JP2500277B2 - フェノ―ル系樹脂パイプの押出成型方法および装置 - Google Patents
フェノ―ル系樹脂パイプの押出成型方法および装置Info
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- B29L2023/00—Tubular articles
- B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱硬化性樹脂であるフェ
ノール系樹脂の新規な押出成型方法、押出成型装置およ
び押出成型物に関する。
ノール系樹脂の新規な押出成型方法、押出成型装置およ
び押出成型物に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】熱硬化性樹脂の成型方法と
しては圧縮成型法、トランスファー成型法、射出成型法
および押出成型法が知られ、夫々の成型方法に適合した
装置が用いられている。これらの熱硬化性樹脂の成型方
法のうち、押出成型方法としてはプランジャー押出成型
が一般的であり、例えば、特開昭48-83155号公報、プラ
スチックスVo１. 25, No.3P47 によれば、丸棒やパイプ
などの単純な形状の長尺押出製品の製造が示されてい
る。しかし乍らプランジャー押出成型装置に於ては、金
型部に於ける押出圧が高く、しかも間欠押出であるため
均一な成型品を得ることが困難であり生産性も低い。か
かる事情から、所謂スクリュー型押出成型装置を用いる
成型法が例えば特開昭54-23661号公報、あるいは特開昭
49-18949号公報により開示されている。これらは押出機
内で混練溶融された熱硬化性樹脂を、硬化反応を進めな
いようにできるかぎり短時間で押出機より押出してアダ
プター等を通じて金型へ導き最終形状に賦形する成型装
置を使用する方法である。しかし乍らこの様な成型装置
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
て安定な成型を行なうことが困難であった。すなわち、
例えば特開昭54-23661号公報開示の方法においては、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。この過程におい
て樹脂の流れはアダプターで一旦絞られ、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。したがって樹脂の滞留が起こり
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こるなどの問題を引き
起こす。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。またこの種の装置では
マンドレルを支持するスパイダー部の存在によるスパイ
ダーマーク或いはそれによるウエ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。さらに、こ
れらの問題を解決する方法として、例えば、特開昭 59-
178235号公報に、先端に平滑部を有するスクリュー型押
出機を使用する方法が提案され、フェノール系樹脂パイ
プの生産に利用されている。しかし、この方法において
は、スクリュー先端の平滑部がパイプの内径に対応する
ためパイプの肉厚を考慮するとスクリューの機械的強度
の制約から外径20mm未満のパイプの成型は困難である。
またスクリューおよびシリンダーがそのまま金型すなわ
ちダイスの役割を果しているのでパイプのサイズにより
都度スクリューおよびシリンダーを設計し直す必要があ
り、特に少量多品種生産では経済的に不利になる。ま
た、特開昭 54- 23661号公報で開示する押出成型装置よ
りアダプター、スパイダーを省略し、供給スクリュー、
シリンダー、ダイスおよびマンドレルからなり、マンド
レルがスクリュー軸芯の延長上に形成された押出成型装
置が特開昭57-128521 号公報に開示されている。この装
置は熱可塑性樹脂のパイプ成型装置として提案されてい
るものである。すなわちこの装置は、溶解した熱可塑性
ポリマー分子が高速でせまい通路を流れた時その方向に
配向する性質を利用し、パイプの内層と外層とで異なる
方向へポリマー分子を配向させることにより強度バラン
スのとれたパイプを押出す技術に関するものである。異
なる方向への配向を達成するため供給スクリューの延長
として魚雷型装置を装備した押出機の使用を提案してい
る。この装置は上述のごとく熱可塑性樹脂を対象として
提案されたものである。この装置を熱硬化性樹脂である
フェノール系樹脂の成型に用いた場合、ダイスよりパイ
プが押出され始めてからわずかな時間の後、押出不能と
なり満足な成型品を得ることができなかった。ダイス入
口部における部分硬化の進行が押出不能に至る原因の一
つと推測された。このように熱硬化性樹脂の押出成型方
法として充分満足される技術は完成されていなかった。
しては圧縮成型法、トランスファー成型法、射出成型法
および押出成型法が知られ、夫々の成型方法に適合した
装置が用いられている。これらの熱硬化性樹脂の成型方
法のうち、押出成型方法としてはプランジャー押出成型
が一般的であり、例えば、特開昭48-83155号公報、プラ
スチックスVo１. 25, No.3P47 によれば、丸棒やパイプ
などの単純な形状の長尺押出製品の製造が示されてい
る。しかし乍らプランジャー押出成型装置に於ては、金
型部に於ける押出圧が高く、しかも間欠押出であるため
均一な成型品を得ることが困難であり生産性も低い。か
かる事情から、所謂スクリュー型押出成型装置を用いる
成型法が例えば特開昭54-23661号公報、あるいは特開昭
49-18949号公報により開示されている。これらは押出機
内で混練溶融された熱硬化性樹脂を、硬化反応を進めな
いようにできるかぎり短時間で押出機より押出してアダ
プター等を通じて金型へ導き最終形状に賦形する成型装
