JP2001526126A

JP2001526126A - 複合構造を有する断熱金型

Info

Publication number: JP2001526126A
Application number: JP2000525237A
Authority: JP
Inventors: ジョンビクタージュニアサグラティ; ルッセルアンソニートーマス
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2001-12-18
Also published as: US6093013A; CA2311786A1; US6375883B1; KR100535844B1; WO1999032269A1; KR20010033424A; EP1047536A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、第１のシェル部材と、第２のシェル部材と、これらの間に介在するハニカムコアとを含む化学的硬化性成形材料に向けた金型に関する。本発明は、さらに上述の金型を使用して化学的硬化性成形材料に対して本質的な断熱環境を提供することに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の分野）本発明は複合材料から製造される断熱金型に関する。特に、化学的硬化性成形
材料（chemically curable compositions）の硬化に使用するような金型に向けたものである。

【０００２】（関連技術の説明）化学的硬化性成形材料は、一般的にある形状に形成され、化学的に誘導される
重合または架橋反応を経て硬化されるか、固化される。この成形工程は、射出成
形、圧縮成形、セルキャスティングなどの成形によって達成することができる。
シート材料は、セルキャスティング（バッチモード）によって、またはコンベア
ベルトあるいはベルトプレス上への連続的なキャスティングまたは成形によって
得ることができる。

【０００３】硬化工程の間、周辺材料および周囲への熱損失は反応速度を減速させる。この
ことは、硬化時間がより長くなる原因となり、また得られる物理的特性を減少す
る可能性がある。金型、コンベアベルトおよびその他を含む構造体に使用される
材料は、代表的に金属、一番多くはアルミニウムまたは鋼材、あるいは厚肉の強
化樹脂含浸布である。これらは化学硬化反応によって生じた熱を吸収し、そして
一般的に十分な硬化を達成するために加熱されるか予熱される必要がある。さら
に樹脂は熱によって分解されることが多く、また構造体は制限された回数しか使
用できない。

【０００４】金型の主な機能は、成形材料が硬化する間、所望の形状を保持することである
。形状と耐性（tolerance）を維持するために、金型は十分な構造剛性を持たなければならない。一般的に、慣用の金型用支持体は、木材または金属ブレーシン
グから構成されており、これらは質量を増加し、金型の容積熱容量（volumetric
heat capacity）を潜在的に増加する。さらに、そのような代表的な支持体は、
金型の構成の複雑性を増加する。構造の複雑性は、特に成形品製造用の金型にお
いて見られる。複合ブレーシングは、多くの場合、金型の構造結合性を保持する
ために、成形金型の周囲に組み立てられた、例えばベニア合板からなる複数のピ
ースを必要とする。

【０００５】（発明の要旨）本発明は、熱伝導性が低い複合構造および単位面積あたりの熱容量が低い露出
シェル部材から製造される本質的に断熱性の金型に向けたものであり、化学的硬
化性成形材料の硬化に使用することができる。

【０００６】一実施態様では、金型は化学的硬化性成形材料からシートまたは成形品をセル
キャスティングするための構造体である。他の態様では、金型は化学的硬化性成
形材料からシート材料を連続的にキャスティングするためのベルトである。

【０００７】本発明の金型は露出シェル部材と、遮断シェル部材と、それらの間に介在する
ハニカムコアとを含む複合構造から製造される。少なくとも金型の上部シェルは
、化学的硬化性成形材料に曝される。複合構造は少なくとも約１．０ｆｔ²-°Ｆ
-ｈｒ／Ｂｔｕ（約０．１９ｍ²-°Ｋ／Ｗ）、好ましくは約３．８５ｆｔ²-°Ｆ-
ｈｒ／Ｂｔｕ（約０．６７７ｍ²-°Ｋ／Ｗ）の熱抵抗（Ｒ値）を有する。熱吸収
を阻害するために、露出シェル部材が、好ましくは露出シェル部材に関する単位
面積あたりの低い熱容量の値を得るような厚さを有する必要がある。その場合、
硬化性成形材料はメチル（メタ）アクリレート組成物であり、単位面積あたりの
熱容量は、少なくとも約１４，５００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満、好ましくは約８０００Ｊ
／Ｋ-ｍ²未満、より好ましくは約６０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満、さらにより好ましく
は約１４００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることが望ましい。露出シェル部材の低いエネ
ルギー吸収は、金型を構成する複合構造の熱抵抗を補足する。好ましい態様にお
いて、露出シェル部材は、さらに剥離面を有する。

【０００８】本発明は、さらに、硬化製品を製造するための方法に向けたものでもある。か
かる製造方法は、（ａ）上述のような金型に化学的硬化性成形材料を置く工程と
、（ｂ）成形材料または金型に熱を加えることなしに成形材料を硬化させる工程
と、（ｃ）金型から硬化製品を取り出す工程とを有する。

