(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する回転子の上部に設置した円筒体を通して溶融混練された樹脂組成物を開口部より供給でき、その外周上に上部及び／又は下部が磁性材料と接した小孔を有する熱伝導率の高い非磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と、打ち抜き金網上部及び／又は下部に接する磁性材料を加熱する手段を有し、前記磁性材料からの熱伝導により均一に加熱された打ち抜き金網の小孔を遠心力にて通過させることにより樹脂組成物を微粒子あるいは繊維状に製粉し、製粉した樹脂を回収する外槽は、製粉衝突部の壁面が１０〜８０度に傾斜しており、その外周に冷却ジャケットを備えている樹脂組成物の製粉装置において、外槽下部に製粉を取り出す排出口を有し、その先に備えられている空気輸送用設備によって製粉を空気冷却しながら、外槽より搬送できる製粉装置であって、製粉した樹脂を回収する外槽は、ダブルコーン型であり、その外周に冷却ジャケットを備えた上部コーン部に製粉が衝突したのち、その外周に冷却ジャケットを備えた下部コーン部を回転子が回転することにより発生する気流に沿って製粉が落下していくことにより製粉を冷却できる樹脂組成物の製粉装置。
【請求項２】
外槽下部に設けられた排出口は、配管経路中に回転羽根を取り付けた空気輸送設備と接続されている請求項１記載の樹脂組成物の製粉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂組成物の製粉装置、特に粉砕工程時に発生する微粉量が少なく、粉砕時間の短縮が可能な樹脂組成物の製粉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エポキシ樹脂粉体塗料は乾式法においては通常各原料を溶融混練し、これを冷却・粉砕し製造される。冷却にはクーリングベルトが主として用いられている。溶融混練組成物の冷却が不十分な場合には、粉砕効率が低下し、場合によっては目標とする粒径が得られない。粉砕には、パルペライザー、ビクトリーミル、ボールミル、ジェットミル等が用いられ、粉体の性状と目標粒径に応じて使い分けられる。通常は、粉砕効率を高めるために、５〜１５mm程度の塊状にする粗粉砕工程と、目標粒径までに粉砕する粉砕工程に分けて処理される。
【０００３】
しかし、ハンマーミル等の粗砕機を用いた場合には、平均粒径は２〜５ｍｍと大きく、且つ粒度分布も数μｍから１０数ｍｍと広くなる。一般的に、粗粉砕物の粒径が、粉砕後の目標粒径に近いほど粉砕に要する時間は短くなり、又粒度分布は狭いほど過粉砕による微粉の発生を抑えることができるため、このような粗砕物を粉砕した場合には、粉砕時間が長くなると共に、多くの微粉や粗粒が発生する。微粉や粗粒は歩留まりを向上させるためには回収・処理後に再度粉砕する必要があり、加工費増加の要因となる。すなわち、目標とする粒度分布に対して粉砕前の粒度が粗く、粒度分布が広い場合には微粉や粗粒が多く発生するため粉砕効率が低下し、高コストとなる。特に、微粉の発生は作業環境の悪化を招く。
【０００４】
粉砕効率の改善に関する製造方法は特開平８−２１８６４３号公報や特開平８−２９４９１６号公報に開示されている。この方法を用いることにより、従来のハンマーミル等の粗砕工程を経た微粉砕工程よりも発生する微粉量を低減することは可能である。しかし、この方法のように製粉機構に加熱手段を持たずに溶融混練した樹脂を供給した場合には、樹脂の性状によっては製粉中に樹脂が冷却され高粘度となるために目詰まりを生じやすく、特性劣化の原因となるばかりでなく、製粉できた場合でも得られる生成物の大きさは不均一で且つ、目標とする粒径に比べ大きくなる。例えばピン型ディスクの場合、供給する樹脂の溶融粘度が低く糸状で回転子に連続供給した時には、樹脂は隣り合った２本のピンの間で遠心力により延ばされ、繊維状となるため、繊維の長さはピン間距離よりも長くなる。
【０００５】
繊維長を短くするためにピン間距離を狭くした場合には、ピン間の樹脂量が少なくなるために作用する遠心力も小さくなりピン間より離れにくく、樹脂が回転子内部で滞留することになる。滞留を防ぐために遠心力を大きくするには回転速度を上げる必要があり、大きな動力を必要とすると共に、作業の安全性も低下する。一方繊維の太さは樹脂供給量に依存するため、供給量が十分少ないときは細くなるが、生産能力を上げるために供給量を増やした場合には繊維径は太くなり、製粉が安定して得られない。
【０００６】
また、供給する樹脂組成物の溶融粘度が高く、糸状での連続供給ができずに樹脂を断続的に回転子に供給する場合には、局所的なピンに対しての樹脂の供給となる。よって、局所的に樹脂が過剰供給となり、ピンの空隙部全体より樹脂が押し出される形となるため不均一な板状で且つ極めて大きな形状となる。このことはベーン型ディスクについても同様のことが言える。つまり、この方法では粉砕時間の短縮可能な製粉を安定して得るには不十分である。