置を使用する方法である。しかし乍らこの様な成型装置
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
て安定な成型を行なうことが困難であった。すなわち、
例えば特開昭54-23661号公報開示の方法においては、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。この過程におい
て樹脂の流れはアダプターで一旦絞られ、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。したがって樹脂の滞留が起こり
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こるなどの問題を引き
起こす。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。またこの種の装置では
マンドレルを支持するスパイダー部の存在によるスパイ
ダーマーク或いはそれによるウエ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。さらに、こ
れらの問題を解決する方法として、例えば、特開昭 59-
178235号公報に、先端に平滑部を有するスクリュー型押
出機を使用する方法が提案され、フェノール系樹脂パイ
プの生産に利用されている。しかし、この方法において
は、スクリュー先端の平滑部がパイプの内径に対応する
ためパイプの肉厚を考慮するとスクリューの機械的強度
の制約から外径20mm未満のパイプの成型は困難である。
またスクリューおよびシリンダーがそのまま金型すなわ
ちダイスの役割を果しているのでパイプのサイズにより
都度スクリューおよびシリンダーを設計し直す必要があ
り、特に少量多品種生産では経済的に不利になる。ま
た、特開昭 54- 23661号公報で開示する押出成型装置よ
りアダプター、スパイダーを省略し、供給スクリュー、
シリンダー、ダイスおよびマンドレルからなり、マンド
レルがスクリュー軸芯の延長上に形成された押出成型装
置が特開昭57-128521 号公報に開示されている。この装
置は熱可塑性樹脂のパイプ成型装置として提案されてい
るものである。すなわちこの装置は、溶解した熱可塑性
ポリマー分子が高速でせまい通路を流れた時その方向に
配向する性質を利用し、パイプの内層と外層とで異なる
方向へポリマー分子を配向させることにより強度バラン
スのとれたパイプを押出す技術に関するものである。異
なる方向への配向を達成するため供給スクリューの延長
として魚雷型装置を装備した押出機の使用を提案してい
る。この装置は上述のごとく熱可塑性樹脂を対象として
提案されたものである。この装置を熱硬化性樹脂である
フェノール系樹脂の成型に用いた場合、ダイスよりパイ
プが押出され始めてからわずかな時間の後、押出不能と
なり満足な成型品を得ることができなかった。ダイス入
口部における部分硬化の進行が押出不能に至る原因の一
つと推測された。このように熱硬化性樹脂の押出成型方
法として充分満足される技術は完成されていなかった。
【０００３】
【問題を解決する為の手段】本発明者らは、本発明者の
一人が先に開示した特開昭59-178235 号の技術をベース
に、上記装置について検討した結果、供給部、圧縮部、
および計量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供給機能を有するシリンダー部
分、シリンダーの先端に装着した熱供給機能を有するダ
イスおよびスクリューの軸芯に設けられた貫通穴にシャ
フトを装入して、スクリュー軸線上でダイス内に突き出
させるか、あるいは、スクリューの先端に固く取り付け
られたマンドレルよりなる押出成型装置を使用し、その
ダイス内に於てフェノール系樹脂材料の硬化反応を進め
て、押出後自己形状を保持できる不融状態になる程度に
まで賦形硬化させる様にしたフェノール系樹脂の押出成
型方法が採用しうることを見出した。
一人が先に開示した特開昭59-178235 号の技術をベース
に、上記装置について検討した結果、供給部、圧縮部、
および計量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供給機能を有するシリンダー部
分、シリンダーの先端に装着した熱供給機能を有するダ
イスおよびスクリューの軸芯に設けられた貫通穴にシャ
フトを装入して、スクリュー軸線上でダイス内に突き出
させるか、あるいは、スクリューの先端に固く取り付け
られたマンドレルよりなる押出成型装置を使用し、その
ダイス内に於てフェノール系樹脂材料の硬化反応を進め
て、押出後自己形状を保持できる不融状態になる程度に
まで賦形硬化させる様にしたフェノール系樹脂の押出成
型方法が採用しうることを見出した。
【０００４】すなわち、本発明は供給スクリュー、シリ
ンダー、ダイス及びマンドレルから成り、マンドレルが
スクリュー軸芯に設けられた貫通穴に装入されていてス
クリュー軸線上でダイス内に突き出させ前後に移動でき
るようにし、かつスクリューとは別個に自由回転が出来
る様に取付けられているか、あるいはスクリューととも
に回転するようにスクリューの先端に固く取付けられて
おり、且つ該ダイスの出口側の断面形状における外径寸
法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の断
面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 とし
たとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1
〜2.5 であり、さらにダイスの入口側から出口側の断面
形状へ移行する流路の外側の傾斜がスクリューの軸線に
対して35度以下である押出成型装置を使用し、ダイス入
口手前のシリンダーの加熱ゾーンの温度を 120〜145 ℃
とし、さらにダイス部の温度を 150〜200℃としてフェ
