JPS59178235A - 熱硬化性樹脂の押出成形方法 - Google Patents

熱硬化性樹脂の押出成形方法

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JPS59178235A
JPS59178235A JP58051526A JP5152683A JPS59178235A JP S59178235 A JPS59178235 A JP S59178235A JP 58051526 A JP58051526 A JP 58051526A JP 5152683 A JP5152683 A JP 5152683A JP S59178235 A JPS59178235 A JP S59178235A
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Iori Matsumoto
松本　偉生利
Nobukatsu Kato
宣勝 加藤
Kenji Ema
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ば熱硬化性樹脂の押出成形方法に関するものであ
り、詳しくは熱硬化性樹脂の押出成形方法の改良に関す
るものである。
熱硬化性樹脂の成形方法としては圧縮成形法、トランス
ファー成形法、射出成形法および押出成形法が知られて
いる。これらの熱硬化性樹脂の成形方法のうち、押出成
形法としてはプランジャー押出法が一般的であり、丸棒
やパイプなどの単純な形状の長尺押出製品が生産されて
いる。しかし乍らプランジャー押出成形法に於ては、金
型部におゆる押出圧が高く、しかも間欠押出であるため
均一な成形品を得ることが困難であり生産性も低℃・。
か！る事情から、所謂スクリュー押出機を用いる成形法
が開発されている。これは押出機内で混線溶融された熱
硬化性樹脂を、アダプターを通じて金型内へ導びき最終
形状に賦形する成形法である。しかし乍らこの様な１戊
形法では、樹脂流路が複雑に変化し、僅かな温度や圧力
の差で熱硬化反応が急激に進行したり、滞留の発生によ
って局部的に硬化反応が進行したりすることにより、連
続して安定な成形を行うことが困難であった。
本発明者らは、建築分野、電気、電子分野等において市
場の要求の強い難燃性、耐熱性等に優れた熱硬化性樹脂
の成形品の成形方法、特に旧記した問題点の解決につい
て種々検討を重ねた結果、スクリューの平滑部に於て押
出後自己形状を保持できる程度にまで賦形することによ
り連続的に目。
つ安定でしかも生産性良く成形し得ることを見出して本
発明に到達した。
即ち、本発明は先端に平滑部を有するスクリンを使用し
平滑部に於て押出後自己形状を保持できる程度にまで１
賦形することを特徴とする熱硬化性樹脂の押出成形方法
である。
本発明に用いられる熱硬化性樹脂としては、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アリル樹脂、ギシレ
ン樹脂、アニリン樹脂等の熱硬化性樹脂、およびポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ール等の熱可塑性樹脂に架橋剤を加えて本発明のスクリ
ューの平滑部に於て押出後自己形状を保持し得る程度に
まで賦形できる樹脂等が挙げられ、なかでもフェノール
樹脂およびメラミン樹脂の成形に好適である。
本発明に用いられる熱硬化性樹脂には必要に応じて熱硬
化性樹脂の成形に於て一般に用いられる充填剤、離型剤
、増粘剤、着色剤、分散剤、発泡剤、あるいはまた重合
開始剤、硬化促進剤、重合禁止剤などを添加することが
できる。
また更に他種のポリマーあるいは有機または無機の繊維
状物、例えば硝子等を加えることもでき本発明の特徴は
押出機の先端部の構造にあり、特に先端に平滑部を有す
るスクリューを使用して賦形する点にある。使用されろ
押出機としては、単軸スクリュー押出機のみならず、二
軸スクリューあるいは多軸スクリュー押出機であっても