【０００９】本発明自体は、さらなる目的および付随の利点とともに、以下の詳細な説明を
参照し、添付の図面に関連づけることによって最適に理解されるであろう。

【００１０】（好適な態様の詳細な説明）本発明の金型は完全に断熱性でない一方で、本発明の金型が熱を加えることな
しに成形材料の化学的硬化を完結させるという点でそれらはかなり断熱形式の機
能を果たすことが認められる。硬化後に残ったモノマー（残留モノマー）の割合
の測定は、硬化が生じた量を示す。すなわち、残留モノマーのより低い割合は、
より完全な硬化を意味する。本明細書中で使用される「金型」という用語は、硬
化工程の間に硬化性組成物を含むおよび／または閉じ込める支持体に対して使用
される任意の構造を意味する。それは、３次元の、非直線的構造体を製造するた
めの金型（成形金型）、シート材料を製造するためのセル、シート材料の連続的
なキャスティングのためのベルト、などを含む。本明細書中で使用される「化学
的硬化性」という用語は、硬化工程の間に熱の連続的な供給を必要としない成形
材料を意味する。多くの場合、この種の硬化工程は発熱性である。１種の成分を
他の成分に添加することによって硬化が始まる成形材料、および予熱工程によっ
て硬化が始まる成形材料が挙げられる。後者のタイプの成形材料は、一般的に二
重開始システムを有する。

【００１１】本発明の金型は、化学的硬化性成形材料の硬化において有用である。金型は、
露出シェル部材と遮断シェル部材とによって覆われたハニカム構造のコアを備え
た複合構造体から構成される。「ハニカム構造」という用語は、連結した複数の
セル壁によって境界が定められた複数の連続的な開口セルを含む構造を意味する
。「シェル部材」という用語は、ハニカムコアの開口端の連続的な覆いを意味す
る。平面構造では、ハニカムコアのセル壁に対しシェルは垂直である。

【００１２】ハニカムコアは、セル形状を維持するであろう任意の材料から製造することが
可能である。適当なコア材料の例としては、クラフト紙（乾燥剥離層を持つ紙タ
イプの支持体）、厚紙、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄ
ｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）
などのポリアラミド紙、ガラス繊維および炭素複合材料が挙げられる。円形、楕
円形、多角形および波形を含むほとんど全ての任意のセル形状を使用することが
可能である。六角セルを有するハニカム材料は公知である。片側で平面、例えば
半円であるセルを有することも可能である。大部分のハニカム材料は全体として
同じセル形状を有するが、コア材料では複数の形状を有することが可能である。
最大セル直径として測定されるセルサイズは、所望の密度との組み合わせで構造
の所望の圧縮強度によって規定される。商業的に入手できるハニカム材料は、０
．０１６から０．１４４ｇ／ｃｃの密度を持つ３．１から３８ｍｍの範囲にある
セルサイズを有する。セルサイズは約１０ｍｍ未満であることが好ましい。セル
壁の厚さは広い範囲にわたって変化させることが可能であり、所望の密度との組
み合わせにおいて所望の圧縮強度によって規定した。

【００１３】複合構造は、構造保全性および熱抵抗を増加するために、表面加工ハニカム(f
aced honeycomb)の１以上の層からなるコアを備えることができる。六角構造（またはサンドイッチ構造）を持つセル壁を有する表面加工ハニカムは、公知であ
り、商業的に入手可能である。これらの商業的に入手可能なサンドイッチ構造は
、樹脂含浸布からなる１つ以上のプライを持つ双方の面に対向させられる。個々
のサンドイッチ層は、例えば、それらの間に介在する樹脂含浸布からなる１つ以
上のプライを積層することにより互いを接合することができる。

【００１４】ハニカムコアの厚さ、すなわち、露出シェル部材および遮断シェル部材の間に
コアを作りあげる全体の表面加工または非表面加工ハニカム層の全厚さは、金型
の特質に依存する。コアの厚さは金型の所望の熱特性に影響を与える。コアがよ
り厚くなると、複合構造のＲ値はより高くなる。さらに、コアの厚さは複合構造
の構造保全性に影響を与える。厚さがより大きくなると、より高い保全性となる
。メチル（メタ）アクリレートを含む硬化性成形材料に有用な金型としては、約
３．８１（１．５インチ）以下の厚さを有するＮｏｍｅｘ（登録商標）材料から
なるコアが多くの場合使用される。

【００１５】ベルトなどの平面構造については、全コア厚さは、好ましくは約０．５ｃｍか
ら約１０ｃｍの範囲、より好ましくは約０．６３５ｃｍから約３．８１ｃｍの範
囲である。３次元の、非線形の構造体については、全コア厚さは、どのような金
型を作るかに依存して、少なくとも約０．６３５ｃｍから変化するであろう。

【００１６】金型の露出シェル部材（すなわち第１のシェル部材）は、硬化工程の間、硬化
性成形材料に最も接近する面である。露出シェル部材は、片側のコアの開口セル
を覆う連続的な層である。露出シェル部材を構成する材料は、硬化反応が起こる
温度、一般的に５０から１５０℃において安定でなければならない。適当な上方
のシェル材料の例としては、ポリアラミド、ガラス繊維などからなる織布および
紙；エポキシ、フェノール、または他の同類の有機樹脂性材料を含浸させたグラ
ファイト、ポリアラミド、ボロン、ガラス繊維などの配向繊維性材料の母材から
なる複合プリプレグ材料（「プリプレグ材料」）；フルオロポリマー、ポリイミ
ド、ポリエステルなどのフィルムが挙げられる。樹脂は、化学的硬化性成形材料
の反応熱によって生じる最高温度において熱的に安定であるものが好ましい。露
出シェル部材は、例えば、アルミニウム、鋼材、ステンレス鋼、およびこれらの
組み合わせなどの金属を含んでもよい。