ノール系樹脂材料を押出後不融状態となる程度にまで賦
形することを特徴とするフェノール系樹脂パイプの押出
成型方法である。
ンダー、ダイス及びマンドレルから成り、マンドレルが
スクリュー軸芯に設けられた貫通穴に装入されていてス
クリュー軸線上でダイス内に突き出させ前後に移動でき
るようにし、かつスクリューとは別個に自由回転が出来
る様に取付けられているか、あるいはスクリューととも
に回転するようにスクリューの先端に固く取付けられて
おり、且つ該ダイスの出口側の断面形状における外径寸
法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の断
面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 とし
たとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1
〜2.5 であり、さらにダイスの入口側から出口側の断面
形状へ移行する流路の外側の傾斜がスクリューの軸線に
対して35度以下である押出成型装置を使用し、ダイス入
口手前のシリンダーの加熱ゾーンの温度を 120〜145 ℃
とし、さらにダイス部の温度を 150〜200℃としてフェ
ノール系樹脂材料を押出後不融状態となる程度にまで賦
形することを特徴とするフェノール系樹脂パイプの押出
成型方法である。
【０００５】更に本発明の他の目的は、供給部、圧縮
部、および計量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供給機能を有するシリンダ
ー部分、シリンダーの先端に装着した熱供給機能を有す
るダイスおよびスクリューの軸芯に設けられた貫通穴に
シャフトを装入して、スクリュー軸線上でダイス内に突
き出させるか、あるいは、スクリューの先端に固く取り
付けられたマンドレルよりなり、且つ該ダイスの出口側
の断面形状における外径寸法をＲ1 、流路断面積をＳ1
とし、ダイスの入口側の断面形状における外径寸法をＲ
2 、流路断面積をＳ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜
1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1 〜2.5 であり、さらにダイス
の入口側から出口側の断面形状へ移行する流路の外側の
傾斜がスクリューの軸線に対して35度以下であることを
特徴とするフェノール樹脂押出成型装置である。
部、および計量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供給機能を有するシリンダ
ー部分、シリンダーの先端に装着した熱供給機能を有す
るダイスおよびスクリューの軸芯に設けられた貫通穴に
シャフトを装入して、スクリュー軸線上でダイス内に突
き出させるか、あるいは、スクリューの先端に固く取り
付けられたマンドレルよりなり、且つ該ダイスの出口側
の断面形状における外径寸法をＲ1 、流路断面積をＳ1
とし、ダイスの入口側の断面形状における外径寸法をＲ
2 、流路断面積をＳ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜
1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1 〜2.5 であり、さらにダイス
の入口側から出口側の断面形状へ移行する流路の外側の
傾斜がスクリューの軸線に対して35度以下であることを
特徴とするフェノール樹脂押出成型装置である。
【０００６】更に本発明の他の目的は、供給スクリュ
ー、シリンダー、ダイス及びマンドレルから成り、マン
ドレルがスクリュー軸芯に設けられた貫通穴に装入され
ていてスクリュー軸線上でダイス内に突き出させ前後に
移動できるようにし、かつスクリューとは別個に自由回
転が出来る様に取付けられているか、あるいはスクリュ
ーとともに回転するようにスクリューの先端に固く取付
けられており、且つ該ダイスの出口側の断面形状におけ
る外径寸法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入
口側の断面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積を
Ｓ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ
2 ＝0.1 〜2.5 であり、さらにダイスの入口側から出口
側の断面形状へ移行する流路の外側の傾斜がスクリュー
の軸線に対して35度以下である押出成型装置を使用し、
ダイス入口手前のシリンダーの加熱ゾーンの温度を120
〜145 ℃とし、さらにダイス部の温度を 150から200 ℃
としてフェノール系樹脂材料を押出後不融状態となる程
度にまで賦形して得られるフエノール系樹脂の押出成型
パイプでもある。
ー、シリンダー、ダイス及びマンドレルから成り、マン
ドレルがスクリュー軸芯に設けられた貫通穴に装入され
ていてスクリュー軸線上でダイス内に突き出させ前後に
移動できるようにし、かつスクリューとは別個に自由回
転が出来る様に取付けられているか、あるいはスクリュ
ーとともに回転するようにスクリューの先端に固く取付
けられており、且つ該ダイスの出口側の断面形状におけ
る外径寸法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入
口側の断面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積を
Ｓ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ
2 ＝0.1 〜2.5 であり、さらにダイスの入口側から出口
側の断面形状へ移行する流路の外側の傾斜がスクリュー
の軸線に対して35度以下である押出成型装置を使用し、
