JPS59230734A - 熱硬化性樹脂のスクリユ−型押出成形装置 - Google Patents

熱硬化性樹脂のスクリユ−型押出成形装置

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JPS59230734A
JPS59230734A JP58104891A JP10489183A JPS59230734A JP S59230734 A JPS59230734 A JP S59230734A JP 58104891 A JP58104891 A JP 58104891A JP 10489183 A JP10489183 A JP 10489183A JP S59230734 A JPS59230734 A JP S59230734A
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Iori Matsumoto
松本　偉生利
Nobukatsu Kato
宣勝 加藤
Kenji Ema
賢治 江間
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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】 本発明は熱硬化性樹脂の新規な押出成形装置に関する。
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、
夫々の成形方法に適合した装置が用いられている。
これらの熱硬化性樹脂の成形方法のうち、押出成形装置
としてはプランジャー押出装置が一般的であり、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装置に於ては、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い。
か〜る事情から、所謂スクリュー型押出成形装置を用い
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装置である。しかし乍らこ
の様な形成装置では、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
。
またこの種の装置ではマンドレルを支持するスパイグ一
部の存在によるスパイダーマーク或はそれによるウェル
ド部分に起因する品質上の障害を回避することはできな
かった。
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、特に上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
り連続的に且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、供給部、圧縮部、計量部および平滑部
から伐るスクリュー、該供給部、圧縮部および計量部に
対応する熱供給機能を有するシリンダ一部分、および該
計量部の最終スクリュー径に等しいかまたは異なる径を
有する該平滑部に対応する熱供給機能を有するシリンダ
一部分より成り、該平滑部とそれに対応するシリンダ一
部分とによって形成される間隙部において硬化反応を促
進させ押出後自己形状を保持できる程度にまで賦形する
様にした熱硬化性樹脂のスクリュー型押出成形装置であ
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、キシレ
ン樹脂、アニリン樹脂等が挙げられ、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。
而してこれ等の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る。
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。使用される押出装置としては、単軸スクリュー押出
装置のみならず、二軸スクリューあるいは多軸スクリュ
ー押出装置であっても先端部が最終的に単軸に集約され
る押出装置の何れも使用できる。本発明に使用できるこ
れらの押出装置の内部構造として、押出装置の供給部か
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
径および又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等しくまたは異なる径
に、即ち拡大もしく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／Ｄ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．ｏ、スクリュー先端部
の平滑部の長さはＩＤ−１５Ｄ好ましくは２Ｄ〜ＩＯＤ
、更に好ましくは２Ｄ〜７Ｄ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
、押出後得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
Ｄ以上となる場合は、成形圧力が大きくなり、押出装置
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、スクリューの平
滑部とそれに対応するシリンダ一部分とによって形成さ
れる間隙、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る
。而してスクリューの圧縮比と平滑部の長さは、それが
大きい程あるいは小さい程、背圧付与機能が大きくある
いは小さい。
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線のために必
要である。
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。
そしてスクリューの平滑部とそれに対応するシリンダ一
部分とによって形成される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。
本発明のスクリュー型押出成形装置を使用するにあたっ
て、押出装置各部の温度設定は、使用する材料の特性率
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、押出速晩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℃の範囲であり、通常かかる設定温度
で成形し得る熱容量の熱供給機能を有するシリンダー構
造が採られる。
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良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の熱供給機能にす
る必要はない。
本発明のスクリュー型押出成形装置においては、スクリ
ュー平滑部とそれに対応するシリンダ一部分とによって
形成される間隙部において硬化反応が促進され少くとも
押出後成形品が自己形状を保持できる程度にまで進めら
れ且つこの間において最終成形品または殆んどそれに近
似する形状にまで賦形される。
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料