【００１７】上方のシェルは、上述した材料の複数層を含む、１より多い層の材料から構成
することができる。そのような層は一般に「プライ」と呼ばれるので、シェルは
１つのプライ構造、２つのプライ構造などとすることができる。シェルは、コア
に対するシェルの接着を促進するために接着層を含むことができる。接着剤は、
硬化反応によって達する最高温度において熱的に安定でなければならない。接着
剤の例は当業界において公知である。代表的な接着剤の系は、ポリエステル、エ
ポキシ樹脂、改質エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、
ポリウレタンおよびポリフルオロカーボンが挙げられる。シェルは硬化工程の後
に硬化製品の取り出しを容易にするように、少なくとも硬化成形材料に曝される
面に剥離層を含むことができる。離型材料は、硬化反応によって達する温度にお
いて熱的に安定、かつ硬化性成形材料に対して化学的に不活性でなけでなければ
ならない。材料の例は当業界で公知であり、シリコーン、シリコーンゴム、ポリ
エチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（ビニルアルコー
ル）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フルオロポリマーなどが挙げら
れる。離型材料からなる層を硬化性成形材料に曝される露出シェル部材の表面加
工層の表面（露出面）に結合するか、あるいは離型材料のコーティングを露出シ
ェル部材の露出面に塗布するかできる。金型が有効寿命にある間、離型材料を再
度コーティングしてもよい。

【００１８】本発明の他の態様では、離型材料自体を露出シェル部材の表面加工層としても
よい。離型材料は露出シェル部材の表面加工層であり、好適な離型材料は金型の
組み立てに先立って熱成形されるポリ（ビニル）フルオリドである。

【００１９】露出シェル部材の厚さは、構造剛性を最大にすること、および硬化成形材料に
隣接した材料の単位面積あたりの熱容量を最小にすることの両者間のバランスで
ある。露出シェル部材は、硬化反応から著しい量の熱を吸収してはならない。「
著しい量の熱」とは、不完全な硬化が生じる原因となるような、硬化反応の反応
速度を減少する熱吸収を意味する。露出シェル部材の所望の厚さは、特定の厚さ
に対して材料の単位面積あたりの熱容量を計算すること、硬化反応からの熱損失
を計算すること、および特定の硬化性成形樹脂に対して熱損失が不完全な硬化の
原因となったかどうか確認することによって決定される。本明細書で使用される
用語「単位面積あたりの熱容量」、つまり露出シェル部材のＣ_p-Aは、以下の式（Ｉ）によって計算することができる。

【００２０】式（Ｉ）Ｃ_p-A ＝（厚さ）×Ｃｐ（式中、Ｃｐは露出シェル部材の容積熱容量であり、厚さは露出シェル部材の
厚さを示す。）露出シェル部材の厚さがより大きくなると、複合構造または金型の構造剛性がよ
り大きくなるが、単位面積あたりの熱容量もまた増加する。露出シェル部材の所
望の厚さは、硬化性成形材料と共に変化させてよいことが理解される。いくつか
の硬化性成形材料は、単位面積あたりの比較的大きい熱容量を有していても完全
に硬化できるが、一方で他の硬化性成形材料は単位面積あたりの高い熱容量を有
する材料に対してより敏感になる。

【００２１】メチル（メタ）アクリレート硬化性成形材料のために使用される金型では、露
出シェル部材は、約１４，５００Ｊ／Ｋ-ｍ²、好ましくは約８０００Ｊ／Ｋ-ｍ² 未満、より好ましくは約６０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満、さらに好ましくは１４００Ｊ
／Ｋ-ｍ²未満の単位面積あたりの熱容量を有してもよい。一般に、メチル（メタ
）アクリレートを硬化するための本発明の金型は、上方のシェルの全体の厚さ、
つまり全ての層の厚さの合計が、約０．１ｍｍから約１．５ｍｍであることが好
ましい。より好適な態様では、露出シェル材料用に２つのプライシェルを使用す
ることができ、全体の厚さが約０．２ｍｍから約０．８ｍｍである。

【００２２】遮断シェル部材（または第２のシェル部材）は、露出シェル部材の反対側にあ
るコアの開口セルを覆う連続的な層である。遮断シェル部材は、下側で押しつぶ
されることからセルを守るであろう任意の材料であってよい。

【００２３】遮断シェル部材は、材料からなる１以上の層またはピースを備えることができ
る。遮断シェル部材および遮断シェル部材を構成する材料の厚さは重要ではない
。遮断シェル部材の厚さは、ハニカムコアを保護し、構造剛性に寄与し、さらに
金型の重量に寄与する。一般的に、下部シェルの全体の厚さ、つまり全ての層の
合計は、少なくとも０．１ｍｍ、より好適には少なくとも０．２ｍｍであること
が好ましい。

【００２４】複合構造がハニカムからなる複数層を有するコアを含む場合、各々の層を互い
に直接接合させるか、表面加工層を向かい合わせて各表面加工層を互いに結合さ
せるかしてよい。

【００２５】さらに、本発明の金型を構成するために使用される複合構造物の数は、本発明
の目的を達成する限り変化させてよいことが分かる。

【００２６】成形金型は種々の技術によって形成することができる。成形金型は、個々の複
合構造の組み立ての間または後に形成することができる。通常の金型製造技術は
、機械加工、真空成形、減圧バッグ、オートクレーブ加工、圧縮成形など、また
は１つ以上のこれらの技術と他の技術との組み合わせを含む。いくつかの通常の
金型製造技術は、ＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅ
ｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（２ｎｄＥｄ．，ＪｏｈｎＷｉｌ
ｅｙ＆Ｓｏｎｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ）（”ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ”）ｖｏｌ．１
４，３８２頁、ｖｏｌ．７，７５３頁およびｖｏｌ．１６，８１０〜８１１頁に
記載されている。