ダイス入口手前のシリンダーの加熱ゾーンの温度を120
〜145 ℃とし、さらにダイス部の温度を 150から200 ℃
としてフェノール系樹脂材料を押出後不融状態となる程
度にまで賦形して得られるフエノール系樹脂の押出成型
パイプでもある。
【０００７】本発明により、特開昭59-178235 号に開示
した技術では製造困難であった外径20mm未満のパイプが
製造可能となり、さらには、ダイスおよびマンドレルの
取り替えにより少量多品種のパイプの生産を有利に行う
ことができる。本発明の方法に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。本発明に使用され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。またダイスの先端にダイス出口より極く僅
かに小さい断面を有する装置を装着し樹脂にかかる背圧
を調整できる様にしてもよい。また、スクリューは通常
合成樹脂の押出成型に使用されるスクリューが使用さ
れ、先端までフライトのあるフルフライト型でも、スク
リューの先端に平滑部を有するトーピード型でも良く、
その先端の形状は円柱状でも円錐状でも良い。
した技術では製造困難であった外径20mm未満のパイプが
製造可能となり、さらには、ダイスおよびマンドレルの
取り替えにより少量多品種のパイプの生産を有利に行う
ことができる。本発明の方法に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。本発明に使用され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。またダイスの先端にダイス出口より極く僅
かに小さい断面を有する装置を装着し樹脂にかかる背圧
を調整できる様にしてもよい。また、スクリューは通常
合成樹脂の押出成型に使用されるスクリューが使用さ
れ、先端までフライトのあるフルフライト型でも、スク
リューの先端に平滑部を有するトーピード型でも良く、
その先端の形状は円柱状でも円錐状でも良い。
【０００８】フェノール系樹脂材料の押出成型方法を第
１図により説明する。第１図において、ホッパー１より
供給されたフェノール系樹脂材料はシリンダー２内でヒ
ーター３により加熱溶融され、スクリュー４の回転によ
り先へ送られ溶融状態のままダイス５へ導入される。ダ
イス入口における材料はダイス入口手前のシリンダーの
加熱ゾーンの温度を 120〜 145℃、好ましくは125〜 14
0℃とすることにより流路の変更に適した均一な溶融状
態となる。 120℃未満の加熱では材料の均一な溶融に不
安があり、 145℃を越えると材料の部分硬化が起こり材
料の滑らかな流路変更が困難になるおそれがある。次い
で材料はダイス部で 150〜 200℃、好ましくは 150〜 1
85℃に加熱され硬化が促進されて、押出後不融状態とな
る程度にまで賦形された成型品７となり押出される。
１図により説明する。第１図において、ホッパー１より
供給されたフェノール系樹脂材料はシリンダー２内でヒ
ーター３により加熱溶融され、スクリュー４の回転によ
り先へ送られ溶融状態のままダイス５へ導入される。ダ
イス入口における材料はダイス入口手前のシリンダーの
加熱ゾーンの温度を 120〜 145℃、好ましくは125〜 14
0℃とすることにより流路の変更に適した均一な溶融状
態となる。 120℃未満の加熱では材料の均一な溶融に不
安があり、 145℃を越えると材料の部分硬化が起こり材
料の滑らかな流路変更が困難になるおそれがある。次い
で材料はダイス部で 150〜 200℃、好ましくは 150〜 1
85℃に加熱され硬化が促進されて、押出後不融状態とな
る程度にまで賦形された成型品７となり押出される。
【０００９】ダイス部での加熱温度は、パイプの肉厚や
押出速度の組合せにより適切にコントロールされるが 1
50℃より低い場合は硬化反応が充分に進行せず、またフ
ェノール系樹脂は 200℃までの温度で充分に硬化するの
でそれ以上に加熱する必要はない。第２図に示すよう
に、ダイスの樹脂入り口側10の断面形状は押出機のシリ
ンダーとスクリュー先端部により形成される円周状断面
に等しく、出口側11の断面は、所望の製品形状である。
ダイス内の樹脂の流路はこの間に滑らかに変化させる構
造となっている。すなわち、ダイスの出口側11の断面形
状に関しては、外径寸法は入り口側10のそれの0.25〜
1.0倍、すなわち、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 、好ましく
は 0.3〜0.9 倍、流路断面積は入り口側のそれの 0.1〜
2.5 倍、すなわち、Ｓ1 ／Ｓ2 ＝0.1〜2.5 、好ましく
は 0.15 〜2.0 倍の範囲から適宜選択することができ
る。出口側断面の外径が入り口側のそれの0.25〜 1.0倍
の範囲を逸脱する場合、あるいは出口側の流路断面積が
入り口側のそれの 0.1〜 2.5倍の範囲を逸脱する場合の
様に樹脂流路の変化が滑らかでない場合には、樹脂の流
れが滑らかに行なわれず、樹脂の部分滞留の発生などに
より、硬化が進みすぎて押出が困難になるので好ましく
ない。更に、ダイスの入り口側10から出口側11の断面形
状に移行する流路変更部分８の傾斜は軸方向に対して35
度以下、好ましくは30度以下がよい。35度を越えると流
路変更が急激になるため樹脂の流動が滑らかに行なえな
くなる。また、ダイス内のマンドレル６は例えば第３図
に示すようにスクリューの軸芯に設けられた貫通穴９に
シャフトを装入して、スクリュー軸線上をダイス内に突
き出させているため、通常のダイスに用いられているマ
ンドレルを支持するスパイダーが不用であり、溶融樹脂
の流路の障害となることが全くない。ダイス内へ導入さ
れた樹脂は、溶融状態のまま滑らかに変化する流路に従
って移行し、出口断面に等しい断面を有する流路におい
てダイス出口に至る間に賦形硬化され成型品７が押出さ
