熱硬化性樹脂成形材料の造粒化は、微粉の発生が比較的少なく環境衛生上好ましいが、生産性が低くその改善が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、成形材料を圧延ロールで一定厚みに圧延し、適切な温度に保った状態で所定幅の麺状加工或いは凹凸加工を施し、次いでカッター刃や溝切りロールで、連続的に所定長さの切断することによって、任意の粒径の成形材料を得ると同時に長時間の連続運転が可能で、生産性のよい熱硬化性樹脂成形材料の造粒方法及び装置を提供するものである。
【０００４】
【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造粒する方法及び装置に関するものであり、溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延し、所定幅の麺状に加工するか又は所定幅の切り込みを有する凹凸シート状に加工し、続いて特定長さに切断する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法において、製麺或いは凹凸シート状に加工する工程における成形材料の送り速度より次の切断工程における成形材料の送り速度を高速にすることを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料の製造方法、及び溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延する為の圧延ロール（Ａ）、圧延された成形材料を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為のスリッター又は溝切りロール（Ｂ）、及び麺状あるいは凹凸シート状に加工された成形材料を所定長さに切断する為のカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）を有する熱硬化性樹脂成形材料の製造装置において、スリッター又は溝切りロール（Ｂ）の送り速度よりカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）の送り速度を高速に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に関するものである。
【０００５】
本発明における特徴のひとつは、混練ロール、単軸押出し機、２軸混練押出し機、遊星混練押出し機、コニーダ等の一般的設備で溶融混練された熱硬化性樹脂成形材料を、次工程の加工に必要な軟らかさを保持する温度に保たれた圧延ロール（Ａ）で圧延する事によって、次工程のスリッターや溝切りロールによる麺状加工或いは凹凸加工を安定化させ、同時に成形材料を緻密化し、後の工程で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事にある。
圧延ロールの温度調節については、温水または蒸気回路内臓型のロールが一般的であり、設定温度は成形材料の処方や揮発分量によって異なるが、成形材料の加工性及び変質の危険性回避から、７０℃〜１３０℃程度が好ましい。
【０００６】
圧延ロールで所定厚みに圧延し、かつ麺状加工或いは凹凸加工する為に必要な軟らかさを保持した成形材料は、スリッターや溝切りロール（Ｂ）で所定幅の麺状或いは凹凸シート状に加工処理をする。この処理後の成形材料の形状は、好ましくは麺状であるが、後工程及び工程間移送時に容易に分離する程度であれば、設備の調整や管理が容易な凹凸シート状でもよい。
【０００７】
さらに、スリッターや溝切りロールで麺状或いは凹凸シート状に幅方向の加工処理を終え、かつ切断加工する為に必要な軟らかさを保持した成形材料を、カッター刃や溝切りロール（Ｃ）で、連続的に所定長さに切断する。
この処理において、切断長さが小さくなる程、カッター刃や溝切りロールに成形材料が付着し目詰まりを生じ易くなるが、カッター刃や溝切りロールの表面を空気や冷風で冷却する事によって目詰まりを防止出来る。さらに、カッター刃又は溝切りロールとまな板ロールとの場合、スクレイパーを備えたまな板ロールを加温することによって、溝切りロールで切断或いは切込み加工された成形材料は、一旦まな板ロールに付着する為、溝切りロールの目詰まりが防止出来る。
【０００８】
本発明の造粒方式においては、上記スリッターや溝切りロール（Ｂ）による幅方向の加工、及びカッター刃や溝切りロール（Ｃ）による横方向の加工によって、連続的に所定粒径に押切る為、得られた成形材料は、粒子端面が滑らかで、後工程あるいは移送中に衝撃、振動、摩擦等によって崩れ難く、微粉が発生し難い特長を有する。
【０００９】
本発明において、麺状或いは凹凸シート状に加工するスリッターや溝切りロール（Ｂ）の送り速度より切断加工をするカッター刃や溝切りロール（Ｃ）の送り速度を高速にすることにより、溝切りロールの刃数を少なくする事が可能となり、ロールの溝切り加工が容易にとなるとともに成形材料による溝切りロールの目詰まりが起きにくくなる。
スリッターや溝切りロール（Ｂ）の送り速度に対するカッター刃や溝切りロール（Ｃ）の送り速度の比は、特に限定されるものではなく、最終的な成形材料の粒子径やカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）の溝間ピッチ等により適宜決定されるものであるが、通常は２〜３０倍の速度である。
【００１０】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