先端部が最終的に単軸に集約される押出機の何れも使用
できる。本発明に使用できるこれら、の１甲出機の内部
構造として、押出機の供給部から先端の計量部に至る間
に脱気孔を設けたり、特殊な混練構造を設けることは何
ら差し支えない。
本発明に使用されるスクリューの代表的なものは、第１
図に示す様に先端部に平滑部４を有するスクリュー（以
下特殊スクリューと略称する）であり、このスクリュー
は、例えば供給部１、圧縮部２、計量部３よりなる。平
滑部４は第１図の様に供給部の終了したところから、ま
た第２図の様に圧縮部の終了したところからあるいは第
３図の様に計量部の途中から始まる様な型式でも良い。
また平滑部４のスクリュー径またはその部位のシリンダ
ーの内径は、フライトを有する部位のスクリュー底部の
径またはシリンダーの内径とは別個に、所望する成形品
の外径および内径に合わせて拡大または縮小して調整す
ることができる。
本発明に使用される特殊スクリューのＬ／１〕は、通常
７〜４０、好ましくは１０〜３５、更に好ましくは１５
〜２５、圧縮比は１．０〜５．０好ましくは１．２〜４
．０、更に好ましくは１．５〜３，０、スクリュー先端
部の平滑部の長さはＩＤ−１５Ｄ好ましくは２Ｄ〜ＩＯ
Ｄ、更に好ましくは２Ｄ〜７１）の範囲から適宜選択す
ることができる。
先端に平滑部の無い通常のフルフライトスクリューでは
パイプ状の成形品は得られず、ラセン状の成形品が得ら
れるのみである。更に平滑部の長さがＩＤ未満の場合は
、押出抜荷られる成形品に変形が生じ連続的に良好な成
形品を得ることが困難である。また平滑部の長さが１５
Ｎ）以」二となる場合は、成形圧力が大きくなり、押出
機の機械強度の点からも実用的でない。
スクリューの圧縮比と平滑部の長さは、平滑部のスクリ
ューとバレルとの間隙、換言すれば成形品の肉厚、押出
速度及び使用する材料の・特性等の組合せによって種々
の制限を受けろ。而してスクリューの圧縮比と平滑部の
長さは、それらが大きい程あるいは小さい程、背圧伺与
機能が大辣くあるいは／ＪＳさい。
背圧が太きすぎるとフライトを有する部分で過度の混練
が起り、その結果として材料の過度の発熱と硬化が起る
ので好ましくない。一方、背圧が小さすぎると材料の圧
縮充填及び混練が不充分となるので同様に好ましくない
。適度な背圧が材料の圧縮充填と適度な混練のために心
安である。
即ち、安定した押出と良好な製品を得るためには適度の
スクリューの圧縮比と平滑部の長さが要求される。
そして平滑部のスクリューとバレルの間隙が大きい程あ
るいは小さい程、押出速度が小さい程あるいは大きい程
、使用する材料の粘度が小さい程あるいは大きい程、ま
た使用する材料の硬化速度が小さい程あるいは大きい程
、スクリューの圧縮比と平滑部の長さは大きくあるいは
小さくする必要がある。
本発明の方法を実施するにあたって、押出機各部の温度
設定は、使用する材料の特性やスクリューの圧縮比、ス
クリュー平滑部とバレルの間隙、平滑部の長さ、押出速
度等の組合せにより当然変るが、スクリューの圧縮部、
計量部及び平滑部に対応するシリンダ一部位の温度設定
は通常５０〜２００℃、好ましくは６０〜１５０℃の範
囲である。
而して、設定温度が５０℃以下の場合は、樹脂の硬化反
応が充分に進行しないため曳好な成形品は得難い傾向が
あり、一方２００℃までの温度で通常用いられる熱硬化
性樹脂は充分に熱硬化するのでそれ以上にする必要はな
い。
以下本発明を更に図によって説明する。第１図乃至第３
図は本発明に用いられる先端に平滑部を有するスクリュ
ーの１例を示す側面図である。第４図は本発明の方法を
実施するのに好ましい押出装置の１例を示すものであり
、スクリュ一部分の透視図を含む。
図に於て、ホッパー５より供給された熱硬化性樹脂材ａ
はシリンダー６内でヒーター７により加熱溶融され、ス
クリュー８のフライト先端部よりラセン状で平滑部４へ
移行し、シリンダーとの摩擦抵抗により、スクリューフ
ライトによって生ずる間隙部分が狭められついには圧融