れる。ここで出口断面に等しい断面を有する流路の長さ
は、肉厚、使用される材料の粘性、硬化速度等の特性、
その他の成型条件等の組み合わせにより変えることが必
要であるが、通常１Ｄ〜30Ｄ（ここでＤはダイスの内径
を示す）、好ましくは５Ｄ〜25Ｄ、更に好ましくは５Ｄ
〜20Ｄの範囲から適宜選択することができる。この流路
の長さが１Ｄ未満の場合は、硬化が充分行なわれにくく
良好な成型品が得難い傾向があり、また30Ｄ以上となる
場合は、背圧が大きくなりすぎて押出が困難となる傾向
がある。
押出速度の組合せにより適切にコントロールされるが 1
50℃より低い場合は硬化反応が充分に進行せず、またフ
ェノール系樹脂は 200℃までの温度で充分に硬化するの
でそれ以上に加熱する必要はない。第２図に示すよう
に、ダイスの樹脂入り口側10の断面形状は押出機のシリ
ンダーとスクリュー先端部により形成される円周状断面
に等しく、出口側11の断面は、所望の製品形状である。
ダイス内の樹脂の流路はこの間に滑らかに変化させる構
造となっている。すなわち、ダイスの出口側11の断面形
状に関しては、外径寸法は入り口側10のそれの0.25〜
1.0倍、すなわち、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 、好ましく
は 0.3〜0.9 倍、流路断面積は入り口側のそれの 0.1〜
2.5 倍、すなわち、Ｓ1 ／Ｓ2 ＝0.1〜2.5 、好ましく
は 0.15 〜2.0 倍の範囲から適宜選択することができ
る。出口側断面の外径が入り口側のそれの0.25〜 1.0倍
の範囲を逸脱する場合、あるいは出口側の流路断面積が
入り口側のそれの 0.1〜 2.5倍の範囲を逸脱する場合の
様に樹脂流路の変化が滑らかでない場合には、樹脂の流
れが滑らかに行なわれず、樹脂の部分滞留の発生などに
より、硬化が進みすぎて押出が困難になるので好ましく
ない。更に、ダイスの入り口側10から出口側11の断面形
状に移行する流路変更部分８の傾斜は軸方向に対して35
度以下、好ましくは30度以下がよい。35度を越えると流
路変更が急激になるため樹脂の流動が滑らかに行なえな
くなる。また、ダイス内のマンドレル６は例えば第３図
に示すようにスクリューの軸芯に設けられた貫通穴９に
シャフトを装入して、スクリュー軸線上をダイス内に突
き出させているため、通常のダイスに用いられているマ
ンドレルを支持するスパイダーが不用であり、溶融樹脂
の流路の障害となることが全くない。ダイス内へ導入さ
れた樹脂は、溶融状態のまま滑らかに変化する流路に従
って移行し、出口断面に等しい断面を有する流路におい
てダイス出口に至る間に賦形硬化され成型品７が押出さ
れる。ここで出口断面に等しい断面を有する流路の長さ
は、肉厚、使用される材料の粘性、硬化速度等の特性、
その他の成型条件等の組み合わせにより変えることが必
要であるが、通常１Ｄ〜30Ｄ（ここでＤはダイスの内径
を示す）、好ましくは５Ｄ〜25Ｄ、更に好ましくは５Ｄ
〜20Ｄの範囲から適宜選択することができる。この流路
の長さが１Ｄ未満の場合は、硬化が充分行なわれにくく
良好な成型品が得難い傾向があり、また30Ｄ以上となる
場合は、背圧が大きくなりすぎて押出が困難となる傾向
がある。
【００１０】本発明の方法においては押出機のスクリュ
ー先端部以降、樹脂流路の急激な変化は殆どないため樹
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こすことがない。本発
明の方法により押出された成型品は、押出された時点で
既に自己形状を保持し、外力により容易に変形すること
がなくなる程度まで成型条件を制御して充分に賦形硬化
することが出来るので使用に当たり、反り、曲がり、膨
れなどの現象を起こすことがない。しかし、必要に応じ
更に後硬化処理をすることは何ら差しつかえない。この
場合、熱変形温度の向上をはかることができ、例えば 2
00℃以上の如き高温での使用にも適する様にすることが
できる。
ー先端部以降、樹脂流路の急激な変化は殆どないため樹
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こすことがない。本発
明の方法により押出された成型品は、押出された時点で
既に自己形状を保持し、外力により容易に変形すること
がなくなる程度まで成型条件を制御して充分に賦形硬化
することが出来るので使用に当たり、反り、曲がり、膨
れなどの現象を起こすことがない。しかし、必要に応じ
更に後硬化処理をすることは何ら差しつかえない。この
場合、熱変形温度の向上をはかることができ、例えば 2
00℃以上の如き高温での使用にも適する様にすることが
できる。
【００１１】本発明に用いられるフェノール系樹脂材料
には必要に応じてフェノール系樹脂の成型に於て一般に
用いられる充填剤、離型剤、増粘剤、着色剤、分散剤、
発泡剤、硬化促進剤などを添加することが出来る。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。本発明に使用
されるフェノール系樹脂材料の流動特性については、JI
S K 6911押出式流れ試験において、流出量が0.05〜25ｇ
の範囲にあるのが好ましい。ただし試験金型温度 140
℃、押出圧力 150ｋｇｆ／ｃｍ2の条件による。流出量
が0.05ｇより小さい場合はシリンダー部において均一な
溶融が損なわれる傾向があり、また、25ｇを越えると溶
融は容易となるがダイス部での硬化が遅くなる傾向があ
り好ましくない。
には必要に応じてフェノール系樹脂の成型に於て一般に
用いられる充填剤、離型剤、増粘剤、着色剤、分散剤、
発泡剤、硬化促進剤などを添加することが出来る。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。本発明に使用
されるフェノール系樹脂材料の流動特性については、JI
S K 6911押出式流れ試験において、流出量が0.05〜25ｇ