はシリンダー６内でヒーター７により加熱熔融され、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成形品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、樹脂の滞留が司りやすく、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押出すた
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。而してかかる唆形法による場合の押出速度は高々
３０ｔｘ／ｍｉｎ程度であり且つ真円度及び肉厚分布の
良いものを得ることは困難である。
本発明のスクリュー型押出成形装置によればスクリュー
平滑部とそれに対応するシリンダ一部分とによって形成
される間隙部分が金型の役割を果たし、樹脂の流路はシ
リンダーとスクリューとの間隙のみであるため、樹脂の
滞留は全くなく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。
また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をもっため
、両者の力が相殺しスク゛リューのスラストベアリング
にかかる力はスクリューと金型を用いる一般的な押出蜘
形法にくらべ本質的に小さい。
更に、一般的押出蜘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装置で得られる圧
力で充分である。この様な本発明の装置による場合は、
８０　ｍ　／　ｍｉ　ｎのような押出速度が容易に得ら
れる。
本発明のスクリュー型押出成形装置により押出された成
形品は必要に応じ更に熱供給機構を有する後硬化装置に
より後硬化しても良い。この場合、成形品は適宜の程度
に加熱処理する事によって硬化が完了する。
しかし乍ら、本発明の装置による場合は、押出された時
点で既に自己形状を保持するに充分なまで成形条件を制
御して硬化反応を促進させ賦形されているため、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、
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、本発明の熱硬化性樹脂のスクリュー
型押出成形装置によれば、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性良く製造
することができる。
以下本発明を実施例により更に説明する。
実施例　１ ホッパー下より２Ｄの長さに水冷ジャケットを備工、続
いて３Ｄ〜１ｏＤ、１１Ｄ〜１６Ｄ１１７Ｄ〜２０Ｄ及
び２１Ｄ〜２４Ｄの各部に各々箆Ｗの加熱用ヒーターを
備えた口径４０　：＋＋＋＋Ｆ’、　Ｌ／Ｉ）　＝２４
のシリンダーを有する押出機により、供給部５Ｄ、圧縮
部１２Ｄ及び第１表の試ｍＡ１１からＡ１４の項に記載
された計量部及び平滑部を有すルスクリューを用い、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）を使用して成形を行
なった。
シリンダー各部の温度は Ｃ１（０〜２Ｄ）　　　・・・水冷 Ｃ２（３Ｄ〜１０Ｄ）・・・　６０°ＣＣ３（ＩＩＤ〜
１６Ｄ）・・・　９０９ＣＣ４（１７Ｄ〜２０Ｄ）・・
・１１０’ＣＣ３（２１Ｄ〜２４Ｄ）・・・１２０°Ｇ
に設定し、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る。
こｋで重量比とは、試験Ａ１４で得られた良好なパイプ
の重量を１００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表の試験亮１１及び煮１２のよ
うに重量比の小さい成形品は、成形品の状態瀾に示すよ
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２ｔｎｍ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１Ｄ必要であること
がわかる。
実施例　２ 実施例１に使用したシリンダーを有する押出機により、
供給部５Ｄ、圧縮部１２Ｄ及び第２表の試験４Ｇ、２１
からＡ２６の項に記載された計量部及び平滑部を有する
スクリューを用い実施例１と同じ成形材料を使用して成
形を行なった。
シリンダー各部の温度は Ｃ＋（０〜２Ｄ）　　・・・水冷 Ｃｚ（３Ｄ〜１０Ｄ）・・・６０６Ｃ Ｃ３（１１Ｄ〜１６Ｄ）・・・　９０℃Ｃ，（１７Ｄ〜
２０Ｄ）・・・１１０°ＧＣ５（２１Ｄ〜２４Ｄ）・・
・１２０°Ｃに設定し、スクリュー回転数２７　ｒｐｍ
で押出しを行なった。
成形結果は第１表及び第５図に示したとおりである。
ここで重量比は、試験題２４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：３ｍｍの良好なパイプを得るためには平
滑部の長さが、少な（とも２Ｄ必要であることがわかる
。
註１）重量比　・・・実施例１においては試験＆１４、
実施例２においては試験糸２４ により得られた成形品１ｍ当 りの重量を各々１００とした場 合の各成形品１ｍｔｉ）たりの重 量比。
アセトン２００　ＣＣ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 最小径の差（１）を求める、ま た穴に内側マイクロメーター を挿入し股太値と最小直の差 （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々１１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　５　・・・ホッパー　６　・・・シリン
ターフ　・・・　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。 特許出顎人　三井東王化学株式会社 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図 スクリュー平滑部の長さく［））

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １）供給部、圧縮部、計量部および平滑部から成るスク
    リュー、該供給部、圧縮部および計量部に対応する熱制
    御機構を有するシリンダ一部分、および該計量部の最終
    スクリュー径に等しいか又は異なる径を有する該平滑部
    に対応する熱供給機能を有するシリンダ一部分より成り
    、該平滑部とそれに対応するシリンダ一部分とによって
    形成される間隙部において硬化反応を促進させ押出後自
    己形状を保持できる程度にまで賦形する様にした熱硬化
    性樹脂のスクリュー型押出成形装置。
JP58104891A 1983-03-29 1983-06-14 熱硬化性樹脂のスクリユ−型押出成形装置 Granted JPS59230734A (ja)

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DE8484103473T DE3473128D1 (en) 1983-03-29 1984-03-29 Method and apparatus for extruding thermosetting resins
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