着される。次いで融着樹脂は、スクリュー平滑部を移動
する間に、押出後自己形状を保持できる程度にまで賦形
され、シリンダー先端より連続したパイプ状喫形品９と
なって押出される。
通常、熱硬化性樹脂の押出成形法に於てはシリンダー内
で加熱溶融された樹脂は、アダプターを経て金型内へ導
入され最終形状に賦形されるが、この過程に於て樹脂の
流れはアダプターで絞られ、スパイダーで固定されたマ
ンドレルの回りへ再展張されるなど樹脂の流路が複雑に
変化するために、樹脂の滞留が起りやすく、局部的に硬
化反応が進行したり、僅かな圧力や温度の変化で硬化反
応が急激に起るなどの問題−を引き起す。また、複雑な
流路による抵抗に打ち勝ち滞留を防止しつつ樹脂を１甲
出すためには、強大な押出圧力を要し特殊な押出装置を
必要とする。而してかかる成形法による場合の押出速度
は高々３０ぼ／　ｍ　ｉ　ｎ程度であり目、つ真円ＩＷ
及び肉厚分布の良いものを得ることは困難である。
本発明の方法によればスクリュー平滑部とその部位の７
リンダ一部とが金型の役割を果たし、樹脂の流路はシリ
ンダーとスクリコーーとの間隙のみであるため、樹脂の
滞留は全（な（局部的な硬化反応や圧力、温度の変化に
よる急激な硬化反応を引き起すことがない。
本発明のスクリューは先端が開放されており、その全長
に於て昇圧機能部分と背圧付与機能部分用いる一般的な
成型法にくらべ本質的に小さい。
また一般的成形法に於ける金型内のマンドレルに相当す
る本発明のスクリュー平滑部は回転しているため、硬化
した樹脂と金属部分との摩擦抵抗が比較的小さく押出圧
力も通常のスクリュー押出機方法による場合は、８０　
ｒｘ　／　ｍ　ｉ　ｎの押出速Ｉ甲が容へ 易に得られる。
本発明の方法により押出された成形品は必要に応じ更に
後硬化しても良い。この場合、成形品は適宜加熱処理す
る事によって硬化が完了する。
しかし乍も、本発明の方法による場合は、押出された時
点で既に自己形状を保持するに充分にまで成形条件を制
御して硬化、１眠形されるため、変形、反り、曲り、脹
れなどの現象を起すことがなく、また得られる成形品の
外径と内径はシリンダー先端部の内径及びスクリュー平
滑部先端の外径により決められるため１．前記した樹脂
流路との関連に於て真円度及び肉厚分布の極めて良いも
のが得られる。
以上説明した如く、本発明の方法によれば難燃性および
耐熱性能の優れた熱硬化性樹脂の長尺押出製品を容易に
生産住良（制欲することができる。
以下本発明を実施列により更に説明するが本発明は以下
の実施例に限定されるものではない。
実施例 ０径４０ｍｍ、、　　Ｌ／１）＝２４　の押出機により
、第１表の試’ｌｉ’Ａ　ｆｌＧ、　１１からガロ１４
の項に記載されたスクリューを用い、成形材料と１〜で
フェノール樹脂（日本合成化工株式会社製、商品名ニラ
カライト９５０−Ｊ）を使用して成形を行なった。
シリンダーの温度は６０℃から１２０°Ｃの範囲内で・
高度勾配をもたせ、スクリュー回転数２７　ｒｐｍの条
件で押出を行なった。
成形結果ば、第１表及び第５図に示したとおりである。
こｋで重量比とは、試験４６１４で得られた良好なパイ
プの重量を１．００とした時の各試験において得られた
成形品の重量を表わす。第１表の試験筋１１及びＡ６１
２のように重量比の小さい成形品は、成形品の状態欄に
示すように、パイプとして実用できない状態にあること
を示す。
第１表及び第５図から本実施例に使用された材料及び温
度条件において、肉厚２ｍｍの良好なパイプを得るため
には、平滑部の長さは少なくとも１■）必要であること
がわかる。
実施例　２ ０径４０　ｍＴＬ、　Ｌ　／　Ｉ）　−２４の押出機に
より、第１表の試験ｊ６２１からｊ６２６の項に記載し
たスクリューを使用し、成形材料として、実施例１と同
じフェノール樹脂を用いて、成形を行なった。
シリンダ一温度は、６０℃から１２０°Ｃの範囲内で温
度勾配をもたせ、スクリュー回転数２７　ｒｐｍの条件
で押出を行なった。
成形結果は、第１表及び第５図に示したとおりであった
。
