JP2005153266A - Reaction injection mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応射出成形用型に関する。更に詳しくは、ボイド、未充填などの欠陥を抑制しながら成形品を製造できる反応射出成形用型に関する。 The present invention relates to a reaction injection mold. More specifically, the present invention relates to a reaction injection mold that can manufacture a molded product while suppressing defects such as voids and unfilled.
ノルボルネン系モノマーとメタセシス重合触媒からなる原料液を混合し、凸型及び凹型で構成される型へ射出し成形品を得る反応射出(RIM)成形法は、従来から良く知られている。例えば、ノルボルネン系モノマーとしてジシクロペンタジエンを用いたRIM成形法で家庭合併処理浄化槽の外槽が成形されている。このような反応射出成形に用いられる型は通常スプール部、ランナー部及びゲート部と呼ばれる反応導入部が形成される。そして、ミキシングヘッドで混合された混合液が、順次スプール部、ランナー部及びゲート部を経て、キャビティ内に圧入される。スプール部、ランナー部及びゲート部の構造については混合液の未充填箇所が生じないように、従来、種々検討されている。例えば、特許文献では、直管形状のゲート部に代えてフィルム形状のゲートを備える反応射出成形用型が提案されている。また、特許文献2ではフィルムゲートを扁平フィルム状とし、かつ、中央部で狭く、端部で広くなる反応射出成形用型が提案されている。しかし、従来の方法では型温度や型締め圧の変動によりゲート開口部の厚みが変化しても、それ応じてゲート開口部を調整するのは困難であり、またゲート開口部を調節するためにはゲート部を削り落とし又は肉盛りするなどで対応したが、その調整の方法ではその部位を削り込むという作業を繰り返さなければならず、決して容易な作業ではなかった。
本発明の課題は、ゲート開口部を容易に調整することができ、型内への注入圧及び混合液の流れを制御し、ボイド、未充填などの不具合を防ぐことができる反応射出成形用型を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a reaction injection mold in which the gate opening can be easily adjusted, the injection pressure into the mold and the flow of the mixed liquid are controlled, and defects such as voids and unfilling can be prevented. The purpose is to provide.
上記課題を達成する為、混合液導入部の構造を種々検討した結果、ゲート部を入れ子構造することが効果的であることを見出した。
すなわち、本発明は次のものに関する。
(1) ノルボルネン系モノマーとメタセシス重合触媒からなる原料液を混合し、得られた混合液を反応射出成形用型に注入するためのゲート部を入れ子構造とし、ゲート開口部の形状又は厚みを調整することができるようにしてなる反応射出成形用型。
(2) 入れ子構造が分割構造であることを特徴とした項(1)記載の反応射出成形用型。
(3) 入れ子構造と型ゲート部の間にスペーサーを挟み、ゲート開口部の厚みを調整できるようにしてなる項(1)又は項(2)記載の反応射出成形用型。
(4) スペーサーが弾性体である項(3)記載の反応射出成形用型。
(5) 弾性体がスプリングである項(4)記載の反応射出成形用型。
As a result of various studies on the structure of the mixed liquid introduction part in order to achieve the above-mentioned problem, it has been found that it is effective to nest the gate part.
That is, the present invention relates to the following.
(1) Mix the raw material liquid consisting of norbornene monomer and metathesis polymerization catalyst, and adjust the shape or thickness of the gate opening by nesting the gate part for injecting the resulting liquid mixture into the reaction injection mold. A mold for reaction injection molding which can be made.
(2) The reaction injection mold according to item (1), wherein the nesting structure is a divided structure.
(3) The reaction injection molding die according to item (1) or (2), wherein a spacer is sandwiched between the nested structure and the die gate portion so that the thickness of the gate opening can be adjusted.
(4) The reaction injection mold according to item (3), wherein the spacer is an elastic body.
(5) The reaction injection mold according to item (4), wherein the elastic body is a spring.