【００２７】例えば、成形金型は、組み合わせた複合構造の複数層を互いに結合してブロッ
クを形成し、次いでそのブロックを機械加工して所望の形状にすることにより構
成することができる。組み合わせた複合構造は、慣用の接着剤によって結合させ
ることができる。接着剤は、例えば、シェル部材とハニカムコアとの結合に使用
した上述のリストから選択される接着剤と同じであっても、違っていてもよい。
別法として、ハニカムコアを積層して、互いを上部シェル部材および遮断シェル
部材がブロックの外面のみに置かれるように結合させてもよい。次いで、上述の
ように、機械加工した表面を離型材料で覆い、滑らかな表面を形成することがで
きる。積層に関するさらに詳しい記載は、ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａ
ｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ，ｖｏｌ．７，７４
６〜７５３頁に見られる。

【００２８】別法として、成形技術、好ましくは真空成形によって成形金型を製造すること
ができる。一般的な工程は、予め作成された複合構造の部材を非硬化樹脂を用い
てコーティングする工程と、所望の形状の周りに被覆された全ての部材を置く工
程と、正確な形状に縮小するまでそれらを吸引する工程と、例えば加熱によって
樹脂を硬化させて形状に合わせる工程とを含む。

【００２９】図１は、シート材料の形成に使用することができる本発明の金型の断面図を示
すものである。金型１０は、ハニカムコア１を備える複合構造８を含む。コアの
開口面は、下方の表面シート５を含む遮断シェル部材２および上方の表面シート
５ａを含む露出シェル部材２ａによって覆われており、その際、表面シートは繊
維充填強化樹脂性材料からなるシートである。露出シェル部材は、金型によって
納められる硬化成形材料（不図示）に曝される露出面６を含む。さらに、露出シ
ェル部材は、露出面６の上に剥離層３を含む。必要に応じて、金型１０の内部に
液体硬化性材料を保持するためにガスケット４を金型に置く。

【００３０】図２は、非線形成形品を形成するために使用することができる、積層によって
構成される本発明の金型の断面図である。成形金型２０のコアは、ハニカム材料
２１ａ、２１ｂおよび２１ｃの数個の層から構成される。図１の金型１０と同様
に、下方に表面シート２５を含む遮断シェル部材２２と、露出シェル材料の露出
面２６の上方に表面シート２５ａおよび剥離層２３を含む露出シェル部材２２ａ
と、必要に応じて金型２０の内部に液体硬化性材料を保持するためのガスケット
２４とがある。上述したように、ハニカムの層は上方および下方の表面シート（
不図示）に個々に面する。

【００３１】図３は、真空成形によって構成される本発明の他の成形金型の断面図である。
成形金型３０は、ハニカムコア３１、下方の表面シート３５を含む遮断シェル部
材３２、上方の表面シート３５ａを含む露出シェル部材３２ａ、露出シェル部材
３２ａの露出面３６上にある剥離層３３、および必要に応じて金型３０の内部に
液体硬化性材料を保持するためのガスケット３４を含む。剥離層３３は、好まし
くは、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕ
ｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙから入手可能）などのポリ（ビニル）フルオリド
材料であり、それを金型の組み立てに先だって熱成形する。金型は、露出シェル
部材３２ａとハニカムコア３１との間の空間３９に別の樹脂を含んでもよい。

【００３２】剥離層は、露出した表面シート１２ａ、２２ａ、３２ａ部分と一体化してもよ
い。化学的硬化性成形材料の添加のちょうど前に分離剥離フィルムを追加するこ
とも可能である。一般に、このことは、波形コアを介して上方のシェルから下方
のシェルに小さなホールまたはチャネルを金型に設けることによって達成される
。チャネルの下方のシェル側から真空装置で吸引し、上方のシェル表面に剥離フ
ィルムを引き込むことができる。

【００３３】図示されたガスケット４、２４、３４は、シーリング方法の他の形態によって
置き換えることもできる。通常使用されるシーリング方法としては、例えば、上
部部材面の周囲に対してシリコーンラバーなどの樹脂を置く工程と、少なくとも
１つの上部部材の周囲にキャビティを用意する工程と、キャビティに液体硬化性
材料を充填し、それによりシールを得る工程とを有する。

【００３４】対向したハニカム構造を用いることで、構造的支持体を追加することなしに自
己支持型の金型が得られる。これに縛られることを望まないが、対向したハニカ
ム構造においては、対向面が曲げ荷重（一方は圧縮され、他方は引張りを受ける
）または軸方向荷重（引張り圧縮）を受けると考えられ、またコアが剪断荷重を
受け、剪断剛性を与え、さらに表面加工面を安定化させると考えられる。その結
果、可能な限り高い、重量対剛性比および重量対強度比を持つ極めて軽量な構造
が得られる。本発明の金型は軽量であるために、従来の金型よりも使用が容易で
ある。さらに、このような金型は安価に製造されるので、何度も交換可能であり
、また使い捨て金型としてさえも使用可能である。

