JPH10315230A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 粒状熱硬化性樹脂成形材料、及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物をシート状物にするシート化工程と、
前記シート化工程で得られたシート状物を紐状物に裁断する裁断工程と、
前記裁断工程で得られた紐状物を所定の長さに切断して粒状物にする切断工程
とを具備することを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
裁断工程におけるシート状物の温度が２５〜１００℃に制御されることを特徴とする請求項１の粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項３】
裁断工程における裁断刃の温度が８５℃以下の温度に制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２の粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項４】
切断工程における紐状物の温度が２５〜１００℃に制御されることを特徴とする請求項１の粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項５】
切断工程における切断刃の温度が８５℃以下の温度に制御されることを特徴とする請求項１又は請求項４の粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項６】
シート化工程は１〜５ｍｍ厚のシート状物にする工程であり、
裁断工程は１〜５ｍｍ幅の紐状物にする裁断工程であり、
切断工程は１〜５ｍｍ長のものにする切断工程である
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかの粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６いずれかの粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法によって得られてなることを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は粒状熱硬化性樹脂成形材料に関する。特に、粉塵の発生が少なく、計量性に優れ、射出成形などの成形加工性に優れた粒状の熱硬化性樹脂成形材料、及びその製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂、例えばフェノール系樹脂の成形材料は、機械的強度等の特性、電気的性質、耐熱性等に優れており、従来から、自動車、電気、機械、或いは一般成形品の分野などの幅広い産業分野における樹脂製品に用いられている。このような製品に用いられる原材料としてのフェノール系樹脂成形材料（熱硬化性樹脂成形材料）は、原料樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維、木粉、布チップ等の補強材、充填材、硬化剤、離型剤、着色剤等を配合した配合物を混合し、混練ロール、ニーダ又はスクリュ押出機などの混練装置で混練し、この混練物を粉砕あるいはペレット化等を行うことによって製造されたものである。
【０００３】
そのようなフェノール系樹脂成形材料の製造方法として、上記のような配合物を混練してなる混練物を押出機に取り付けたダイスから押出し、そして押出されたストランドをカッタによって所定の長さに切断し、粒状物とする押出造粒方法が知られている。例えば、特開平３−２４６０１１号公報では、熱硬化性樹脂及びガラス繊維を主配合成分とする材料を混合し、これを押出機で押出造粒するフェノール系樹脂成形材料の製造方法が提案されている。特開平６−１９２４３５号公報では、ガラス繊維を必須成分として含有するフェノール樹脂成形材料配合物に、水を添加して混練し、押出造粒するフェノール系樹脂成形材料の製造方法が提案されている。特開平７−８０８２９号や特開平７−８０８３０号公報では、フェノール樹脂に特定の長さのチョップドストランドガラス繊維および溶剤を添加し、高速ミキサで混練した後、特定のＬ／Ｄを有する押出機で押出造粒するフェノール系樹脂成形材料の製造方法が提案されている。
上記のような押出造粒方法は、押出機に取り付けられたダイスから押出されたストランドをカッタで所定の長さに切断して粒状物とするものである。ところが、対象となっているものが熱硬化性樹脂材料であるが故に、押出機のダイスには目詰まりが起き易い。そして、熱硬化性樹脂を対象としているが故に、目詰まりが、一度、起きると、その回復作業が非常に厄介で、生産性は悪い。更には、ガラス繊維などに細断が起き易く、成形品の物性低下が引き起こされる。
【０００４】