本発明の反応射出用型を用いることで、ゲート開口部を容易に調整することができ、ジシクロペンタジエン等のノルボルネン系モノマーから成形欠陥の無い成形品を容易に製造することができる。 By using the reaction injection mold of the present invention, the gate opening can be easily adjusted, and a molded product having no molding defects can be easily produced from a norbornene monomer such as dicyclopentadiene.
以下、図面を参照しながら本発明を具体的に説明する。
図1は本発明に係る一対の反応射出成形用型の外観斜視図である。この反応射出成形用型が型締めされ、複数の原料液が加圧下でミキシングヘッドにより混合され、その混合液が凸型1と凹型2のキャビティ内に射出され反応硬化することで成形品が得られる。使用する型の材質は、通常、金属型を使用するが、合成樹脂、木材など使用することができる。型温は混合液の活性により適宜決定されるが、好ましくは20〜100℃、さらに好ましくは35〜85℃である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view of a pair of reaction injection molds according to the present invention. The reaction injection mold is clamped, a plurality of raw material liquids are mixed by a mixing head under pressure, and the mixed liquid is injected into the cavities of the
図2は本発明に係る一対の反応射出成形用型の凹型から凸型を見た正面図である。注入部は型の下方部にゲート部3が形成され更には、その下方部にランナー部4及びスプール部5が略T字状に形成される構造である。ここで、ゲート部3を型の下方部に配置するのは、エアやガスをキャビティ内上方に逃がし、ボイド等を発生させない為である。
FIG. 2 is a front view of the convex mold viewed from the concave mold of the pair of reaction injection molds according to the present invention. The injection part has a structure in which the
混合液の注入時間は、成形材料の特性上10〜50秒、好ましくは30〜40秒である。注入時間が長すぎると材料が注入中に硬化し未充填箇所が発生し、また短すぎるとエアを巻き込み易いからである。 The injection time of the mixed solution is 10 to 50 seconds, preferably 30 to 40 seconds, due to the characteristics of the molding material. This is because if the injection time is too long, the material hardens during the injection and an unfilled portion is generated, and if it is too short, air is easily involved.
スプール部5の断面積は、混合液を圧入させるポンプの能力及び型の強度から決定しており、注入時間に合せ材料の吐出量を選定する。この時、スプール部断面積が小さすぎると型に掛かる圧力が高くなり、その圧力に耐えられるようにするため型強度を上げなければならない。また、スプール部断面積が大きいと材料が無駄になりやすい。従って、射出圧力は1MPa以下、射出速度は5〜15m/s、スプール部の断面積は約100〜300mm2である。
The cross-sectional area of the
ランナー部4の長さは、成形物の大きさに依存するが、スプール部の幅の10〜100倍程度ある。ランナー部における混合液流に直角な断面積は、スプール部断面積のおよそ半分程度に設計する。これは、スプール部を出た混合液がランナー部に垂直に衝突し、T字状に2方向に別れる際、圧力が減衰して流れが乱れるのを抑制するためである。
Although the length of the
本発明に用いる入れ子の材質は、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、ニッケル等の金属、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、シリコーン、ウレタンなどのプラスチックなど制限はないが、入れ子挿入側の型材質と同じ物にするのが好ましい。材質を変えると熱膨張係数が違う為入れ子と挿入溝との間に隙間が空いてしまい混合液が入り込む恐れがあるからである。入れ子の形状及び大きさは該ゲート開口部の形状/又は厚みを調整できるものであれば制限はなく、型ゲート部に合わせて適宜決定されるが、一般的には、断面形状が正方形、長方形、台形等であり、幅5〜50mm、厚さ1〜30mm、長さ100〜3000mm、好ましくは幅10〜20mm、厚さ3〜10mm、長さ200〜1500mmである。入れ子の長さは製品となる部分のキャビティの長さと同等にすることが好ましく、入れ子の厚さは連続的/又は段階的に可変させてもかまわない。上記入れ子は、ゲート部長さに合わせて複数の入れ子を組合せることができる。部分的に入れ子を交換できることで、より微調整が可能だからである。入れ子の本数は通常1〜10本であるのが好ましく、夫々の形状/又は厚みは適宜決定することができる。さらに、入れ子と型の間にスペーサーを挿入し、そのスペーサーの厚みを変えることでゲート開口部の厚さを変えることができる。また、スペーサーとして弾性体やスプリングを用いることもできる。ボルトなどで入れ子を締め込む、或いは緩めるだけでその弾性力によりゲートの厚みを調整することができるからである。 The material of the nesting used in the present invention is not limited, such as metal such as aluminum, stainless steel, iron, copper, nickel, fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, plastic such as silicone, urethane, etc. The same thing is preferable. This is because, if the material is changed, the coefficient of thermal expansion is different, so that a gap is formed between the insert and the insertion groove, and the mixed solution may enter. The shape and size of the nesting are not limited as long as the shape / or thickness of the gate opening can be adjusted, and are appropriately determined according to the mold gate, but generally the cross-sectional shape is square or rectangular. A trapezoid, etc., having a width of 5 to 50 mm, a thickness of 1 to 30 mm, and a length of 100 to 3000 mm, preferably a width of 10 to 20 mm, a thickness of 3 to 10 mm, and a length of 200 to 1500 mm. The