従来回転子を利用した製造方法としては、特開昭５０−１２１５２９号公報、特開昭５０−１２１５３０号公報、特開昭５９−２０３４４８号公報等が挙げられるが、いずれも綿状の製品を製造することを目的としており、本発明とは異なるものである。
【０００７】
又、粉体塗料の製粉装置を提供することを目的としたものとして特開平１０−０３２５８１号公報、特開平１０−０３２５８２号公報、特開平１０−０３２５８３号公報が挙げられるがこれら製造方法において、製粉を捕集する容器は製粉された微粒子あるいは繊維状樹脂組成物の飛行方向に対して外槽が垂直方向となっている。この場合、壁面は製粉の速度エネルギーに相当する衝突エネルギーを緩和されることなく受けるため、壁面に製粉が付着しやすい事や、回転子の回転により発生する風の流れは製粉を壁面に押しつける方向に働くため壁面近傍で滞留しやすく、また製粉の飛行速度が十分大きいため壁面衝突後反射する方向が入射方向とほぼ同じであることから、後から飛行してくる製粉との衝突確率が高くなり、製粉同士の融着が生じることで熱容量が増加し壁面へ付着しやすくなる。一度製粉が壁面に付着すると、その製粉を種として製粉同士の融着がさらに起こるため、製粉は冷却されにくくなり熱による劣化を促すことになる。
【０００８】
これらの問題を解決する樹脂組成物の製粉装置を提供することを目的としたものとして、特開平１１−３０９７１３号公報が挙げられるが、外槽内あるいは外槽から直ちに容器に捕集した製粉は溶融混練や回転子の運転条件によっては、外周部は飛行時に冷却されているものの、内部は蓄熱している場合があり、そのような製粉を堆積させた場合に製粉同士が融着を生じたり熱履歴によって特性の劣化を生じる場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、目標とする製品粒径により近い製粉を特性の劣化を生ずることなく安定して得ることができことで粉砕時間を短縮でき、尚かつ粉砕工程において微粉や粗粒の発生量が少なくなることで分級工程の削減あるいは省力化が可能となる粉体塗料の製粉装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、回転する回転子の上部に設置した円筒体を通して溶融混練された樹脂組成物を開口部より供給でき、その外周上に上部及び／又は下部が磁性材料と接した小孔を有する熱伝導率の高い非磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と打ち抜き金網上部及び／又は下部の磁性材料を加熱する手段を有し、熱伝導により均一に加熱された打ち抜き金網の小孔を遠心力にて通過させることにより樹脂組成物を微粒子あるいは繊維状に製粉し、製粉した樹脂を回収する外槽は、製粉衝突部の壁面が１０〜８０度に傾斜しており、その外周に冷却ジャケットを備えている樹脂組成物の製粉装置において、外槽下部に製粉を取り出す排出口を有し、その先に備えられている空気輸送用設備によって製粉を空気冷却しながら、外槽より搬送できる製粉装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における溶融混練された樹脂組成物とは、エポキシ樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル−ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、 ＡＢＳ樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂を主なベースレジンとし、用途に応じて硬化剤、充填材、顔料、その他添加剤等の各種原料を配合したものであり、ベースレジンは用途によって変性樹脂または混合物でも良い。
【００１２】
本発明の装置は、その外周上に上部及び／又は下部が磁性材料と接した小孔を有する熱伝導率の高い非磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と磁性材料の近傍にに設置した励磁コイルに交流電源を通電させることにより、打ち抜き金網上部及び／又は下部の磁性材料を加熱でき、その熱伝導の高さから打ち抜き金網を均一加熱可能な樹脂組成物の製粉装置において、回転する回転子の上部に設置した２重管式円筒体を通して溶融混練された樹脂組成物を開口部より供給し、熱伝導により加熱された打ち抜き金網と接触し、樹脂の溶融粘度が上昇することなく遠心力により小孔を通過することで容易に微粒子あるいは繊維状物とすることができる。
【００１３】
