JPH07227838A - 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents

熱硬化性樹脂成形材料の製造方法

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JPH07227838A
JPH07227838A JP6019047A JP1904794A JPH07227838A JP H07227838 A JPH07227838 A JP H07227838A JP 6019047 A JP6019047 A JP 6019047A JP 1904794 A JP1904794 A JP 1904794A JP H07227838 A JPH07227838 A JP H07227838A
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screw
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glass fiber
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thermosetting resin
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JP6019047A
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Hironobu Mori
宏延 森
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 スクリューが、長さLと径Dとの比(L/
D)が5〜12で2条ネジであり、スクリュー先端の端
面より(1/3〜2/3)Dの距離までを4条ネジと
し、一対のスクリューが異方向回転であり、そのフライ
トの噛み合いがフライトの高さHに対して(1/3〜
1)Hの範囲である2軸押出し造粒機により、押出し・
造粒する粒状のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形材料の
製造方法。 【効果】 混練工程でのガラス繊維の切断が大きく減少
し、その結果、長繊維のガラス繊維が残存して高いレベ
ルの機械的強度が容易に得られる。しかも微紛の無い粒
状のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形材料を効率よく製
造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成形材料中にガラス繊
維が長く残り、樹脂との密着性が良好で、静的強度と衝
撃強度が共にバランスがとれて優れている、粉塵の発生
しない熱硬化性樹脂成形材料の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性樹脂は、比較的粘度が低いため
様々の形状の有機質、無機質の基材と混練することによ
り樹脂自体の優れた耐熱性を活かしつつ、機械的強度、
電気的性質など幅広い特性の付与が可能である。そのた
め自動車・電気・機械・家庭用品等の広い用途分野で、
高温雰囲気での使用で信頼性が要求されるプラスチック
ス部品に様々の形で応用されている。このような熱硬化
性樹脂成形材料の主要な製造方法としては、加熱ロール
での混練法または液状樹脂と各種基材の撹拌混合法また
は押出機を用いた押出し造粒法が挙げられる。
【0003】いずれの製造方法においても微視的にも均
質材料であるよう、基材の均一分散及び樹脂との密着を
高める混練工程に重点が置かれている。近年、フェノー
ル樹脂を始めとする熱硬化性樹脂のガラス繊維強化成形
材料が、高温時の高精度化や高強度化の面から注目され
ている。このようなガラス繊維強化成形材料には、一般
にカット長が1〜13mm程度の短繊維のガラス繊維が
用いられるが、成形材料製造の際の混練及び粉砕工程で
ガラス繊維が著しく切断される。その結果、成形材料に
残って実際の成形品強度に寄与するガラス繊維長が短く
なるため耐熱性、機械的強度に限界があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のガラ
ス繊維強化熱硬化性樹脂成形材料の上記のような問題を
解決するため種々研究の結果得られたもので、その目的
とするところは成形材料中にガラス繊維を長く残し、樹
脂とガラス繊維との密着性を高めて静的強度と動的強度
がバランスして優れていて、且つ大気汚染など環境衛生
に影響を与えないダストフリーの熱硬化性樹脂成形材料
の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、スクリューが
2条ネジであり、スクリュー先端の端面より(1/3〜
2/3)Dまでの距離を4条ネジとした2軸押出し造粒
機により、押出し造粒化することを特徴とする粒状のガ
ラス繊維強化熱硬化性樹脂成形材料の製造方法に関する
ものであり、好ましくは、スクリューの長さLと径Dと
の比(L/D)が5〜12であり、また、一対のスクリ
ューが異方向回転であり、そのフライトの噛み合いがフ
ライトの高さHに対して(1/3〜1)Hの範囲である
2軸押出し造粒機を使用することを特徴とする前記熱硬
化性樹脂成形材料の製造方法に関するものである。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。図1は、
本発明に使用する2軸押出造粒機の側断面図である。図