length of the nesting is preferably equal to the length of the cavity of the product part, and the thickness of the nesting may be varied continuously / stepwise. The nesting can be combined with a plurality of nestings in accordance with the gate length. This is because it is possible to make fine adjustments by exchanging the nesting partly. It is preferable that the number of nestings is usually 1 to 10, and the shape / thickness of each can be determined as appropriate. Furthermore, the thickness of the gate opening can be changed by inserting a spacer between the insert and the mold and changing the thickness of the spacer. An elastic body or a spring can also be used as the spacer. This is because the thickness of the gate can be adjusted by the elastic force simply by tightening or loosening the insert with a bolt or the like.
本発明において使用されるノルボルネン系モノマーは、メタセシス重合性触媒の存在下に重合反応を行うことにより、成形品を得るものである。そのノルボルネン類としては、 ノルボルネン、ノルボルナジエン、メチルノルボルネン、ジメチルノルボルネン、エチルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ブチルノルボルネン、5−アセチル−2−ノルボルネン、ジメチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシレート、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド、5−ノルボルネン−2−カルボニトリル、5−ノルボルネン−2−カルボキシアルデヒド、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸モノメチルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸ジメチルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸ジエチルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸ジ−n−ブチルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸ジシクロヘキシルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸ジベンジルエステル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、3,6ーエポキシー1,2,3,6ーテトラヒドロフタル酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−ノルボルネン−2−メタノール、6−トリエトキシシリル−2−ノルボルネン、5−ノルボルネン−2−オールなどの二環ノルボルネン、ジシクロペンタジエン(シクロペンタジエンの二量体)、ジヒドロジシクロペンタジエン、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、などの三環ノルボルネン、テトラシクロドデセン、メチルテトラシクロドデセン、ジメチルシクロテトラドデセンなどの四環ノルボルネン、トリシクロペンタジエン(シクロペンタジエンの三量体)、テトラシクロペンタジエン(シクロペンタジエンの四量体)などの五環以上のノルボルネンが挙げられる。以上の化合物は、単独で、または複数の併用でもかまわない。
ノルボルネン系モノマーは、特にコストの面より、ジシクロペンタジエンを用いることが好ましい。
The norbornene-based monomer used in the present invention is a product obtained by performing a polymerization reaction in the presence of a metathesis polymerizable catalyst. The norbornenes include norbornene, norbornadiene, methylnorbornene, dimethylnorbornene, ethylnorbornene, ethylidenenorbornene, butylnorbornene, 5-acetyl-2-norbornene, dimethyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylate, N-hydroxy -5-norbornene-2,3-dicarboximide, 5-norbornene-2-carbonitrile, 5-norbornene-2-carboxaldehyde, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid monomethyl ester, 5-norbornene-2, 3-dicarboxylic acid dimethyl ester, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid diethyl ester, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid di-n-butyl ester, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid Acid dicyclohexyl ester, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid dibenzyl ester, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, 3,6-epoxy-1,2,3,6-tetrahydrophthalic acid anhydride, 5 -Bicyclic norbornene such as norbornene-2,3-dicarboxylic acid, 5-norbornene-2-methanol, 6-triethoxysilyl-2-norbornene, 5-norbornene-2-ol, dicyclopentadiene (dimer of cyclopentadiene) ), Dihydrodicyclopentadiene, methyldicyclopentadiene, dimethyldicyclopentadiene, etc., tricyclic norbornene, tetracyclododecene, methyltetracyclododecene, tetracyclic norbornene, such as dimethylcyclotetradodecene, tricyclopentadiene ( Cyclopentadi Emissions of trimer), tetramer tetra cyclopentadiene (cyclopentadiene) and the pentacyclic or more norbornene like. These compounds may be used alone or in combination.