の範囲にあるのが好ましい。ただし試験金型温度 140
℃、押出圧力 150ｋｇｆ／ｃｍ2の条件による。流出量
が0.05ｇより小さい場合はシリンダー部において均一な
溶融が損なわれる傾向があり、また、25ｇを越えると溶
融は容易となるがダイス部での硬化が遅くなる傾向があ
り好ましくない。
【００１２】
【実施例】以下本発明を実施例により更に説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 実施例１ 口径30mm、Ｌ／Ｄ＝12の押出機により、供給部７Ｄ、圧
縮部１Ｄ、計量部４Ｄ、圧縮比 1.5のフルフライト型ス
クリューの軸芯に、外径が５mmのマンドレルを装入し、
シリンダーの先端に口径９mm、長さ 200mmで第１表に示
す流路形状を有するダイスを装着して押出成型を行っ
た。使用したフェノール系樹脂材料の流動特性は JIS K
6911押出式流れ試験における流出量が５ｇであった
（ただし、試験金型温度 140℃、押出圧力 150ｋｇｆ／
ｃｍ2の条件による。以下、単に流出量という）。
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 実施例１ 口径30mm、Ｌ／Ｄ＝12の押出機により、供給部７Ｄ、圧
縮部１Ｄ、計量部４Ｄ、圧縮比 1.5のフルフライト型ス
クリューの軸芯に、外径が５mmのマンドレルを装入し、
シリンダーの先端に口径９mm、長さ 200mmで第１表に示
す流路形状を有するダイスを装着して押出成型を行っ
た。使用したフェノール系樹脂材料の流動特性は JIS K
6911押出式流れ試験における流出量が５ｇであった
（ただし、試験金型温度 140℃、押出圧力 150ｋｇｆ／
ｃｍ2の条件による。以下、単に流出量という）。
【００１３】装置各部の温度は C1（ 0 〜 ２Ｄ）・・・水冷 C2（ 3D 〜 ６Ｄ）・・・80℃ C3（ 7D 〜 10Ｄ) ・・ 105℃ C4（11D 〜 12Ｄ) ・・ 130℃ ダイス・・・・・・・・ 165℃ に設定し、スクリュー回転数８rpm で押出を行なった。
外径９mm、肉厚２mmのパイプが連続して押出された。第
１表にその物性を併せて示す。
外径９mm、肉厚２mmのパイプが連続して押出された。第
１表にその物性を併せて示す。
【００１４】実施例２ マンドレルの外径を８mm、口径が12mmで長さ 300mmのダ
イスおよびスクリュー回転数を12rpm に変えた他は実施
例１と全く同様に押出成型した。第１表にダイス流路形
状とパイプの物性を示す。
イスおよびスクリュー回転数を12rpm に変えた他は実施
例１と全く同様に押出成型した。第１表にダイス流路形
状とパイプの物性を示す。
【００１５】実施例３ 流れ試験における流出量が 0.2ｇのフェノール系樹脂材
料を使用し、マンドレルの外径を11mm、口径が16mmで長
さ 300mmのダイスおよびスクリュー回転数を15rpm に変
えた他は実施例１と全く同様に押出成型した。第１表に
ダイス流路形状とパイプの物性を示す。
料を使用し、マンドレルの外径を11mm、口径が16mmで長
さ 300mmのダイスおよびスクリュー回転数を15rpm に変
えた他は実施例１と全く同様に押出成型した。第１表に
ダイス流路形状とパイプの物性を示す。
【００１６】実施例４ 流れ試験における流出量が18ｇのフェノール系樹脂材料
を使用し、マンドレルの外径を18mm、口径が24mmで長さ
400mmのダイスおよびスクリュー回転数を20rpm に変え
た他は実施例１と全く同様に押出成型した。第１表にダ
イス流路形状とパイプの物性を示す。
を使用し、マンドレルの外径を18mm、口径が24mmで長さ
400mmのダイスおよびスクリュー回転数を20rpm に変え
た他は実施例１と全く同様に押出成型した。第１表にダ
イス流路形状とパイプの物性を示す。
【００１７】実施例５ 流れ試験における流出量が４ｇのフェノール系樹脂材料
を使用し、口径50mm、Ｌ／Ｄ＝12の押出機により、供給
部７Ｄ、圧縮部１Ｄ、計量部４Ｄ、圧縮比 1.5のフルフ
ライト型スクリューの軸芯に、外径が22mmのマンドレル
を装入し、シリンダーの先端に口径39mm、長さ 508mmで
第１表に示す流路形状を有するダイスを装着して押出成
型を行なった。
を使用し、口径50mm、Ｌ／Ｄ＝12の押出機により、供給
部７Ｄ、圧縮部１Ｄ、計量部４Ｄ、圧縮比 1.5のフルフ
ライト型スクリューの軸芯に、外径が22mmのマンドレル
を装入し、シリンダーの先端に口径39mm、長さ 508mmで
第１表に示す流路形状を有するダイスを装着して押出成
型を行なった。
【００１８】装置各部の温度は C1（ 0 〜 ２Ｄ）・・・水冷 C2（ 3D 〜 ５Ｄ）・・・80℃ C3（ 6D 〜 ８Ｄ）・・・90℃ C4（ 9D 〜 10Ｄ）・・ 100℃ C5（11D 〜 12Ｄ）・・ 130℃ ダイス・・・・・・・・ 170℃ に設定し、スクリュー回転数10rpm で押出を行なった。
この方法により外径39mm、肉厚8.5 mmのパイプが連続し
て押出された。第１表にその物性を示す。
この方法により外径39mm、肉厚8.5 mmのパイプが連続し
て押出された。第１表にその物性を示す。
【００１９】実施例６ マンドレルの外径を32mmに変えた他は実施例５と全く同
様に押出成型を行なった。第１表にその物性を示す。
様に押出成型を行なった。第１表にその物性を示す。
【００２０】比較例１ マンドレルの外径を２mm、口径が６mmで長さ 300mmのダ
イスおよびスクリュー回転数６rpm に変えた他は実施例
１と同様に押出成型を試みた。押出開始約５分後に押出
負荷が急激に上昇し、成型できなくなった。第１表にダ
イスの流路形状を示す。 比較例２ マンドレルの外径を37mm、口径が45mmで長さ 508mmのダ
イス、スクリュー回転数 25rpm、シリンダーＣ4 の温度
を 135℃およびダイスの温度を 175℃として実施例１と