【００３５】本発明の金型と共に使用することができる硬化性成形材料は、化学的に硬化性
である系を含む。適当な系の一例としては、ビニル化合物、特にアクリル；ポリ
エステル、ウレタン；エポキシ；ノボラック類（ｎｏｖｏｌａｃｓは「ｎｏｖｏ
ｌａｋ」としても公知である）を含むフェノール；ウレア樹脂を含むアミノ樹脂
などの重合性のおよび／または架橋性の系が挙げられる。好適な硬化性組成物と
しては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびアクリル樹脂が挙げら
れる。

【００３６】本発明に有用なエポキシ樹脂は、ある程度の反応性を有するエポキシ基をベー
スとしたものが挙げられる。そのような材料は、ビスフェノールＡ型、ビスフェ
ノールＦ型、フェノールノボラック型、脂環式エポキシ、ハロゲン化エポキシお
よび脂環式エポキシ樹脂からなる樹脂が挙げられる。

【００３７】本発明に有用な不飽和ポリエステルは、炭素鎖における二重結合または三重結
合の存在に基づいて反応性であるものが挙げられる。不飽和ポリエステル樹脂は
モル量の不飽和および飽和二塩基酸または無水物とグリコールとの反応によって
生成される。次いで、不飽和部位をポリエステル鎖の架橋に使用し、スチレンな
どのモノマーを含むビニルを経て、熱硬化性のプラスチック状態にできる。

【００３８】本発明に有用なアクリル樹脂は、特に限定されるものではないが、種々の慣用
のアクリルモノマー、アクリル部分重合ポリマー、アクリル成分との共重合する
ための他のビニルモノマーおよびビニル部分重合ポリマーを含有する。（メタ）
アクリルエステルが好適である。「（メタ）アクリル」および「（メタ）アクリ
レート」という用語は、「アクリルおよび／またはメタクリル」および「アクリ
レートおよび／またはメタクリレート」をそれぞれ意味する。（メタ）アクリル
酸エステルの例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリ
レート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレー
ト、ベンジル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどが挙
げられる。

【００３９】硬化性成形材料は、フィラーおよび添加材などの他の材料を含んでもよい。フ
ィラーの例としては、酸化アルミニウム三水和物、酸化アルミニウム一水和物、
バイヤー水和物（Bayer hydrate）、シリカ、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、および硫酸バリウムが挙げられる。他の添加剤の例としては、当業者に公
知であるように、顔料、染料、難燃剤、剥離剤、流動化剤、粘度調整剤、硬化剤
、抗酸化剤などが挙げられる。好適な硬化性成形材料は、フィラーとして酸化ア
ルミニウム三水和物を有するポリ（メチルメタクリレート）樹脂を含むアクリル
系材料であり、固体表面材料を形成するのに適当である。このような成形材料は
、例えば米国特許第３，８４７，８６５号および第４，０８５，２４６号に記載
されている。

【００４０】硬化性成形材料の粘度は、多くの場合、硬化材料の成形材料および最終用途に
よって決まる。硬化性成形材料の粘度は、硬化性成形材料が金型空間に充填可能
でなければならない。

【００４１】本発明の金型を使用する硬化製品を製造するための方法は、（ａ）金型に化学
的硬化性成形材料を置く工程と、（ｂ）成形材料または金型に熱を加えることな
く成形材料を硬化させる工程と、（ｃ）金型から硬化製品を取り出す工程とを有
する。

【００４２】一般に、化学的硬化性成形材料の成分は、成形材料を金型の上または中に置く
工程よりも前に互いに混合される。それらがあまりにも前もって混合された場合
は、重要な硬化は周囲への著しい熱損失が起こるであろう。すなわち、金型に材
料を搬送することが困難となる。硬化製品の物理的性質にも有害な影響を与える
。混合は、任意の慣用の方法、および当業界で公知の混合方法によって達成する
ことができる。

【００４３】混合された成形材料は、次いで、本発明の金型の上または中に置かれる。搬送
のいかなるシステムであっても搬送工程に使用することができる。適当な方法の
例としては、射出成形、押出成形でのように、流し込み、キャスティング、およ
び当業界において公知である他のものが挙げられる。充填されたアクリル系硬化
性成形材料から成形品を形成するのに有用である２つの方法は、米国特許第３，
４８８，２４６号および第３，６４２，９７５号に記載されている。

【００４４】本発明の金型に硬化性成形材料を搬送した後、成形材料を硬化させる。硬化工
程の前または間のいずれも金型に熱を加えない。断熱に近い条件下で反応を促進
させる。このことにより、迅速な硬化および完全な硬化が得られる。硬化製品の
最終的な特性は、一般にシステム内の残留モノマーの量によって悪影響を受ける
ので、該残留モノマーの量を最小に維持することが望ましい。

【００４５】硬化後、硬化製品は金型から取り出される。製品は剥離層のために金型に付着
しない。

【００４６】実施例以降の実施例は本発明を例示するものであり、限定を意味するものではない。
（実施例１）本実施例は、セルキャスティングシートのための金型を例示するものである。
金型を製造するために使用した材料は、Ｍ．Ｃ．ＧｉｌｌＣｏｒｐ（ＥｌＭ
ｏｎｔｅ，ＣＡ）製の複合サンドイッチ４１２２Ａ１であった。複合サンドイッ
チは、３．０ｌｂ／ｆｔ³（０．０４８ｇ／ｍｌ）の密度および０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）のセル直径を有するＮｏｍｅｘ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．
ｄｕＰｏｎｔＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔ
ｏｎ，ＤＥ）からなる厚さ１インチ（２．５４ｃｍ）のハニカムコアを有する
。ハニカムコアとサンドイッチを形成する上方および下方の表面シートは、フェ
ノール樹脂を含浸させた２プライのガラス繊維織布であった。１．５ミル（３８
．１ミクロン）厚さのポリ（ビニル）アルコールフィルムからなる剥離層を真空
装置によって上方のシェルに適用した。上方の表面シートおよび剥離層を含む露
出シェル部材の単位面積あたりの熱容量は、１，４７２Ｊ／°Ｋ-ｍ²であった。

