(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、それぞれが回転動力源を備え、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直径の異なる複数の回転子と、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加熱手段を有し、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可能な樹脂組成物の製粉装置。
【請求項２】
回転子上部に設置した円筒体は２重管式であり、内壁と外壁の間に冷媒を通すことにより円筒体を冷却できる請求項１記載の樹脂組成物の製粉装置。
【請求項３】
直径の異なる回転子はそれぞれ回転動力源を備えているため、それぞれが回転方向および回転速度を自由に変えることのできる請求項１又は２記載の樹脂組成物の製粉装置。
【請求項４】
それぞれの回転子の外周上に小孔を有する熱伝率の高い非磁性材料をもって形成された打ち抜き金網は、上部及び／又は下部が磁性材料と接しており、磁性材料の近傍に備えられた励磁コイルに交流電源を通電させることによって磁性材料が加熱され、熱伝導により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均一に加熱できる請求項１〜３記載のいずれかの樹脂組成物の製粉装置。
【請求項５】
回転子の外周上に小孔を有する熱伝率の高い非磁性材料で形成された打ち抜き金網の孔径は、それより内側に設置された回転子の打ち抜き金網の孔径と同等あるいは小さい請求項１〜４記載のいずれかの樹脂組成物の製粉装置。
【請求項６】
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請求項１〜５記載のいずれかの樹脂組成物の製粉装置。
【請求項７】
複数の回転子の数が２である請求項１〜６記載のいずれか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、特に粉砕後の製品粒径に極めて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るため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、繊維状となるが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、これら方法では粉砕時間の短縮が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。
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は製粉を捕集する容器についての規定がなされておらず、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成長するため、製粉は冷却されにくく熱による劣化を促すことになる。
【０００７】
【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るため、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いため、分級工程の削減あるいは省力化が可能な粉体塗料の製粉装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、それぞれが回転動力源を備え、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直径の異なる複数の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加熱手段を有し、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可能な樹脂組成物の製粉装置。更に、回転する回転子の上部に設置した円筒体は内壁と外壁の間に冷媒を通すことにより冷却できる２重管式となっており、回転子の打ち抜き金網の孔径は、それより内側に位置する回転子上の打ち抜き金網の孔径と比べと同等もしくは小さく、製粉した樹脂を回収する外槽は製粉の付着を防止するため製粉衝突部の壁面は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である。
【０００９】
【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等をベースレジンとし、用途に応じて硬化剤、充填材、顔料、その他添加剤などの各種原料を配合したものであり、これらベースレジンの変性系、混合系も使用できる。
【００１０】
本発明によれば、その外周上に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直径の異なる複数の回転子はそれぞれが動力源を有しているため、製粉する樹脂組成物によってそれぞれの回転方向及び回転速度を調整することができる。但し、実用上から複数の回転子の数は２つが好ましい。打ち抜き金網の上部及び／又は下部は磁性材料と接しており、磁性材料は近傍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加熱できる。磁性材料の加熱により打ち抜き金網に熱が伝わり、その熱伝導の高さから均一加熱が可能である。回転子の上部に設置した２重管式円筒体を通して開口部より供給された溶融混練樹脂組成物は、最も内側に位置する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にすることができる。微粒子あるいは繊維状物となった樹脂組成物は更に遠心力により、その外側に位置する打ち抜き金網に移行する。外側に位置する打ち抜き金網の孔径は、それより内側に位置する打ち抜き金網の孔径と同等もしくは小さいため、通過することにより、さらに小さな微粒子あるいは繊維状物とすることができる。複数枚の打ち抜き金網の小孔を通過することで、より製品径に近い粒子に製粉する事ができる。製粉した樹脂を回収する外槽は製粉の付着を防止するため傾斜していることが好ましく、その外周に冷却ジャケットを備えてい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。
【００１１】