又、上記のような配合物をヘンシェルミキサのような高速攪拌混合機で粒状化する造粒方法が知られている。例えば、特開平２−１６９２０６号では、ミキシングロール又は押出混練機等により混練後粉砕したフェノール樹脂成形材料に沸点１００℃以下の低沸点溶剤を添加して高速攪拌混合機で造粒するフェノール系樹脂成形材料の製造方法が提案されている。
しかしながら、ヘンシェルミキサのような高速攪拌混合機による粒状化は、ガラス繊維などが細断され易く、機械的強度の低下などの物性に悪影響を与える。又、微粉が付き易い問題も有る。
【０００５】
又、上記のような配合物を加熱下で加圧ニーダ等により混練し、そしてシート状あるいはストランド状とし、これを乾燥した後、粉砕機などで粉砕し、そして篩分けして粒状物とする方法も有る。
しかしながら、この方法は、得られる粒子の形状が不揃いなことを意味しており、このことは射出成形などの場合には、計量性が悪く、成形加工性に大きな問題を引き起こす。尚、粒状物の形状を揃えようとして篩分けを厳密にしようとすると、生産性が極度に低下する。
又、上記方法は、シートを粉砕して粒状物とする際に、微粉が発生して粒状物表面に付着し易い問題が有る。尚、この微粉末が混じっていると、これを用いて成形するに際して、粒状物と微粉末とでは溶融温度が大きく異なる為に、成形品の品質劣化が大きく、好ましいものではない。かつ、微粉の発生は、環境汚染を招き、又、生産性も低下させる。更に、使用時にも微粉が飛散する恐れが有り、取扱上も好ましく無い。
【発明が解決しようする課題】
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、前記の従来技術が抱える問題点を解決することである。
【０００７】
すなわち、本発明が解決しようとする第１の課題は、押出機を用いないで、フェノール系樹脂成形材料や不飽和ポリエステル樹脂成形材料などの粒状熱硬化性樹脂成形材料を製造できる技術を提供することである。すなわち、ダイス目詰まりの問題が起きず、生産性の難点とか、ガラス繊維などに細断が起きることから成形品の物性低下と言った問題が起き難い技術を提供することである。
【０００８】
本発明が解決しようとする第２の課題は、ヘンシェルミキサのような高速攪拌混合機を用いないで、粒状熱硬化性樹脂成形材料を製造できる技術を提供することである。すなわち、ヘンシェルミキサのような高速攪拌混合機を用いないで済むことから、ガラス繊維などが細断され難く、成形品の物性低下と言った問題が起き難い技術を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする第３の課題は、粉砕機を用いないで、粒状熱硬化性樹脂成形材料を製造できる技術を提供することである。すなわち、粉砕機を用いないことから、得られる粒子の形状は揃っており、従って計量性が良く、成形加工性が良くなり、かつ、生産性も良く、更には微粉が発生し難く、そして粒状物表面に付着する等して混じり込むことが少なく、成形品の品質劣化が起き難く、成形加工性の低下の恐れも改善される射出成形用材料として好適な粒状熱硬化性樹脂成形材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決する為、本発明者は、粉塵の発生が少ない粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法について種々検討を重ねた。その結果、これまでの高速攪拌混合機による方法や押出造粒方法とは全く異なり、しかしながら極めて簡単な手法に気付くに至った。しかも、この手法によれば、均質な形状を有し、かつ、粉塵の発生が少ない粒状の熱硬化性樹脂成形材料が得られるものであった。
【００１１】
すなわち、前記の課題は、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物をシート状物にするシート化工程と、
前記シート化工程で得られたシート状物を紐状物に裁断する裁断工程と、
前記裁断工程で得られた紐状物を所定の長さに切断して粒状物にする切断工程
とを具備することを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法によって解決される。
【００１２】
特に、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練した後、該混練物を１〜５ｍｍの厚さにシート化し、該シートを幅１〜５ｍｍの紐状に裁断し、該紐状物を１〜５ｍｍの長さに切断することを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法によって解決される。
或いは、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練した後、加熱ロールで厚さ１〜５ｍｍのシート状とし、該シートを幅１〜５ｍｍの紐状に裁断すると共に紐状物の長手方向に対して直角方向に長さ１〜５ｍｍに切断することを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法によって解決される。
【００１３】