【００４７】金型を組み立てるために１ｍ×２ｍ寸法のサンドイッチシートを使用した。硬
化性成形材料を含むために、高さ１．２７ｃｍの木製ブロックをそれぞれの側面
の長さに沿って置いた。１．５ミル（３．８１ミクロン）厚さのポリ（ビニル）
アルコールフィルムからなる剥離層を、構造体を覆って置き、そして真空装置で
吸引した。次いで、ポリ（ビニル）アルコールフィルムからなる第２のシートで
覆われ、さらにサンドイッチ材料からなる１ｍ×２ｍの第２のシートで覆われた
構造体に硬化性成形材料を注入した。

【００４８】（実施例２）本実施例は、セルキャスティング成型品のための成形金型を例示するものであ
る。実施例１に記載された複合サンドイッチ材料からなる１０枚のシートを積層
し、各層の間にシアノアクリレート接着剤を用い、その接着剤が硬化するまでハ
イドロリック（hydrolic）圧縮プレスに軽く圧力をかけることによって互いに接
着させた。使用したシアノアクリレート接着剤は、中程度の粘度を有する本格的
な品質の「ＳｕｐｅｒＪｅｔ」であり、ＧｏｌｄｂｅｒｇＭｏｄｅｌｓ，Ｉ
ｎｃ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）から入手可能である。得られたブロックを機械加
工し、キャスティングの形状表面を形成する。露出したコアＮｏｍｅｘ（登録商
標）セルは、ガラス繊維およびエポキシ樹脂（Ｈａｐｃｏ．，Ｉｎｃ（Ｈａｎｏ
ｖｅｒ，ＭＡ）製）の予備混合物Ｈａｐｒｅｚｚ３７４４をを用いて表面仕上げ
し、およそ０．０６２５インチ（０．１６ｃｍ）の厚さにした。この層は、使用
においてセルが破損しないような構造剛性を付与する。次いで、ガラス繊維表面
を、剥離面として働くシリコーンゴムからなる０．２５インチ（０．６３５ｃｍ
）の厚さの層と一緒に鋳造した。上方の表面シートおよび剥離層を含む露出シェ
ル部材の単位面積当たりの熱容量は、１３，９７０Ｊ／°Ｋ-ｍ²であった。

【００４９】（実施例３）本実施例は、キャスティングベルトとして使用される金型を例示するものであ
る。本実施例では、実施例１に記載した複合サンドイッチ構造体をコンベヤーベ
ルト上のコンベヤースライドプレートとして使用する。コンベヤーベルトは、Ｔ
ｅｆｌｏｎ（登録商標）を含浸させた２４インチ（６１ｃｍ）の導電性ベルトで
あり、ＭｃＭａｓｔｅｒＣａｒｒ（ＮｅｗＢｒｕｎｓｗｉｃｋ、ＮＪ）製で
ある。スライドプレートは、２４×１０インチ（６１×２５４ｃｍ）である。コ
ンベヤーベルトを連続してスライドさせるために、８インチ（２０．３ｃｍ）直
径の滑車を使用する。

【００５０】非含浸のベルトを使用する場合は、ポリ（ビニル）アルコールフィルムの層を
ベルトの上部および底部に連続的に供給して剥離層を形成してもよい。

【００５１】（実施例４）本実施例は、化学的硬化性成形材料の硬化における本発明の金型の使用に関す
るものである。使用した硬化性成形材料は、米国特許第３，８４７，８６５号に
記載されたような充填材入りポリメチルメタクリレート成形材料であった。使用
した金型は、実施例１に記載したものであった。比較（従来技術）のキャスティ
ング金型は、実施例１に記載したように製造したが、ＳｐａｌｄｉｎｇＦｉｂ
ｅｒ（Ｔｏｎａｗａｎｄａ、ＮＹ）製の０．２５インチ（０．６４ｃｍ）厚さの
フェノール製ガラス繊維強化回路基板材料（フェノール樹脂を含浸させたガラス
繊維織布）を使用した。

【００５２】硬化性アクリル成形材料を各々の金型に注入し、そしていかなる加熱なしにお
よそ１５分間にわたって反応させた。次いで、硬化材料を金型から取り出し、残
留モノマーの量を後述の試験にしたがって測定した。

【００５３】残留モノマーの測定１．サンプルを低温凍結粉砕して微粉末にした。２．１．０００ｇ（＋／−０．０００２）の粉砕サンプルを標識されたスクリュ
ーキャップの小瓶中で秤量した。３．５ｍｌのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を小瓶に加えた。小瓶を次いでスク
リューキャップで密閉した。４．サンプルの小瓶を２時間にわたって往復シェーカーに置いた。５．抽出後、サンプルをステンレス製フィルタで濾過した。濾過した溶液を直接
、オートサンプラーの小瓶（２ｍｌ）に入れた。オートサンプラーの小瓶をキャ
ップし、クリンプし、標識した。６．１０マイクロリットルのサンプルを、ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄ（Ｗ
ｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）から入手可能なＨＰ５８９０ガスクロマトグラフィ
ユニット（Ｃｈｅｍｓｔａｔｉｏｎソフトウェアを使用する）に入れた。