各図は本発明に用いる造粒装置の一具体例を示すものである。図１は概略正面図であり、図２及び図３は概略斜視図である。切断工程において、図２は回転するカッター刃４ａとまな板ロール４ｂの組み合わせ、図３はカッター刃４ａと固定刃４ｃの組合せである。各工程において使用する具体的設備は、実際には、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。
【００１１】
溶融状態の熱硬化性樹脂成形材料１ａを、圧延ロール２で所定厚みに圧延する。圧延ロール２は圧延された成形材料を強制的にロールから剥がす為のスクレイパー５ａを備えている。
続いてスリッター又は溝切りロール３ａで所定幅に麺状或い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。溝切りロール３ａは、麺状或いは凹凸シート状に加工された成形材料１ｂを強制的に溝切りロール３ａから剥がす為のスクレイパー５ｂを備えている。またこの溝切りロール３ａは、図２に示すように１対の溝切りロール３ａ，３ａとして使う事によって最大の処理能力を有し好ましいが、溝切りロール３ａとまな板ロール３ｂとの組合せも選択出来る。この場合、溝切りロールの刃先調整、管理やスクレイパー５ｂの機能管理が容易である。
【００１２】
さらにこの麺状あるいは凹凸シート状に加工した成形材料１ｂを、カッター刃又は溝切りロール４ａで所定長さに切断する。この時、回転するカッター刃とまな板ロール、または回転するカッター刃と固定刃の組合せ等が選択でき、カッター刃や溝切りロール４ａは、表面を空気や冷風で冷却して、材料付着による切断不具合を防止することができる。
【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、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などを用いてもよい。フェノール樹脂においては、ノボラックフェノール樹脂の場合、硬化剤として通常ヘキサメチレンテトラミンが用いられるが、これに限定されるものではない。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、シリカなど、有機物では木粉、パルプ、織物繊維、熱硬化性樹脂硬化物などが挙げられる。
【００１４】
【実施例】
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溶融混練した。これを直ちに８０℃に温度調節したロール間隙２ｍｍの圧延ロールに投入して圧延した。続いて、連続的にスクレイパーを備えた溝間ピッチ２ｍｍの溝切りロール２本（ロール間隙０ｍｍ）を組合せて麺状に加工し、さらにこの麺状に加工された成形材料を、圧縮空気を吹き付けて冷却された溝間ピッチ１０ｍｍのカッター刃を固定刃との間隙０．２ｍｍにて回転させて切断した。カッター刃の送り速度は前記溝切りロールの約７倍とした。
得られ粒状の成形材料を自転式小型混合機で１５分処理した。次いで、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９０％でかつ、１８０μm以下の微粉の発生率は１％以下であった。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法及び装置は、従来の生産方式では１０％以上も発生していた微粉の発生を極限にまで低減することができ、成形材料の連続的造粒を長時間安定して行うことが可能ある。従って、生産効率を大きく向上することができ、環境衛生上も好ましい。設備にお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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用する造粒装置（一例）の概略正面図
【図２】 本発明に使用する造粒装置（一例）の概略斜視図
【図３】 本発明に使用する造粒装置（他例）の概略斜視図
【符号の説明】
１ａ 溶融混練し、溶融状態の熱硬化性樹脂成形材料
１ｂ 幅方向に麺状或いは凹凸シート状に加工された熱硬化性樹脂成形材料
１ｃ 長さ方向に切断された熱硬化性樹脂成形材料
２ 圧延ロール
３ａ 溝切りロール
３ｂ まな板ロール
４ａ カッター刃
４ｂ まな板ロール
４ｃ 固定刃
５ａ スクレイパー
５ｂ スクレイパー（溝切り）
５ｃ スクレイパー
【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及び装置に関するものであり、特に、工程間移送時及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連続的に生産する方法及び装置を提供するものである。
【０００２】
従来、熱硬化性樹脂成形材料は、原料を配合後、混合、混練、冷却を経て塊状またはシート状に取り出され、冷却後に一定の粒度に粉砕されるのが一般的である。その粉砕時及び製造後に発生する微粉は歩留りを低下させ、また包装、出荷後の搬送中の振動等により発生する微粉は、取り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。
また、押出し造粒装置による熱硬化性樹脂成形材料の造粒化は、微粉の発生が比較的少なく環境衛生上好ましいが、生産性が低くその改善が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、成形材料を圧延ロールで一定厚みに圧延し、適切な温度に保った状態で所定幅の麺状加工或いは凹凸加工を施し、次いでカッター刃や溝切りロールで、連続的に所定長さの切断することによって、任意の粒径の成形材料を得ると同時に長時間の連続運転が可能で、生産性のよい熱硬化性樹脂成形材料の造粒方法及び装置を提供するものである。