本発明は、押出機やヘンシェルミキサのような高速攪拌混合機や破砕機を用いないで済むことから、これらの装置を用いて粒状熱硬化性樹脂成形材料を製造する場合に起きていた諸々の問題が解決される。すなわち、ダイス目詰まりの問題や、生産性低下の問題や、ガラス繊維細断による成形品の物性低下の問題が改善される。更には、微粉発生の問題が起き難く、粒状熱硬化性樹脂成形材料中に微粉が混入している場合に起きる成形時の溶融温度のバラツキに起因した成形加工性の低下や成形品の品質低下の問題が改善される。
更には、例えば加熱ロールによるシート化、そしてこれを裁断・切断するのみであるから、極めて簡単に得られる。
【００１４】
本発明にあっては、裁断工程におけるシート状物の温度は２５〜１００℃に制御されることが好ましい。又、裁断刃の温度は８５℃以下の温度に制御されることが好ましい。切断工程における紐状物の温度は２５〜１００℃に制御されることが好ましい。切断刃の温度は８５℃以下の温度に制御されることが好ましい。
又、シート化工程でシート状物にされる厚さは好ましくは１〜５ｍｍであり、裁断工程で裁断される裁断幅は好ましくは１〜５ｍｍであり、切断工程で切断される長さは好ましくは１〜５ｍｍである。
【００１５】
又、前記の課題は、上記粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法によって得られてなることを特徴とする粒状熱硬化性樹脂成形材料によって解決される。
【発明の実施の形態】
【００１６】
本発明の粒状熱硬化性樹脂成形材料の製造方法は、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練する混練工程と、前記混練工程で得られた混練物をシート状物にするシート化工程と、前記シート化工程で得られたシート状物を紐状物に裁断する裁断工程と、前記裁断工程で得られた紐状物を所定の長さに切断して粒状物にする切断工程とを具備する。裁断工程におけるシート状物の温度は２５〜１００℃に制御される。裁断刃の温度は８５℃以下の温度に制御される。切断工程における紐状物の温度は２５〜１００℃に制御される。切断刃の温度は８５℃以下の温度に制御される。シート状物の厚さは１〜５ｍｍであり、裁断幅は１〜５ｍｍであり、切断長さは１〜５ｍｍである。特に、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練した後、該混練物を１〜５ｍｍの厚さにシート化し、該シートを幅１〜５ｍｍの紐状に裁断し、該紐状物を１〜５ｍｍの長さに切断する方法である。又、熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他添加剤を添加し、混合、混練した後、加熱ロールで厚さ１〜５ｍｍのシート状とし、該シートを幅１〜５ｍｍの紐状に裁断すると共に紐状物の長手方向に対して直角方向に長さ１〜５ｍｍに切断する方法である。又、粉末状または液状のフェノール系樹脂あるいは不飽和ポリエステル樹脂等に充填材、補強剤、硬化剤、その他の添加剤を添加・混合し、混練後、１〜５ｍｍの厚さにシート化し、該シートを幅１〜５ｍｍの紐状に裁断し、該紐状物を１〜５ｍｍの長さに切断する方法である。又、粉末状または液状のフェノール樹脂あるいは不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂に充填材、補強剤、硬化剤、その他の添加剤を添加・混合し、混練後、加熱ロールで１〜５ｍｍの厚さのシート状とし、該シートを回転刃を備えた裁断装置で連続的に幅１〜５ｍｍの紐状に裁断すると共に該紐状物の長手方向に対して垂直方向に長さ１〜５ｍｍに切断する方法である。
【００１７】
以下に詳細に説明する。
本発明において、シート状物を裁断や切断する際、シート状物の温度と裁断刃や切断刃の温度とを一定の温度範囲に制御して裁断や切断することが好ましい。この際のシート状物の温度は、使用される樹脂の性状、補強材、充填材、その他の添加剤の種類や量により設定されるが、一般的には、常温（通常、２５℃程度）〜１００℃の範囲に設定されることが好ましい。更に好ましくは４５〜５５℃である。裁断刃や切断刃の温度は、一般的には８５℃以下の温度に設定されることが好ましい。更に好ましくは３０℃以下の温度である。すなわち、シート状物の温度が上記の温度範囲より低すぎる場合は、切断や裁断時に微粉が大量に発生し易く、逆に、高すぎる場合は、切断刃や裁断刃にシートが付着し易くなり、良好な切断・裁断が行われ難い。かつ、裁断・切断後の物同士が付着する恐れが有り、生産性が低下する。裁断刃や切断刃の温度が上記の温度範囲よりも高すぎる場合は、裁断刃や切断刃にシートが付着し易くなり、良好な切断が行われ難く、生産性が低下する。
【００１８】
尚、本発明のシート状物を裁断・切断して得られた方形粒状物を、例えばマルメライザのような整粒機により処理することも良い。このような場合には、方形状の鋭角な角部がやや丸められ、作業性、計量性が良好になり、又、取扱中の微粉の発生が抑制される。
【００１９】