製粉した樹脂を回収する外槽は冷却ジャケットを備えたダブルコーン状であり、上部コーン部の傾斜は製粉の付着を防止し、下部コーン部上を回転子が回転することにより発生する気流に沿って製粉が落下していくため製粉を効率よく冷却できる。また、ダブルコーン状の外槽下部コーン部に製粉を取り出す排出口を有し、その先に備えられている配管経路中に回転羽根を取り付けた空気輸送設備と接続されており、輸送する製粉は空気冷却されながら回転している回転羽根に衝突することにより、製品回収容器へ捕集時には、回転子の金網から飛び出した製粉直後と比べてより最終製品径に近い粒子径に砕かれ、比表面積が増加することにより製粉の冷却を促進するため製粉同士の付着による樹脂の特性劣化を招くことなく粉砕時間の短縮や粉砕工程時に発生する微粉や粗粒を低減できる。
【００１４】
次に本発明の一例を図面にて説明する。第１図に本発明の樹脂組成物の製粉方法を実施するための概略図、第２図に回転子及び励磁コイル、第３図に回転子の上部に設置する円筒体を示す。二軸押出機９で溶融混練された樹脂は内壁と外壁の間に冷媒を通し冷却された円筒体5を通して回転子１に供給される。この時、円筒体5が冷却されていない場合には、樹脂が円筒体の壁に付着しやすく、安定した樹脂の供給が困難となり好ましくない。
【００１５】
回転子１はモーター１０と接続されており、任意の回転数で回転させることができる。回転子1の外周上に設置した均一な孔径を有する熱伝導率の高い非磁性材料をもって形成された打ち抜き金網２と接した磁性材料3はその近傍に備えられた励磁コイル4に交流電源発生装置６により発生させた交流電源を通電させることによって発生する交番磁束の通過に伴う、うず電流損やヒステリシス損により加熱する。なお、この磁性材料は例えば鉄材や珪素鋼等が挙げられ、１種類あるいは２種類以上の磁性材料を複合して使用することができる。
【００１６】
加熱された磁性材料３を熱源として熱伝導により打ち抜き金網が加熱される。打ち抜き金網２は熱伝導率の高い非磁性材料をもって形成されており、極めて均一に加熱することができる。この非磁性材料はたとえば銅やアルミ等が挙げられ、１種類あるいは２種類以上の磁性材料を複合して使用することができる。樹脂は回転子１に供給後、遠心力により加熱された打ち抜き金網２に飛行移動する。
【００１７】
加熱された打ち抜き金網２に接触した樹脂は溶融粘度が上昇することなく、容易に打ち抜き金網２の孔を通過し吐出される。加熱する温度は、適用する樹脂の特性により任意に設定することができる。熱硬化性樹脂を用いる場合は、加熱温度を上げすぎると樹脂の硬化が進み特性の劣化や打ち抜き金網２の孔で目詰まりが生ずることがあるが、適当な温度条件の場合においては、樹脂は打ち抜き金網２の小孔を極めて速やかに通過するため、接触時間が短く特性への影響は極めて少ない。また、打ち抜き金網２は均一に加熱されているため、局所的な特性の変化は極めて少ない。
【００１８】
打ち抜き金網２の孔を通過することで微粒子あるいは繊維状に製粉された樹脂組成物は回転子１の周囲に設置した外槽8で捕集される。外槽8はダブルコーン状であり、上部コーン部は製粉が内壁へ付着したり、製粉同士の融着を防止するために衝突面に１０〜８０度、好ましくは２５〜６５度の傾斜を設けてある。傾斜が小さすぎる場合には、製粉の衝突エネルギーを十分分散できず、壁面への付着が生じる。また、傾斜が大きすぎる場合には、製粉の飛行速度の減少割合が小さく且つ飛行方向は外槽壁面に向かうため次の壁面衝突時に付着が発生する恐れがある。また、製粉との衝突面の温度が高くなると付着しやすくなるため、外周には冷却ジャケット７を設けており、外槽全体を冷却することができる。
【００１９】
上部コーンに衝突した製粉は、回転子１の回転により発生する気流に沿って下部コーン上を冷却されながら落下していく。外槽８内は回転子１の回転により気流が発生しているが、この気流を更に強くするために気流発生装置１４を１個または複数個取り付け併用することができる。気流発生装置１４は、送風機や圧縮空気など気流を強制的に発生することができる装置であれば限定されない。外槽8の内径は小さすぎると飛行中に製粉が十分冷却されないために内壁への付着や、製粉同士の融着が生じる恐れがあるため、好ましくない。外槽８の大きさは処理する樹脂量にも依るが、例えば回転子の直径が２０ｃｍの場合、内径は１００ｃｍあれば付着や融着を防ぐことができる。
【００２０】
ダブルコーン状の外槽８下部コーン部に製粉を取り出す排出口を有し、その先に備えられている配管経路中に回転羽根１１を取り付けた空気輸送設備１２と接続されており、輸送する製粉は空気冷却されながら回転している回転羽根１１に衝突することにより、回転子の金網から飛び出した製粉直後と比べてより最終製品径に近い粒子径に砕かれ、比表面積が増加することにより冷却が促進され、十分冷却した後に製粉回収容器１３へ運ばれる。そのため、製粉直後の飛行中に表面は冷却されているが、外槽８で捕集された時にはまだ内部蓄熱している製粉であっても十分冷却された後に製粉回収容器１３へ運ばれるため製粉同士の付着や熱履歴による特性劣化を防止できる。