【０００４】
【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造粒する方法及び装置に関するものであり、溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延し、所定幅の麺状に加工するか又は所定幅の切り込みを有する凹凸シート状に加工し、続いて特定長さに切断する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法において、製麺或いは凹凸シート状に加工する工程における成形材料の送り速度より次の切断工程における成形材料の送り速度を高速にすることを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料の製造方法、及び溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延する為の圧延ロール（Ａ）、圧延された成形材料を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為のスリッター又は溝切りロール（Ｂ）、及び麺状あるいは凹凸シート状に加工された成形材料を所定長さに切断する為のカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）を有する熱硬化性樹脂成形材料の製造装置において、スリッター又は溝切りロール（Ｂ）の送り速度よりカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）の送り速度を高速に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に関するものである。
【０００５】
本発明における特徴のひとつは、混練ロール、単軸押出し機、２軸混練押出し機、遊星混練押出し機、コニーダ等の一般的設備で溶融混練された熱硬化性樹脂成形材料を、次工程の加工に必要な軟らかさを保持する温度に保たれた圧延ロール（Ａ）で圧延する事によって、次工程のスリッターや溝切りロールによる麺状加工或いは凹凸加工を安定化させ、同時に成形材料を緻密化し、後の工程で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事にある。
圧延ロールの温度調節については、温水または蒸気回路内臓型のロールが一般的であり、設定温度は成形材料の処方や揮発分量によって異なるが、成形材料の加工性及び変質の危険性回避から、７０℃〜１３０℃程度が好ましい。
【０００６】
圧延ロールで所定厚みに圧延し、かつ麺状加工或いは凹凸加工する為に必要な軟らかさを保持した成形材料は、スリッターや溝切りロール（Ｂ）で所定幅の麺状或いは凹凸シート状に加工処理をする。この処理後の成形材料の形状は、好ましくは麺状であるが、後工程及び工程間移送時に容易に分離する程度であれば、設備の調整や管理が容易な凹凸シート状でもよい。
【０００７】
さらに、スリッターや溝切りロールで麺状或いは凹凸シート状に幅方向の加工処理を終え、かつ切断加工する為に必要な軟らかさを保持した成形材料を、カッター刃や溝切りロール（Ｃ）で、連続的に所定長さに切断する。
この処理において、切断長さが小さくなる程、カッター刃や溝切りロールに成形材料が付着し目詰まりを生じ易くなるが、カッター刃や溝切りロールの表面を空気や冷風で冷却する事によって目詰まりを防止出来る。さらに、カッター刃又は溝切りロールとまな板ロールとの場合、スクレイパーを備えたまな板ロールを加温することによって、溝切りロールで切断或いは切込み加工された成形材料は、一旦まな板ロールに付着する為、溝切りロールの目詰まりが防止出来る。
【０００８】
本発明の造粒方式においては、上記スリッターや溝切りロール（Ｂ）による幅方向の加工、及びカッター刃や溝切りロール（Ｃ）による横方向の加工によって、連続的に所定粒径に押切る為、得られた成形材料は、粒子端面が滑らかで、後工程あるいは移送中に衝撃、振動、摩擦等によって崩れ難く、微粉が発生し難い特長を有する。
【０００９】
本発明において、麺状或いは凹凸シート状に加工するスリッターや溝切りロール（Ｂ）の送り速度より切断加工をするカッター刃や溝切りロール（Ｃ）の送り速度を高速にすることにより、溝切りロールの刃数を少なくする事が可能となり、ロールの溝切り加工が容易にとなるとともに成形材料による溝切りロールの目詰まりが起きにくくなる。
スリッターや溝切りロール（Ｂ）の送り速度に対するカッター刃や溝切りロール（Ｃ）の送り速度の比は、特に限定されるものではなく、最終的な成形材料の粒子径やカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）の溝間ピッチ等により適宜決定されるものであるが、通常は２〜３０倍の速度である。
【００１０】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
各図は本発明に用いる造粒装置の一具体例を示すものである。図１は概略正面図であり、図２及び図３は概略斜視図である。切断工程において、図２は回転するカッター刃４ａとまな板ロール４ｂの組み合わせ、図３はカッター刃４ａと固定刃４ｃの組合せである。各工程において使用する具体的設備は、実際には、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。
【００１１】
