JPS587647B2 - ハンノウブツ オ レンゾクテキニノウシユク サセナガラ オシダスタメ ノ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は反応樹脂生成物の濃縮に好適であり、とくに
シエルモールド用鋳型または中子の製造にもつとも適し
た自己縮合性を有する樹脂の連続濃縮装置に関する。

成形材料のために、もしくは耐火性粒状物を被覆するた
めに、またはとくに鋳型用砂粒を被覆するためにレゾー
ル型フェノール樹脂を用いることはすでに提案されてい
る。

一般にレゾール型フェノール樹脂とは、フェノール類１
モルに対してホルムアルデヒド類１モル以上を使用し、
アルカリ性触媒の存在下でこれらを反応させて得られる
樹脂をいい、該樹脂はアルカリ金属の水酸化物等を触媒
として得られる通常レゾールと呼ばれる樹脂と、アンモ
ニアまたは第１級アミン、第２級アミン等を触媒として
得られるアンモニアレゾールと呼ばれる樹脂とに大別さ
れる。

前記レゾールは粘稠な液体として得られるもので、水溶
性もしくは親水性を有し、アルコール、アセトン等の有
機溶剤に可溶で、一般にフェスとして使用される。

一方、前記アンモニアレゾールは粘稠な液体として得ら
れるだけでなく、条件次第では固体状生成物として得ら
れることが特徴で、疎水性を有しアルコール、アセトン
等の有機溶剤に可溶である。

液状のものに比べて上記のような固形レゾールがとくに
有用である点は、固形状であるために取扱いがきわめて
容易なことであり、貯蔵安定性にすぐれていることであ
る。

しかしながら固形状アンモニアレゾールはその製造に際
し、つぎのような著しい困難性がある。

すなわち自己縮合性を有するため、固形状になるまで加
熱反応を行なうと連鎖反応的に縮合が進み、反応の制御
がきわめて難しくなることである。

また、大量生産する場合反応容器は一般に３０００〜Ｉ
ＯＯＯＯＪの容量のものを使用するが、１００℃付近に
まで加熱反応を行なったのち、ｉｏｏｏ〜４０００Ｊの
樹脂を、自己縮合反応が起らない温度（約３０℃）まで
数分間以内に同時に急冷することは工業的に全く不可能
に近い。

すなわち、樹脂物は一般に断熱性を有し、外部よりの冷
却方法では樹脂物の内部まで冷却することが不可能であ
り、内部では自己縮合が進み、爆発的に発熱反応を誘起
して硬化する。

前記したように固形レゾールを製造するには種種困難を
ともなうが、さらに樹脂の被覆性および貯蔵安定性を確
保するために水分を含まない固形状レゾールを得ること
もまたきわめて困難とされていた。

すなわち、常圧下、高温雰囲気によって単純に反応物中
の水分除去を試みたとしても、かかる温度上昇によって
樹脂の反応がさらに助長される結果、メチロール基の量
は急激に低下し、被覆粒状物の硬化速度は遅《なり、粘
結強度も極度に悪化することをまぬがれないからである
。

古くより知られているいくつかのフェノール樹脂連続製
造方法は、いずれもノボラック型樹脂のものであり、自
己縮合性を有するレゾール型樹脂は一般にバッチシステ
ムで製造されていた。

近次スプレードライ方法によるレゾール型樹脂の製造も
行なわれてはいるが、この方法は、塔の最上部よりレゾ
ール樹脂の一定反応生成物を噴霧する方法であり、水分
の除去には一応効果的ではあるが、応用製品に最適の軟
化点を有する固形状レゾールを得るためには、噴霧乾燥
塔内部の温度調整がきわめて困難となる欠点がある。

すなわち、塔の高さに制限をうけ、霧状樹脂の自然落下
中においてその反応を調節することはまさに至難の技と
いえよう。

本発明の目的は、従来技術に内在する上記のような種々
の欠点を削除し、定量連続的に加熱反応を行ないながら
所望の性状の樹脂とくに自己縮合性を有する固形レゾー
ルを製造するのに適した装置を提供することである。

すなわち本発明の特徴とするところは、前述したように
大量の樹脂生成物を同時に所望の程度まで反応を進めて
しまうのでなく、単位時間当り容易に急冷可能な量の樹
脂生成物が、移送されながら順次連続して反応を進めら
れ、排出時点において前記反応が所望の程度に過不足な
く達するようたとえば生成物の送りに使用されるねじ軸
のトルク変動を検出してその限界により送り速度が制御
されることである。

なぜならば反応の程度が不十分であれば求めるような樹
脂の軟化点が得られず、逆に過度となれば生成物のゲル
化をともなって装置自体の機能が停止することも起りう
るからである。