同様に押出成型を試みた。押出開始約４分後に押出負荷
が急上昇し、押出を継続できなくなった。第１表にダイ
ス流路形状を示す。 比較例３ マンドレルの外径を６mm、口径が８mmで長さ 300mmのダ
イス、スクリュー回転数６rpm 、シリンダーＣ4 の温度
を125℃、ダイスの温度を 175℃とした他は実施例３と
同様にして押出成型を試みた。押出開始約５分後に押出
負荷が上昇し、成型できなくなった。第１表にダイス流
路形状を示す。 比較例４ マンドレルの外径を１mm、口径が45mmで長さ 508mmのダ
イス、スクリュー回転数20rpm 、シリンダーＣ5 の温度
を 140℃、ダイスの温度を 160℃および流出量が５ｇの
フェノール系樹脂材料を使用した他は実施例５と同様に
して押出成型を試みた。押出開始約５分後、押出負荷が
上昇し成型できなくなった。第１表にダイス流路形状を
示す。 比較例５ 流路変更部の傾斜角を第１表に示すように変更した他は
実施例１と同様にして押出成型を試みた。押出負荷が安
定せず均一な品質のパイプを得ることができなかった。 比較例６ 流出量が35ｇのフェノール系樹脂材料を使用し、実施例
１と同様にして押出成型した。第１表にパイプ物性を示
す。連続成型は可能であったが、パイプの表面は光沢が
なく、あれた状態であった。 比較例７ シリンダーＣ4 の温度を 110℃とした他は実施例１と同
様にして押出成型を試みた。押出負荷の変動が大きくや
がて高負荷となって押出成型ができなくなった。 比較例８ シリンダーＣ4 の温度を 155℃とし、ダイスの温度を17
5 ℃とした他は実施例１と同様にして押出成型を試み
た。押出開始約15分後に押出負荷が上昇し成型できなく
なった。 比較例９ シリンダーＣ4 の温度を 125℃とし、ダイスの温度を14
0 ℃とした他は実施例１と同様にして押出成型した。第
１表にパイプ物性を示す。得られたパイプは硬化が不充
分で、例えば 135℃に加熱すると小ささな力でも変形し
てしまった。 比較例10 米国特許4797242 号公報の開示する技術にしたがって、
外径16mmで肉厚 2.5mmのパイプの押出成型を試みた。実
施例１に使用したものと同じフェノール系樹脂材料を使
用した。押出開始後、光沢のあるパイプが押出機先端よ
り押出されはじめた時スクリューが破損し成型を継続で
きなくなった。
イスおよびスクリュー回転数６rpm に変えた他は実施例
１と同様に押出成型を試みた。押出開始約５分後に押出
負荷が急激に上昇し、成型できなくなった。第１表にダ
イスの流路形状を示す。 比較例２ マンドレルの外径を37mm、口径が45mmで長さ 508mmのダ
イス、スクリュー回転数 25rpm、シリンダーＣ4 の温度
を 135℃およびダイスの温度を 175℃として実施例１と
同様に押出成型を試みた。押出開始約４分後に押出負荷
が急上昇し、押出を継続できなくなった。第１表にダイ
ス流路形状を示す。 比較例３ マンドレルの外径を６mm、口径が８mmで長さ 300mmのダ
イス、スクリュー回転数６rpm 、シリンダーＣ4 の温度
を125℃、ダイスの温度を 175℃とした他は実施例３と
同様にして押出成型を試みた。押出開始約５分後に押出
負荷が上昇し、成型できなくなった。第１表にダイス流
路形状を示す。 比較例４ マンドレルの外径を１mm、口径が45mmで長さ 508mmのダ
イス、スクリュー回転数20rpm 、シリンダーＣ5 の温度
を 140℃、ダイスの温度を 160℃および流出量が５ｇの
フェノール系樹脂材料を使用した他は実施例５と同様に
して押出成型を試みた。押出開始約５分後、押出負荷が
上昇し成型できなくなった。第１表にダイス流路形状を
示す。 比較例５ 流路変更部の傾斜角を第１表に示すように変更した他は
実施例１と同様にして押出成型を試みた。押出負荷が安
定せず均一な品質のパイプを得ることができなかった。 比較例６ 流出量が35ｇのフェノール系樹脂材料を使用し、実施例
１と同様にして押出成型した。第１表にパイプ物性を示
す。連続成型は可能であったが、パイプの表面は光沢が
なく、あれた状態であった。 比較例７ シリンダーＣ4 の温度を 110℃とした他は実施例１と同
様にして押出成型を試みた。押出負荷の変動が大きくや
がて高負荷となって押出成型ができなくなった。 比較例８ シリンダーＣ4 の温度を 155℃とし、ダイスの温度を17
5 ℃とした他は実施例１と同様にして押出成型を試み
た。押出開始約15分後に押出負荷が上昇し成型できなく
なった。 比較例９ シリンダーＣ4 の温度を 125℃とし、ダイスの温度を14
0 ℃とした他は実施例１と同様にして押出成型した。第
１表にパイプ物性を示す。得られたパイプは硬化が不充
分で、例えば 135℃に加熱すると小ささな力でも変形し
てしまった。 比較例10 米国特許4797242 号公報の開示する技術にしたがって、
外径16mmで肉厚 2.5mmのパイプの押出成型を試みた。実
施例１に使用したものと同じフェノール系樹脂材料を使
用した。押出開始後、光沢のあるパイプが押出機先端よ
り押出されはじめた時スクリューが破損し成型を継続で
きなくなった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば従来の方法による場合の
様に樹脂流路の複雑な変化に基づく樹脂の滞留、局部的
な硬化もなく、難燃性及び耐熱性に優れたフェノール系
樹脂の長尺パイプを容易に且つ安定して生産性良く製造
することが出来る。
様に樹脂流路の複雑な変化に基づく樹脂の滞留、局部的
な硬化もなく、難燃性及び耐熱性に優れたフェノール系
樹脂の長尺パイプを容易に且つ安定して生産性良く製造
することが出来る。
【図１】 本発明の方法に使用される好ましい装置の１
例を示したものである。
例を示したものである。
【図２】 ダイスの入口側および出口側を示す拡大図で
ある。
ある。
【図３】 着脱可能な型のマンドレルの取付け方式の１
例である。
例である。