2は2軸スクリューの軸方向断面図であり、スクリュー
のかみ合いと回転方向を示している。図3はダイス取付
部の側断面図である。
【0007】ガラス繊維や他の配合材を予備混合した熱
硬化性樹脂成形材料配合物を、ホッパー注粒口11より
シリンダー5内に投入する。対をなす2軸スクリュー
6,7の回転により配合物は、ダイス1に向かって送ら
れ、それと共にシリンダーを通して加熱筒3,4により
加熱される。シリンダー温度は、前記加熱筒内のヒータ
ー9による加熱と水冷却孔8の水循環冷却により一定温
度に制御される。前記配合物がスクリューにより円滑に
定常的に移送されるためには、ホッパー付近のシリンダ
ー温度は低めにし、シリンダー前部では加熱筒からの伝
熱により速やかに溶融するように、加熱筒は2ゾーンが
望ましい。加熱筒の温度は、ホッパー付近では40〜5
0℃程度、ダイス付近では80〜90℃程度が成形材料
配合物の安定した移送のために望ましい。この結果、ガ
ラス繊維に強い剪断力が作用することが防止され、成形
材料中にガラス繊維が長いまま存在することとなる。一
方、スパイラルスクリューで配合物を強制移送を行えば
1ゾーンの加熱筒で安定して押出し・造粒することがで
きる。
【0008】溶融した配合物はスクリューの押出し力に
よりダイス孔から押出される。押出し物は、直ちに、通
常のカッター回転装置により所定の長さに切断し、空気
冷却して粒状の成形材料とされる。ダイス孔は 2.5〜
6mmφが望ましい。6mmφ以上では、得られた成形材料
の粒径が大きすぎて成形性が良好でなく、 2.5mmφ以
下では、吐出量が小さく実用的でない。カッターの回転
と押出し物のダイス通過による摩擦熱によりダイス温度
が上がるのを避けるため、ダイス外周に接して冷却筒2
を設け、この冷却筒の水冷却孔10中に10〜40℃の
水を循環させて、ダイス温度を制御することによりダイ
スからの押出しが安定する。
【0009】本発明に使用するスクリューは図1の通り
であるが、本発明者は、ガラス繊維をできるだけ切断せ
ず成形材料中に長く残すことができる押出し造粒方法に
ついて鋭意研究の結果、L/D=5〜12の2条ネジの
スクリューが、成形材料内のガラス繊維を最も長く残す
ことを見いだした。L/D=5の短いスクリューでも、
図2に示すように異方向回転で、対をなすスクリュー
6,7のフライトかみ合い距離がフライト高さHに対し
てH/3〜Hであれば、樹脂の溶融、及び樹脂とガラス
繊維及び他の成分の可塑化と分散が均一に行われること
をも見い出した。
【0010】本発明の製造方法は、レゾール型又はノボ
ラック型フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂など
の熱硬化性樹脂成形材料に適用できる。樹脂の形状が粉
末であれば、樹脂に炭酸カルシウム、クレー、タルク、
マイカ等の珪酸塩化合物、アルミニウム、マグネシウム
等の水酸化物などの1種又は2種以上の無機基材及びガ
ラス繊維ストランドと離型剤、着色剤、硬化触媒等を加
えた混合物が、本発明の製造方法により乾式のみで容易
に押出し造粒することができる。また、予め、溶剤を添
加してヘンシェルミキサーやレーディゲミキサーのよう
な高速回転ミキサーで湿式撹拌を行えば、樹脂の形状及
びガラス繊維長に制限無く本発明の製造方法を適用する
ことができる。
【0011】本発明において、ガラス繊維はEガラス、
Cガラスなどいずれでも良い。ガラス繊維長は1〜8mm
が望ましい。8mm以上では、混合物が嵩高くなり押出し
の効率が低下するようになり、1mm以下では、ガラス繊
維の補強効果が小さい。
【0012】
【作用】異方向回転2軸スクリューの高い剪断作用によ
る摩擦発熱を活かして、熱硬化性樹脂配合物を短時間に
低粘度且つ均一に溶融することによって、混練初期にお
いてガラス繊維にかかる負荷を減じ、その結果ガラス繊
維を長く残すことが可能になる。このような効果は、ス
クリュー全体の設計と押出し条件により、さらに補完で
きる。すなわち、スクリューの長さをL/D=5〜12
とし、シリンダー温度とスクリュー回転数を、押出し安
定性が損なわれない範囲で高い条件として、配合物を可
塑化すると、さらにガラス繊維長をく保つことができ
る。また、溶融した配合物の温度が均一で且つ高いの
で、スクリュー全長が短くても配合物を均質に分散し
て、適度の流動性を有する成形材料に混練することが出
来る。
【0013】ダイスからの押出し効率を高めるため前記
スクリューの形状を、更に研究した結果、図3に示すよ
うに、シリンダー先端から(1/3〜2/3)Dまでの
距離に4条ネジを設けることにより、ダイス1のダイス
孔12からの押出し量を安定して増大することができ
る。また、スクリュー先端に平滑部を設け、ダイス内側
と平滑部とのギャップを2mm以下にすると、押出し造粒
時、ダイスからの押出し速度をさらに一定な状態に安定
化することができる。
【0014】
【実施例】表1は、比較例と実施例のためのガラス繊維
強化フェノール樹脂成形材料用組成物の配合組成であ
る。いずれの成分も市販品である。ガラス繊維はEガラ
スのチョップドストランドを使用した。
【0015】
【表1】
【0016】表2において、比較例は、表1の基本組成
であり、ガラス繊維は13μmφで3mm長のものを用い
た。予備混合後、表1の示す市販の2軸押出し造粒機
(スクリュー:70mmφ)で造粒化したものである。シ
リンダー温度はフェノール樹脂のポットライフに合わせ
て、ホーッパー注粒口のシリンダー温度を40℃とし、