また、本装置に供給されるレゾール樹脂の一定反応生成
物は、なお１５％程度の水分を含有するため反応の進行
と並行して蒸発、積極脱水を行ないながら、しかも移送
順序を乱さないようにピストンフローさせることである
。

さらに、上記積極脱水にもとずく負圧の影響樹脂の押し
出しを阻害するので、これを防ぐため、濃縮工程の末期
に前記ねじ軸の可変ピッチによる樹脂の圧縮作用部分が
付加されていることである。

以下に図面に示したこの発明の好適な実施例装置につい
て詳しく説明する。

図において、１，１′は並列しで横設され、かつ左右１
対の、リードを有して噛み合わされたねじ軸で、密封中
空状の内孔２，２′，を有し、両端に支軸部３，４，３
’，４’をそれぞれ延出せしめている。

５はねじ軸１，１′を密封する筒体であって、その内壁
はねじ軸１，１′の終端部外径とのみ密合する部分６を
もち、他の部分はねじ軸外径上方に排気室７を形成して
いる。

この排気室７は可塑状物の移送水準を最高に保つために
前記ねじ軸１，１′の谷径上縁８を下限水準（ねじ軸外
径から離れて排気室を形成する筒体内壁の最下位置）と
してきめられている。

９，９１ま支軸部３，３′に嵌合連結された替えねじで
あって、筒体５の前記部分６と嵌合する前記ねじ軸終端
部のさらに限られた端末部分を形成し、そのねじ山ピソ
チは他の部分のそれよりも小さく設定されている。

１０，１１は端壁であって筒体５０両端部を封塞すると
同時にねじ軸１，１′および９，９′の終始端面と摺接
し、かつねじ軸９，９′の終端面における下方噛み合い
点１２の近傍と対向する位置には側壁１０を貫通する排
出口が設けてあり、これより排出管１３が突出延在して
いる。

１４は筒体５の外郭を覆う被套でねじ軸１，１′の長手
方向に隔壁１５で相互に区画された独立室Ｉ，■，■，
■，Ｖをもち、これらの各室は制御された加熱媒体たと
えば蒸気の出入を許す入口１６および出口１７を開口し
ている。

なお１８は加熱媒体を効率よく案内するために各独立室
ごとに複列的に配設された仕切壁であって、前記両隔壁
１５との接合部分が交互に切り欠かれて通路１９を形成
している。

２０〜２２はいずれも排気室７を形成する筒体５に貫設
された開口であって、２０は図示しない原料供給管と連
結した１対の受入口、２１は図示しない減圧装置と連結
した吸気口、２２は覗き窓である。

２３，２３’ｌま回転接手２４，２４’に支持され、ね
じ軸１，１′の前記支軸部３，３′を貫通して前記内孔
２，２′内にそれぞれ延出している中空状の加熱管で、
周壁の適数箇所に加熱媒体たとえば蒸気の噴出孔２５を
貫設し、かつ凝縮水を排出するために先端に吸水ノズル
２７，２７’を備えた吸水管２６を同軸的に内蔵してい
る。

なお、２８は原動機付変速機、２９は減速機、３０は歯
車箱、３１はねじ軸１，１′の支軸部４，４′をそれぞ
れ支承する軸受、３２，３２’は同じく支軸部３，３′
をそれぞれ支承する軸受、３３は被套１４の下底部に貫
設した凝縮水の排出孔である６本発明装置によって濃縮
される可塑状物たとえばレゾール樹脂の一定反応生成物
は、反応容器中においてフェノール類１モルとホルムア
ルデヒド類１〜３モルとを触媒量におけるアンモニアも
しくはアミン類の存在下、７０℃！約６０、．分間付加
反応させ、ついで減圧下に反応物が７０℃を越えないよ
うに注意しながら反応物中の水分を除去して得られるほ
ぼ透明な生成物である。

上記生成物が直接にか、もしくは貯留容器を経て前記受
入口２０から導入される。

生成物の単位時間当りの導入流量は、所望製品の性状に
もとづいて定められるねじ軸１，１′の回転速度に応じ
、生成物の筒体内水準が前記ねじ軸の谷径上縁８を越え
ないように制御される。

ねじ軸１，１′は生成物の圧送を主目的として、それぞ
れが外回り方向に緩速度たとえば毎時２０〜７０回転程
度で運転される。

受入口２０から導入された生成物は、ねじ軸１，１′と
筒体５との間でねじ山の１ピッチごとにほぼ隔絶した状
態で移送され、その間被套１４および加熱管２３，２３
’に供給される加熱媒体によって加熱が行なわれ、縮合
の進行にともなう縮合水は、前記吸気口２７，２７’と
連結した減圧装置により積極的に除去される。