次に本発明の一例を図面にて説明する。ここで説明する回転子は２つの場合である。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１０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７を通して内側回転子１に供給される。この時、円筒体７が冷却されていない場合には、樹脂が円筒体７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。内側回転子１はモーター１１と接続されており外側回転子２はモーター１２と接続されている。外側回転子２の外周上に設置した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４の孔径は内側回転子１に設置された打ち抜き金網３の孔径と同等もしくは小さい。打ち抜き金網３，４と接した磁性材料５はその近傍に備えられた励磁コイル６に交流電源発生装置８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発熱する。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。加熱された磁性材料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。樹脂は内側回転子１供給後、遠心力により加熱された内側回転子１の打ち抜き金網３に飛行移動する。加熱された内側回転子１の打ち抜き金網３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３の孔を通過し吐出される。
【００１２】
内側回転子１の打ち抜き金網３の孔を通過し、微粒子や繊維状に製粉された樹脂は内側回転子１の打ち抜き金網３と同等もしくは小さな孔を有する外側回転子２の打ち抜き金網４に飛行移動する。外側回転子２の打ち抜き金網４も加熱されており、容易に打ち抜き金網４の孔を通過し、更に小さな微粒子や繊維状に製粉される。直径の異なる２つの回転子はそれぞれが動力源であるモーター１１，１２を有しているため、製粉すべき樹脂組成物の特性によって回転方向や回転速度を別々に調整することが可能であり、各々の外周上に備え付けてある打ち抜き金網は脱着自在のため、場合によってはどちらか一方の打ち抜き金網を取り外して使用することもできる。また、磁性材料を加熱する温度も、製粉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３や４の小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３および４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３，４は熱伝導率が極めて高いため均一に加熱でき、局所的な特性の変化は極めて少ない。吐出された微粒子あるいは繊維状組成物は外側回転子２の周囲に設置した外槽９で捕集される。外槽９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製粉衝突面に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、衝突面外周には冷却ジャケット１３を設けており、衝突面を冷却することができる。外槽９の内径は小さすぎると繊維状組成物が飛行中に十分冷却されないために内壁への付着や、樹脂同士の融着が生じる恐れがあるため、好ましくない。一般には、回転子の回転により空気の流れが生じ、冷却効果が得られるが必要に応じて冷風を導入しても良い。外槽の大きさは、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。
【００１３】
打ち抜き金網の孔径は目標とする樹脂組成物の平均粒径により調整可能であるが、外側と内側の打ち抜き金網の孔径の大きさの比率は内側回転子の打ち抜き金網の孔径を１とした場合、外側回転子の打ち抜き金網の孔径は１〜０．２であり、好ましくは０．８〜０．４である。この関係は隣り合う全ての打ち抜き金網に成立する。外側回転子の打ち抜き金網の孔径が１より大きい場合、内側回転子の打ち抜き金網の孔を通過した微粒子或いは繊維状組成物はさらに小さな微粒子或いは繊維状組成物とならずに外側回転子の打ち抜き金網の孔を通過してしまう。又、０．２未満の場合には内側回転子の打ち抜き金網の孔を通過する樹脂量に比べ外側回転子の打ち抜き金網の孔を通過する樹脂量が極めて少なくなるために内側と外側回転子の打ち抜き金網の間に樹脂が滞留し特性劣化を生じる可能性が高い。
【００１４】
目標とする樹脂組成物の平均粒径をαとすると、捕集される繊維状組成物の径は１．０α〜１５．０α、長さが１．０α〜３０．０αに調整される。繊維径及び繊維長は溶融粉体塗料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。繊維状組成物の径が１５．０α以上もしくは繊維長さが３０．０α以上の場合、後の粉砕工程で発生する微粉や粗粒の低減効果が少なく粉砕効率の改善が十分得られない。
【００１５】
【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３０００r.p.mで右回転している２０ｃｍの内側回転子と０．６ｍｍ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３０００r.p.mで左回転している直径２４ｃｍの外側回転子に供給し、平均繊維径２００μｍ、平均繊維長１．０ｍｍ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、８μｍ以下の微粉および２００μｍ以上の粗粒を含まない平均粒径６８μｍのエポキシ樹脂組成物を得た。
【００１６】
《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４５００r.p.mで右回転している直径２０ｃｍの内側回転子と０．６ｍｍ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４５００r.p.mで左回転している直径２４ｃｍの外側回転子に供給し、平均繊維径１７００μｍ、平均繊維長０．８ｍｍ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。
【００１７】
《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。
【００１８】
【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、粒度分布の狭い繊維組成物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るため、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繊維状生成物造粒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の断面図の一例を示す。
【符号の説明】
１     内側回転子
２     外側回転子
３     内側回転子の打ち抜き金網
４     外側回転子の打ち抜き金網
５     磁性材料
６     励磁コイル
７     円筒体
８     交流電源発生装置
９     外槽
１０   二軸押出機
１１   内側回転子のモーター
１２   外側回転子のモーター
１３   冷却ジャケット
【図１】
0003695683.tif 000002
【図２】
0003695683.tif 000003
【図３】
0003695683.tif 000004