シリンダー前部ゾーンを60℃に加熱した。スクリュー
回転数100RPMで、190孔、3mmφのダイス孔よ
り押出し、直ちにホットカットすることにより粒子サイ
ズが揃った、微紛の無い、粒状のガラス繊維強化フェノ
ール樹脂成形材料を安定して製造することができた。押
出し造粒の能率はダイスからの吐出量により決定した。
比較例により得られた結果は表2に示す。また、この比
較例で得た成形材料について残存ガラス繊維長とアイゾ
ット衝撃強さと曲げ強さを求め、表2に示す。
【0017】表2において、実施例1、2、3は、本発
明の製造方法により押出し造粒した結果である。実施例
1は、基本組成とガラス繊維が共に比較例と同じであ
る。この配合組成物を均一混合した後、2軸スクリュー
異方向回転押出し造粒機のホッパーに投入して、スクリ
ュー(70mmφ)回転数50RPMで、シリンダー前部
温度80℃のシリンダーに送り、比較例と同じダイス孔
より押出し、ホットカットした結果、比較例と同等の均
質な粒状の成形材料が安定して得られた。ダイスからの
吐出効率は比較例と差は無かった。造粒された成形材料
の残存ガラス繊維長とアイゾット衝撃強さ及び曲げ強さ
を求め、表2に示す結果を得た。
【0018】実施例2は、実施例1の配合組成物のガラ
ス繊維を、カット長6mm、6μmφのガラス繊維に置き
換え、実施例1と同様にして造粒化した結果、比較例と
同等の粒状の成形材料が安定して得られた。吐出効率は
比較例と大差は無かった。この成形材料の残存ガラス繊
維長とアイゾット衝撃強さ及び曲げ強さを求め、表2に
示す結果を得た。
【0019】実施例3は、実施例1の配合組成のガラス
繊維を、カット長 1.5mm・13μmφのガラス繊維に
置き換え、実施例1と同様にして造粒化した結果、比較
例と同等の粒状の成形材料が安定して得られた。吐出効
率は比較例と大差なかった。この成形材料の残存ガラス
繊維長とアイゾット衝撃強さ及び曲げ強さを求め、表2
に示す結果を得た。
【0020】
【表2】
【0021】実施例1、2、3は、いずれも比較例より
成形材料に残存するガラス繊維が長い。また、アイゾッ
ト衝撃強さと曲げ強さが共に比較例より高く、動的強度
と静的強度がバランス良く向上している。
【0022】
【発明の効果】本発明の製造方法を、ガラス繊維による
強化を目的とする熱硬化性樹脂成形材料に適用すれば、
従来法では困難であった混練工程でのガラス繊維の切断
が大きく減少し、その結果、長繊維のガラス繊維が残存
して高いレベルの機械的強度が容易に得られる。しかも
微紛の無い粒状のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形材料
を効率よく製造することができ、高い耐熱性及び機械的
強度が要求される自動車、電気、家庭用品等の成形品の
信頼性を高める基幹的素材として役立つことが期待でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に使用する2軸押出造粒機の側断面図
【図2】 2軸スクリューの軸方向断面図
【図3】 ダイス取付部の側断面図
【符号の説明】
1 ダイス 2 ダイス冷却筒 3,4 シリンダー加熱筒 5 シリンダー 6,7 スクリュー 8 シリンダー冷却孔 9 ヒーター 10 ダイス冷却孔 11 ホッパー注粒口 12 ダイス孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリューが2条ネジであり、スクリュ
    ー先端の端面より(1/3〜2/3)Dの距離までを4
    条ネジとした2軸押出し造粒機により、押出し造粒する
    ことを特徴とする粒状のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成
    形材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 スクリューの長さLと径Dとの比(L/
    D)が5〜12である2軸押出し造粒機により、押出し
    造粒する請求項1記載の熱硬化性樹脂成形材料の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 一対のスクリューが異方向回転であり、
    そのフライトの噛み合いがフライトの高さHに対して
    (1/3〜1)Hの範囲である2軸押出し造粒機によ
    り、押出し造粒する請求項1又は請求項2記載の熱硬化
    性樹脂成形材料の製造方法。
JP6019047A 1994-02-16 1994-02-16 熱硬化性樹脂成形材料の製造方法 Pending JPH07227838A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0938966A (ja) * 1995-07-27 1997-02-10 Matsushita Electric Works Ltd 熱硬化性樹脂成形材料
JPH10323828A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Japan Steel Works Ltd:The 熱硬化性樹脂ペレットの製造方法及び製造装置
JP2018144445A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 住友ベークライト株式会社 押出装置及び成形材料の製造方法

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