溶融状態の熱硬化性樹脂成形材料１ａを、圧延ロール２で所定厚みに圧延する。圧延ロール２は圧延された成形材料を強制的にロールから剥がす為のスクレイパー５ａを備えている。
続いてスリッター又は溝切りロール３ａで所定幅に麺状或い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。溝切りロール３ａは、麺状或いは凹凸シート状に加工された成形材料１ｂを強制的に溝切りロール３ａから剥がす為のスクレイパー５ｂを備えている。またこの溝切りロール３ａは、図２に示すように１対の溝切りロール３ａ，３ａとして使う事によって最大の処理能力を有し好ましいが、溝切りロール３ａとまな板ロール３ｂとの組合せも選択出来る。この場合、溝切りロールの刃先調整、管理やスクレイパー５ｂの機能管理が容易である。
【００１２】
さらにこの麺状あるいは凹凸シート状に加工した成形材料１ｂを、カッター刃又は溝切りロール４ａで所定長さに切断する。この時、回転するカッター刃とまな板ロール、または回転するカッター刃と固定刃の組合せ等が選択でき、カッター刃や溝切りロール４ａは、表面を空気や冷風で冷却して、材料付着による切断不具合を防止することができる。
【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、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などを用いてもよい。フェノール樹脂においては、ノボラックフェノール樹脂の場合、硬化剤として通常ヘキサメチレンテトラミンが用いられるが、これに限定されるものではない。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、シリカなど、有機物では木粉、パルプ、織物繊維、熱硬化性樹脂硬化物などが挙げられる。
【００１４】
【実施例】
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溶融混練した。これを直ちに８０℃に温度調節したロール間隙２ｍｍの圧延ロールに投入して圧延した。続いて、連続的にスクレイパーを備えた溝間ピッチ２ｍｍの溝切りロール２本（ロール間隙０ｍｍ）を組合せて麺状に加工し、さらにこの麺状に加工された成形材料を、圧縮空気を吹き付けて冷却された溝間ピッチ１０ｍｍのカッター刃を固定刃との間隙０．２ｍｍにて回転させて切断した。カッター刃の送り速度は前記溝切りロールの約７倍とした。
得られ粒状の成形材料を自転式小型混合機で１５分処理した。次いで、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９０％でかつ、１８０μm以下の微粉の発生率は１％以下であった。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の熱硬化性樹脂成形材料の製造方法及び装置は、従来の生産方式では１０％以上も発生していた微粉の発生を極限にまで低減することができ、成形材料の連続的造粒を長時間安定して行うことが可能ある。従って、生産効率を大きく向上することができ、環境衛生上も好ましい。設備にお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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用する造粒装置（一例）の概略正面図
【図２】 本発明に使用する造粒装置（一例）の概略斜視図
【図３】 本発明に使用する造粒装置（他例）の概略斜視図
【符号の説明】
１ａ 溶融混練し、溶融状態の熱硬化性樹脂成形材料
１ｂ 幅方向に麺状或いは凹凸シート状に加工された熱硬化性樹脂成形材料
１ｃ 長さ方向に切断された熱硬化性樹脂成形材料
２ 圧延ロール
３ａ 溝切りロール
３ｂ まな板ロール
４ａ カッター刃
４ｂ まな板ロール
４ｃ 固定刃
５ａ スクレイパー
５ｂ スクレイパー（溝切り）
５ｃ スクレイパー
Claims (3)
- 溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延し、所定幅の麺状に加工するか又は所定幅の切り込みを有する凹凸シート状に加工し、続いて特定長さに切断する熱硬化性樹脂成形材料の製造方法において、製麺或いは凹凸シート状に加工する工程における成形材料の送り速度より次の切断工程における成形材料の送り速度を高速にすることを特徴とする熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
- 溶融状態の成形材料を所定厚みに圧延する為の圧延ロール（Ａ）、圧延された成形材料を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為のスリッター又は溝切りロール（Ｂ）、及び麺状あるいは凹凸シート状に加工された成形材料を所定長さに切断する為のカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）を有する熱硬化性樹脂成形材料の製造装置において、スリッター又は溝切りロール（Ｂ）の送り速度よりカッター刃又は溝切りロール（Ｃ）の送り速度を高速に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。
- カッター刃又は溝切りロール（Ｃ）が成形材料による目詰まり防止機構を備えてなることを特徴とする請求項２記載の熱硬化性樹脂成形材料の製造装置。
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