【００５４】ＧＣ条件：カラム：Ｊ＆ＷＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，３０ｍ×０．５３ｍｍＤＢ−ｗａｘ、フィルムの厚さ１マイクロメートル初期温度：５０℃ 初期時間：６分上昇速度１：１０℃／分最終温度：１７０℃ 最終時間：２分注入温度：２００℃ ＦＩＤ温度：２５０℃ ヘリウム流速：１０ｐｓｉで１２．５ｍｌ／分注入体積：１．０ミクロリットルソフトウェアによって得られたピーク面積を残留モノマーの計算に使用した。
結果を以降に示す。

【００５５】金型質量上方のシェル部材の残留モノマー単位面積あたり熱容量実施例１５．３７１４７２０．５比較の金型１９．０５１７，３００１．２質量は、Ｋｇ単位である。単位面積あたりの熱容量は、Ｊ／°Ｋ-ｍ²単位である。残留モノマーは、重量％単位である。

【００５６】（実施例５）実施例１の金型および０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）厚さのフェノール樹
脂ガラス繊維から製造した比較（従来技術）の金型についてＲ値を計算した。計
算は、Ｙｏｕｎｄ，ＨｕｇｈＤ．，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｈｙｓｉ
ｃｓ，４３４頁、式１５〜２５（第８版、Ａｄｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕ
ｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．）に記載されたように実施した。実施例１の金型に関
するＲ値は、０．３５４ｍ²-°Ｋ／Ｗであった。ガラス繊維金型に関するＲ値は
、０．０１５ｍ²-°Ｋ／Ｗであった。

【００５７】もちろん、広範囲の変更および変形をして上述の好適な実施態様にすることが
できることは理解されるべきである。それ故、前述の詳細な説明は、限定ではな
く例示としてみなされるべきであり、また前述の特許請求の範囲は、全て同等の
ものを含み、本発明の範囲を定めることを意図するものとして理解されるべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】シート金型の断面図である。

【図２】表面加工ハニカム構造体からなる積層プライを含む成形金型の断面図である。

【図３】真空成形によって製造された成形金型の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマスルッセルアンソニーアメリカ合衆国 14216 ニューヨーク州バッファローカムデンアベニュー 28 Ｆターム(参考） 4F202 AA21 AG01 AJ04 AJ05 AJ08 AJ09 AJ10 AJ11 AJ13 CA01 CA09 CA11 CD01 CD30 CK41 CK90