本発明の粒状熱硬化性樹脂成形材料の形状は、通常、厚さ１〜５ｍｍ、幅１〜５ｍｍ、長さ１〜５ｍｍの範囲のほぼ直方体である。このものは、射出成形における計量性に優れている。更に好ましくは厚さ２〜３ｍｍ、幅２〜３ｍｍ、長さ２〜３ｍｍである。すなわち、このような場合には、より安定した計量が行え、連続射出成形をより効率的に実施できる。粒状熱硬化性樹脂成形材料の形状を上記の範囲内にするには、裁断刃や切断刃の形状、裁断刃や切断刃の間隔、裁断・切断温度などの調整により可能である。
【００２０】
本発明における熱硬化性樹脂は、ノボラック型あるいはレゾール型フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリールフタレート樹脂などが例示される。これらの樹脂は成形材料用に使用される合成樹脂であり、固形状あるいは液状いずれでも使用されるが、他の充填材、補強材やその他の添加剤と混合する際の分散性が良好な固形状（粉末状）のものが好ましい。
本発明に使用される切断刃や裁断刃を備えた装置は、シートを連続的に切断および裁断することが出来る装置が使用できる。例えば、回転刃を備えた市販のシートペレタイザなどの装置が使用される。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、「部」は重量部を表す。
【実施例】
【００２１】
［実施例１］
粉末状フェノール樹脂１００部に充填材としてガラス繊維（繊維長：６ｍｍ、径：１３μ）７０部、炭酸カルシウム７０部、硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）１５部、その他の添加剤（離型剤、着色剤）を所望量配合し、混練機により加熱下で混練し、そして５０℃の加熱ロールで厚さ３ｍｍ、幅３００ｍｍのシートを作製した。
このシートを、シート温度５５℃で、刃の間隔を３ｍｍに設定した円盤状の回転刃で３ｍｍ幅の紐状に裁断した。そして、紐状物をロタリーカッタで長さ３ｍｍに切断した。尚、裁断刃やロータリーカッタの刃は２５℃に制御された。
このようにして製造されたフェノール樹脂成形材料は、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、高さ３ｍｍの直方体形状であった。そして、この粒状フェノール樹脂成形材料は、微粉の発生が少なくて取扱い易く、又、射出成形時の計量バラツキは殆ど無く、更には成形加工性が良好で、良好な成形品が得られた。
【００２２】
［実施例２］
実施例１において、シート温度を５３℃、刃の間隔を４ｍｍに設定して４ｍｍ幅の紐状に裁断し、そして該紐状物をロタリーカッタで長さ５ｍｍに切断し、３ｍｍ×４ｍｍ×５ｍｍの直方体形状のフェノール樹脂成形材料を得た。
この粒状フェノール樹脂成形材料は、微粉の発生が少なくて取扱い易く、又、射出成形時の計量バラツキは殆ど無く、更には成形加工性が良好で、良好な成形品が得られた。
【００２３】
［実施例３］
不飽和ポリエステル樹脂１００部に、ガラス繊維８０部、充填材（炭酸カルシウム）１５０部、及びジアリルフタレートプレポリマ３０部、その他の添加剤を配合・混合し、加熱下で混練し、そして５０℃の加熱ロールで厚さ３ｍｍ、幅３００ｍｍのシートを作製した。
このシートを、シート温度５２℃で、刃の間隔を３ｍｍに設定した円盤状の回転刃で３ｍｍ幅の紐状に裁断した。そして、該紐状物をロタリーカッタで長さ３ｍｍに切断した。尚、裁断刃やロータリーカッタの刃は２５℃に制御された。
このようにして製造された不飽和ポリエステル樹脂成形材料は、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、高さ３ｍｍの直方体形状であった。そして、この粒状不飽和ポリエステル樹脂成形材料は、微粉の発生が少なくて取扱い易く、又、射出成形時の計量バラツキは殆ど無く、更には成形加工性が良好で、良好な成形品が得られた。
【００２４】
［比較例１］
実施例１と同様な配合物を混練してシートを得、このシートを室温まで冷却した後、３ｍｍのスクリーンを備えた衝撃式粉砕機で粉砕し、顆粒状フェノール樹脂成形材料を得た。
このようにして得られた顆粒状フェノール樹脂成形材料は、取扱時に微粉の発生が多く、取扱い難く、かつ、射出成形時の計量バラツキが大きく、良好な成形加工が出来ないものであった。
【００２５】
［比較例２］
実施例３と同様な配合物を混練してシートを得、このシートを室温まで冷却した後、３ｍｍのスクリーンを備えた衝撃式粉砕機で粉砕し、不飽和ポリエステル樹脂成形材料を得た。
このようにして得られた不飽和ポリエステル樹脂成形材料は、取扱時に微粉の発生が多く、取扱い難く、かつ、射出成形時の計量バラツキが大きく、良好な成形加工が出来ないものであった。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の粒状熱硬化性樹脂成形材料は、粉塵の発生を殆ど伴わず、生産性が良く、しかも取扱い易い。そして、この粒状物は形状が均質で、計量性が良好であり、射出成形用材料として好適な成形材料である。