１・・・ホッパー ２・・・シリンダー ３・・・ヒーター ４・・・スクリュー ５・・・ダイス ６・・・マンドレル ７・・・成型品 ８・・・流路変更部 ９・・・貫通穴（シャフト） 10・・・ダイスの入口側 11・・・ダイスの出口側
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 23:00 Ｂ２９Ｌ 23:00
Claims (7)
- 【請求項１】 供給スクリュー、シリンダー、ダイス及
びマンドレルから成り、マンドレルがスクリュー軸芯に
設けられた貫通穴に装入されていてスクリュー軸線上で
ダイス内に突き出させ前後に移動できるようにし、かつ
スクリューとは別個に自由回転が出来る様に取付けられ
ているか、あるいはスクリューとともに回転するように
スクリューの先端に固く取付けられており、且つ該ダイ
スの出口側の断面形状における外径寸法をＲ1 、流路断
面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の断面形状における外
径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ
2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1 〜2.5 であり、ダ
イスの入口側から出口側の断面形状へ移行する流路の外
側の傾斜がスクリューの軸線に対して35度以下であり、
ダイスの出口断面に等しい断面を有する流路の長さが、
ダイスの内径をＤとした場合、１Ｄ〜30Ｄの範囲である
押出成型装置を使用し、ダイス入口手前のシリンダーの
加熱ゾーンの温度を 120〜145 ℃とし、さらにダイス部
の温度を 150〜200 ℃とし、JIS K6911 押出式流れ試験
における流出量が0.05〜25g であるフェノール系樹脂材
料を押出後不融状態となる程度にまで賦形することを特
徴とするフェノール系樹脂パイプの押出成型方法。 - 【請求項２】 ダイス入口手前のシリンダーの加熱ゾー
ンの温度を125〜140℃とし、さらにダイス部の温度を 1
50〜185 ℃とする請求項１記載の押出成型方法。 - 【請求項３】 ダイスの出口側の断面形状における外径
寸法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の
断面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 と
したとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.3 〜0.9 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.
15〜2.0 である請求項１記載の押出成型方法。 - 【請求項４】 ダイスの入口側から出口側の断面形状へ
移行する流路の外側の傾斜がスクリューの軸線に対して
35度以下である請求項１記載の押出成型方法。 - 【請求項５】 ダイスの出口断面に等しい断面を有する
流路の長さが５Ｄ〜20Ｄの範囲である請求項１記載の押
出成型方法。 - 【請求項６】 供給部、圧縮部、および計量部から成る
スクリュー、該供給部、圧縮部、および計量部に対応す
る熱供給機能を有するシリンダー部分、シリンダーの先
端に装着した熱供給機能を有するダイスおよびスクリュ
ーの軸芯に設けられた貫通穴にシャフトを装入して、ス
クリュー軸線上でダイス内に突き出させるか、あるいは
スクリューの先端に固く取り付けられたマンドレルより
なり、且つ該ダイスの出口側の断面形状における外径寸
法をＲ1 、流路断面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の断
面形状における外径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 とし
たとき、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1
〜2.5 であり、さらにダイスの入口側から出口側の断面
形状へ移行する流路の外側の傾斜がスクリューの軸線に
対して35度以下であり、ダイスの出口断面に等しい断面
を有する流路の長さが、ダイスの内径をＤとした場合、
１Ｄ〜30Ｄの範囲であることを特徴とするJIS K6911 押
出式流れ試験における流出量が0.05〜25g であるフェノ
ール系樹脂材料を賦形することを特徴とするフェノール
系樹脂パイプの押出成型装置。 - 【請求項７】 供給スクリュー、シリンダー、ダイス及
びマンドレルから成り、マンドレルがスクリュー軸芯に
設けられた貫通穴に装入されていてスクリュー軸線上で
ダイス内に突き出させ前後に移動できるようにし、かつ
スクリューとは別個に自由回転が出来る様に取付けられ
ているか、あるいはスクリューとともに回転するように
スクリューの先端に固く取付けられており、且つ該ダイ
スの出口側の断面形状における外径寸法をＲ1 、流路断
面積をＳ1 とし、ダイスの入口側の断面形状における外
径寸法をＲ2 、流路断面積をＳ2 としたとき、Ｒ1 ／Ｒ
2 ＝0.25〜1.0 及びＳ1 ／Ｓ2 ＝0.1 〜2.5 であり、ダ
イスの入口側から出口側の断面形状へ移行する流路の外
側の傾斜がスクリューの軸線に対して35度以下であり、
ダイスの出口断面に等しい断面を有する流路の長さが、
ダイスの内径をＤとした場合、１Ｄ〜30Ｄの範囲である
押出成型装置を使用し、ダイス入口手前のシリンダーの
加熱ゾーンの温度を120 〜145 ℃とし、さらにダイス部
の温度を 150から200 ℃とし、JIS K6911 押出式流れ試
験における流出量が0.05〜25g であるフェノール系樹脂
材料を押出後不融状態となる程度にまで賦形して得られ
るフエノール系樹脂の押出成型パイプ。
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