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学的硬化性成形材料のための金型であって、硬化反応の間、硬化性成形材料に曝される表面を有する第１のシェル部材と、
第２のシェル部材と、前記第１および第２のシェル部材の間に介在するハニカム
コアとを備える複合構造を有し、前記複合構造が少なくとも約０．１９ｍ²-°Ｋ／Ｗの熱抵抗を有し、および前
記第１のシェル部材が硬化反応から著しい量の熱を吸収しないことを特徴とする
金型。
【請求項２】前記硬化性成形材料がメチル（メタ）アクリレートを含み、
および前記第１のシェル部材が約１４，５００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満の単位面積あたり
の熱容量を有することを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約８
０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２に記載の金型。
【請求項４】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約６
０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２に記載の金型。
【請求項５】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約１
４００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２に記載の金型。
【請求項６】前記第１のシェル部材が露出面を有する表面シートを含み、
および少なくとも前記露出面上に離型材料をさらに備えることを特徴とする請求
項１に記載の金型。
【請求項７】前記第１のシェル部材が離型材料を含むことを特徴とする請
求項１に記載の金型。
【請求項８】前記金型が化学的硬化性成形材料のセルキャスティングのた
めに使用されることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項９】前記金型が化学的硬化性成形材料を連続的にキャスティング
してシートとするための可動ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の金
型。
【請求項１０】前記第１のシェル部材が約０．１ｍｍから約１．５ｍｍの
厚さを有し、および前記コア部材が約０．５ｃｍから約３．８１ｃｍの厚さを有
することを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項１１】前記コアが約３８ｍｍ未満のセルサイズを有することを特
徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項１２】前記第１のシェル部材が織布または不織布ポリアラミド、
織布または不織布ガラス繊維、エポキシ樹脂を含浸させた織布または不織布ポリ
アラミド、フェノール樹脂を含浸させた織布または不織布ポリアラミド、エポキ
シ樹脂を含浸させた織布または不織布ガラス繊維、あるいはフェノール樹脂を含
浸させた織布または不織布ガラス繊維、またはこれらの組み合わせから選択され
る材料からなることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項１３】前記ハニカムコアがポリアラミド、クラフト紙またはこれ
らの組み合わせから選択される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の金
型。
【請求項１４】前記剥離面がシリコーン、シリコーンゴム、ポリエチレン
、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、Ｐ
ＥＴおよびフルオロポリマーから選択される材料からなる層を有することを特徴
とする請求項２に記載の金型。
【請求項１５】硬化製品の製造方法であって、（ａ）硬化反応の間、硬化性成形材料に曝される面を有する第１のシェル部
材と、第２のシェル部材と、前記第１および第２のシェル部材の間に介在するハ
ニカムコアとを含む複合構造を有し、該複合構造が少なくとも０．１９ｍ²-°Ｋ
／Ｗの熱抵抗を有し、および前記第１のシェル部材が硬化反応から著しい量の熱
を吸収しない金型に、化学的硬化性成形材料を置く工程と、（ｂ）前記成形材料または前記金型に熱を加えることなしに、前記成形材料
を硬化させる工程と、（ｃ）前記金型から硬化製品を取り出す工程とを有することを特徴とする製造方法。
【請求項１６】前記硬化性成形材料がメチル（メタ）アクリレートを含み
、および前記第１のシェル部材が約１４，５００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満の単位面積あた
りの熱容量を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約
８０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約
６０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】前記第１のシェル部材の前記単位面積あたりの熱容量が約
１４００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】前記金型が化学的硬化性成形材料のセルキャスティングの
ために使用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】前記金型が化学的硬化性成形材料を連続的にキャスティン
グしてシートとするための可動ベルトであることを特徴とする請求項１５に記載
の方法。
【請求項２２】前記第１のシェル部材が約０．１ｍｍから約１．５ｍｍの
厚さを有し、および前記コア部材が約０．５ｃｍから約３．８１ｃｍの厚さを有
することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】前記コアが約３８ｍｍ未満のセルサイズを有することを特
徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】前記第１のシェル部材が織布または不織布ポリアラミド、
織布または不織布ガラス繊維、エポキシ樹脂を含浸させた織布または不織布ポリ
アラミド、フェノール樹脂を含浸させた織布または不織布ポリアラミド、エポキ
シ樹脂を含浸させた織布または不織布ガラス繊維、あるいはフェノール樹脂を含
浸させた織布または不織布ガラス繊維、またはこれらの組み合わせから選択され
る材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】前記ハニカムコアがポリアラミド、クラフト紙またはこれ
らの組み合わせから選択される材料を含むことを特徴とする請求項１５に記載の
方法。
【請求項２６】前記剥離面がシリコーン、シリコーンゴム、ポリエチレン
、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、Ｐ
ＥＴおよびフルオロポリマーから選択される材料からなる層を有することを特徴
とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】化学的硬化に向けて本質的に断熱環境を提供するための方
法であって、硬化反応の間、硬化性の成形材料に曝される面を持つ第１の露出シェル部材と
、遮断シェル部材と、前記第１の露出シェル部材と前記遮断シェル部材との間に
介在するハニカムコアとを有する金型を提供する工程を有し前記金型が少なくとも０．１９ｍ²-°Ｋ／Ｗの熱抵抗を有し、および前記第１
の露出シェル部材が硬化反応から著しい量の熱を吸収しないことを特徴とする方
法。
【請求項２８】前記硬化性成形材料がメチル（メタ）アクリレートを含み
、および前記第１の露出シェル部材が約１４，５００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満の単位面積
あたりの熱容量を有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】前記第１の露出シェル部材の前記単位面積あたりの熱容量
が約８０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】前記第１の露出シェル部材の前記単位面積あたりの熱容量
が約６０００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】前記第１の露出シェル部材の前記単位面積あたりの熱容量
が約１４００Ｊ／Ｋ-ｍ²未満であることを特徴とする請求項２８に記載の金型。
【請求項３２】前記金型が成形金型であることを特徴とする請求項２７に
記載の方法。
【請求項３３】前記成形金型は、前記第１の露出シェル部材および第１のハニカムコアを含む第１の複合プライ
と、最後のハニカムコアおよび最後の遮断シェル部材を含む最後の複合プライとを
含み、前記第１の複合プライは、前記第１の遮断シェル部材が前記最後の露出シェル
部材に隣接するように前記最後の複合プライに隣接して積層され、前記積層された複合プライが開口形状を限定することを特徴とする請求項３２
に記載の方法。
【請求項３４】前記成形金型が前記第１の複合プライと前記最後の複合プ
ライとの間に少なくとも１つの追加のプライをさらに含み、前記追加のプライが
少なくとも１つの追加のハニカムコアを含むことを特徴とする請求項３３に記載
の方法。
【請求項３５】前記追加のプライが前記追加のハニカムコアに隣接する少
なくとも１つのシェル部材をさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の方
法。
【請求項３６】前記成形金型の前記積層されたプライが接着剤で互いに接
続されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】前記第１の露出シェル部材が織布または不織布ポリアラミ
ド、織布または不織布ガラス繊維、エポキシ樹脂を含浸させた織布または不織布
ポリアラミド、フェノール樹脂を含浸させた織布または不織布ポリアラミド、エ
ポキシ樹脂を含浸させた織布または不織布ガラス繊維、あるいはフェノール樹脂
を含浸させた織布または不織布ガラス繊維、またはこれらの組み合わせから選択
される材料を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】前記金型が減圧バッグ、真空成形、オートクレーブ処理、
圧縮成形またはこれらの組み合わせによって製造されることを特徴とする請求項
３３に記載の方法。
【請求項３９】前記露出シェル部材の前記露出面が剥離面を有することを
特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】前記剥離面がシリコーン、シリコーンゴム、ポリエチレン
、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、Ｐ
ＥＴおよびフルオロポリマーから選択される材料からなる層を含むことを特徴と
する請求項３９に記載の方法。