【００２１】
製粉と回転羽根１１との衝突エネルギーは、通常の粉砕機の粉砕エネルギーと比べて十分小さいため、回転羽根１１との衝突によって微粉は発生しない。回転羽根１１は製粉と衝突する際に、粉砕を生ずるものであれば、材質、羽根の枚数、取り付け個数は制限されるものではない。また、空気輸送装置のファンやブロアーを製粉回収容器１３の前に取り付け回転羽根の代わとすることもできる。
【００２２】
粉砕後に得られる樹脂組成物の平均粒径をαとすると、捕集される微粒子あるいは繊維状の製粉の平均短軸径は０．５α〜１２．０α、平均長軸径が１．０α〜２０．０αに調整される。平均短軸径及び平均長軸径は溶融樹脂組成物の供給速度、溶融粘度や回転子の回転速度、及び打ち抜き金網の孔径、加熱温度で調整される。従来の特開平１１−３０９７１３号公報で得られる、製粉の平均短軸径が１．０α〜２０．０α、平均長軸径が１．０α〜４０．０αとくらべ、より製品粒子径に近い製粉が得られるため、粉砕工程で発生する微粉や粗粒の低減効果が大きい。
【００２３】
【実施例】
本発明を実施例により更に詳しく説明する。
《実施例１》  ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８５０）５ｋｇ、結晶シリカ粉末５ｋｇ、２−メチルイミダゾール０．０６ｋｇ、レベリング剤０．０２ｋｇをヘンシェルミキサーでブレンド後、二軸押出機にて溶融混練し、１２０℃の溶融エポキシ樹脂組成物とした。
これを１．０ｍｍの孔径を有し、励磁コイルで１２０℃に加熱した銅製打ち抜き金網を備えた直径２４ｃｍで３０００ｒ．ｐ．ｍで回転している回転子に供給し、平均短軸径９０μｍ、平均長軸径１３４μｍの繊維状組成物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、７μｍ以下の微粉および１７０μｍ以上の粗粒を含まない平均粒径５０μｍのエポキシ樹脂組成物を得た。
【００２４】
《実施例２》  実施例１と同じ１２０℃の溶融エポキシ樹脂組成物を３．０ｍｍの孔径を有し、励磁コイルで１２０℃に加熱した銅製打ち抜き金網を備えた直径２４ｃｍで３０００ｒ．ｐ．ｍで回転している回転子に供給し、平均短軸径１００μｍ、平均長軸径１５０μｍの繊維状組成物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、１０μｍ以下の微粉および１８０μｍ以上の粗粒を含まない平均粒径６０μｍのエポキシ樹脂組成物を得た。
【００２５】
《比較例１》  ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８５０）５ｋｇ、結晶シリカ粉末５ｋｇ、２−メチルイミダゾール０．０６ｋｇ、レベリング剤０．０２ｋｇをヘンシェルミキサーでブレンド後、二軸押出機にて溶融混練した。クーリングベルトで冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕を行い平均粒径８００μｍ、粒度分布４０μｍ〜１０ｍｍの粗粉砕物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、１０μｍ以下の微粉を１１ｗｔ％および１８０μｍ以上の粗粒を８％含んだ平均粒径７０μｍのエポキシ樹脂組成物を得た。
【００２６】
【発明の効果】
本発明における樹脂組成物の製造方法では、製品の目標粒度に近い小さな粒径でかつ、粒度分布の狭い微粒子の製粉を安定して得ることができるため、粉砕時間を短縮でき、尚かつ粉砕工程で微粉や粗粒の発生を低減することができ、分級工程の削減あるいは省力化に伴う生産性の向上および作業環境の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂組成物の製粉を実施するための、樹脂の溶融混練から製粉捕集までの一実施例を示す。
【図２】本発明に使用する回転子及び励磁コイル４の断面図の一例を示す。
【図３】溶融混練された樹脂組成物を回転子に導入する円筒体５の断面図の一例を示す。
【符号の説明】
１    回転子
２    打ち抜き金網
３    磁性材料
４    励磁コイル
５    円筒体
６    交流電源発生装置
７    冷却ジャケット
８    外槽
９    二軸押出機
１０  モーター
１１  回転羽根
１２  空気輸送設備
１３  製粉回収容器
１４  気流発生装置
【図１】
0003695689.tif 000002
【図２】
0003695689.tif 000003
【図３】
0003695689.tif 000004