加熱温度は隔壁１５で区画された各独立室Ｉ，■，■，
■，Ｖごとに制御され、それにより生成物が筒体５の部
分６と密合するねじ軸終端部に到達するまでに約７０℃
〜１０５℃にと昇温され、その後、前記ねじ軸１，１′
と筒体５との密合によって、生成物は減圧装置の影響域
から離れて密送段階へと移行する。

この段階では生成物自体の反応熱が高いため、加熱管２
３，２３’による補助加熱の影響をむしろ避けるように
、ねじ軸１，１′は中実状に形成されている。

縮合水の除去によって幾分水準の低下した生成物が、前
記ねじ軸終端部のさらに限られた端末部分へと移動した
時点では、生成物の温度は約１１０℃〜１２０℃の臨界
温度に達して所望の程度にまで反応が進み、さらに替え
ねじ９，９′の可変ピッチによって急激に圧縮され、生
成物の水準は上昇してねじ山間の空隙を完全に充足する
。

ねじ軸９，９′の終端面が側壁１０と摺接して当該箇所
に生成物排出のためのチャンバが設けられていないのも
本発明の利点の１つであって、生成物は上記チャンバ内
で生ずる乱流の懸念もなく、したがって熟成の順序を全
く崩すことなく、しかも圧縮の極限位置に相当するねじ
軸１，１′の下方噛合点１２の近傍から排出管１３を通
って強力に押し出される。

押し出された生成物の粘度は約１０００〜１２００セン
チポイズであり、直ちに水中に導かれて引き上げられる
か、または無端搬送帯上で給水を受ける等図示しない任
意の冷却手段によって急冷固化せしめられ、固形レゾー
ル樹脂が得られる。

全濃縮工程の所要時間は４０分程度であるが、樹脂の軟
化点は無段変速機２８によるねじ軸１，１′の回転速度
ならびに外套１４および加熱管２３，２３’に供給され
る加熱媒体の調節によって適確に制御される。

なお、上記の実施例では２個のねじ軸１，１′を噛み合
わせた場合について説明したが、生産量に応じて３個以
上のねじ軸を並列して噛み合わせた構造のものにするこ
とも可能である。

以上、詳述した本発明装置によれば、つぎのような幾多
の効果を奏する。

（１）定量連続的に樹脂生成物の濃縮を進めながら、そ
の間の反応温度および反応時間を如何ようにも制御しう
るので、要求性状に適合した樹脂生成物をきわめて容易
に製造することができる。

（２）導入順序を全く乱すことなく、連続的に排出され
るので、製造された樹脂生成物が著しく均質である。

（３）濃縮の工程中に減圧脱水が行なわれるので樹脂生
成物の縮合水を効果的に除去することができる。

（４）筒内の負圧に打ち勝つようにねじ軸にポンプ作用
を与え、しかもねじ軸の下方噛合点付近から生成物を押
し出すのでポンプ作用が一層効率的である。

（５）ねじ軸の谷径上縁を吸気室の下限水準としている
ので、濃縮工程中、生成物の逆戻りを許さない範囲内で
生産量を最犬に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適なひとつの実施例を例示したもので
あり、第１図は本発明装置の要部を切断した平面図、第
２図は第３図の■−Ｗ線に沿って切断した縦断面図、第
３図は第２図の■一一に沿って切断した横断面、第４図
は第２図の■−ｗ’線に沿って切断した横断面図である
。 これらの図において、１，１′はねじ軸、２，２′はね
じ軸の内孔、３，３’，４，４’は支軸部、５は筒体、
１０，１１は端壁、１３は排出管、１４は被套、１５は
隔壁、１６は入口、１７は出口、２０は受入口、２１は
吸気口、２０〜２２は開口、２３，２３’は加熱管、２
４，２４’は回転接手、２５は噴出孔、２６は吸水管、
２７，２７’は吸水ノズル、２８は原動機付変速機、２
９は減速機、３０は歯車箱、３１は軸受、３２，３２’
は軸受、３３は排出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可塑状物を圧送すべく噛み合せられた少なくとも２
   個のねじ軸と、前記ねじ軸を密封し、かつ内壁がねじ山
   ピツチが他の部分のそれよりも小さく設定されたねじ軸
   の終端部外径とのみ密合せられ他の部分はねじ軸外径上
   方において排気室を形成するとともにその終端部側壁に
   はねじ軸の下方噛み合い点近傍との対向位置に前記可塑
   状物の排出口が貫設されている筒体と、前記排気室と連
   結せられた減圧装置と、前記筒体の外郭を覆い前記ねじ
   軸の長手方向に区画された独立室がそれぞれ加熱給源と
   連結された被套とを包含し反応生成物を連続的に濃縮さ
   せながら押し出すことを特徴とするレゾール型フェノー
   ル樹脂の製造装置。