ここで重量比は、試験／Ｉ’ａ２４を１００として示す
。
第１表及び第５図から本実施例に使用された材料及び温
度条件で肉厚３　ｍｍの良好なパイプを得るためには平
滑部の長さが、少なくとも２　Ｄ必要であることがわか
る。
実施例　３ ０径４０７ｉｒｎ、　　Ｌ／１）＝２４　　の押出機に
より、スクリュー底部の径が３４　ｍｍの計量部に１続
く先端部に径が３４朋、長さが１．２０　ｍｍ　（３Ｉ
’Ｊ　）の平滑部を有する圧縮比が２．０のスクリュー
を用い、成形材料としてメラミン樹脂（オタライト株式
会社製、商品名０Ｎ−６００）を使用して、成形を行な
った。
ンリンダー淵１虻は６０°Ｃがも１３５°Ｃの範囲内で
温度勾配をもたせ、スクリュー回転数２５１−１］１１
の条件で押出を行なったところ、押出量、］、５　、６
　ｋｇ／１１ｒ、押出速度５０．７Ｃｂ ｍｍのパイプが連続して押出された。
得られたパイプは、真円度０．０２以下、偏肉も０．０
２以下で表面の滑らかな光沢を有するものであった。こ
のパイプを１７０℃で４時間熱処理したが変形、脹れな
どは起こらなかったっまたアセトン抽出率も１ヂ以下で
あった。
実施例　４ ［コ径４０　ｍｍ　、　Ｌ／Ｄ＝２４　（７）押出機に
より、供給部のみにフライトを有し、長さ４０ｍｍ（Ｉ
Ｉ））の圧縮部、径が３４ｍｍ、長さ１．６０　ａｍ　
（４，１）　）の平滑部を有する圧縮比が２．０のスク
リューを使用し、成形材料としてフェノール樹脂（日本
合成化工株式会社製、商品名ニラカライト９５０−Ｊ）
を用いて成形を行なった。
シリンダーの温度は、６０°Ｃから１２０°Ｃまでの範
囲内で温度勾配を持たせ、スクリュー回転数２５１’１
）１１〕て゛押出を行なったところ、４１１３出計１５
，０ｆ（１７／ｌ（＋°、押出速度４’７　、８ｃｍ１
ｍ１　ｎで外径４０ｍｍ、肉厚３　ｍｍのパイプが連続
して得られた。
得られたパイプは、真円度、偏肉共に０．０２以下であ
り表面の滑らかな光沢を有するものであった。
また、このパイプは熱処理を行なっても変形や脹れを起
さず、アセトン抽出率も１％以下であった。
註１）重量比　・・・実施例１においては試験ｊ６１４
、実施例２においては試験ｊ６２４ により得られた成形品１１η当 りの重計を各々１．００とした場 合の各成形品１　ｍあたりの重 量比。
アセトン２００ｃｃにより、ソッ クスレー抽出器で６時間抽出 して抽出される量。
註３）真円度　・・・得られたパイプをマイクロメータ
ーではさみ、その最大径と 帰小径の差（１）を求める、ま た穴に内側マイクロメーター を挿入し最大値と最小値の差 （２）を求める。（１）と（２）の 大きい方を表示。
註４）偏　肉　・・・Ｊ　Ｉ　Ｓ　−に−６９１１によ
り測定。
註５）熱処理　・・・得られたパイプを１７０℃で４時
間処理
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図及び第３図は本発明に用いられる先端に
平滑部を有するスクリューの１例を示したものであり、
第４図は本発明の方法の実施に好適な装置の１例を示し
たものである。 １・・・供給部　２・・・圧縮部　３・・・計量部４・
・・平滑部　ｓ　・・・ホッパー　６・・・シリンダー
７　・・ヒーター　８　・・・スクリュー９　・・・成
形品第５図は実施例１及び実施例２に於ける各成形品の
重量比と用いられたスクリューの平滑部の長さとの関係
を表わしたものである。 特ＦＦ出顆ッ、　　　三刀東圧化学株式会社第　　１　
　図 第　　２　　図 第３図 第　　４　　図 第５図 １２３４５６７ スクリュー平滑部の長さく［す

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 先端部に平滑部を有するスクリューを使用し平滑部に於
    て押出後自己形状を保持できる程度にまで賦形すること
    を特徴とする熱硬化性樹脂の押出成形方法。
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