As the norbornene-based monomer, dicyclopentadiene is preferably used from the viewpoint of cost.
本発明において使用されるメタセシス重合性触媒は、ノルボルネン系モノマーの重合が可能なメタセシス重合性触媒であり、シクロオレフィン系化合物の開環重合用触媒として知られているものを使用することができる。具体例として、タングステン、モリブデン、タンタルなどのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、酸化物、有機アンモニウム塩などが挙げられるが、適当な例としては、六塩化タングステン、オキシ四塩化タングステン、酸化タングステン、トリドデシルアンモニウムタングステート、トリ(トリデシル)アンモニウムタングステート、トリオクチルアンモニウムタングステート、などのタングステン化合物;五塩化モリブデン、オキシ三塩化モリブデン、トリドデシルアンモニウムモリブデート、メチルトリカプリルアンモニウムモリブデート、トリ(トリデシル)アンモニウムモリブデートなどのモリブデン化合物;五塩化タンタルなどのタンタル化合物、
本発明において使用される共触媒(活性剤)としては、アルキルアルミニウム、アルキルアルミニウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハライド、アリールオキシアルキルアルミニウムハライド、有機スズ化合物などが挙げられるが、適当な例としては、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、プロピルアルミニウムジクロライド、イソブチルアルミニウムジクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジアイオダイド、ジエチルアルミニウムアイオダイド、プロピルアルミニウムジアイオダイド、テトラブチルスズなどがある。 Examples of the cocatalyst (activator) used in the present invention include alkylaluminum, alkylaluminum halide, alkoxyalkylaluminum halide, aryloxyalkylaluminum halide, and organic tin compound. Suitable examples include triethylaluminum. , Triisobutylaluminum, trioctylaluminum, methylaluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, diethylaluminum chloride, ethylaluminum sesquichloride, propylaluminum dichloride, isobutylaluminum dichloride, methylaluminum sesquibromide, ethylaluminum dibromide, ethylaluminum diiodide , Diethylaluminum iodide, propyla Mini Umm diiodide, there is such as tetra-butyl tin.
上記のメタセシス重合性触媒は、ノルボルネン系モノマーの1モルに対し、通常、約0.01〜50ミリモル、好ましくは0.1〜20ミリモルの範囲で用いられる。また、共触媒(活性剤)は、メタセシス重合性触媒成分の1モルに対して、通常、0.1〜200モル、好ましくは1〜10モルの範囲で用いられる。 The above-mentioned metathesis polymerizable catalyst is usually used in an amount of about 0.01 to 50 mmol, preferably 0.1 to 20 mmol, per 1 mol of the norbornene monomer. The cocatalyst (activator) is generally used in an amount of 0.1 to 200 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1 mol of the metathesis polymerizable catalyst component.
ジシクロペンタジエン含有液を原料液として、重量100kg程度の浄化槽の筐体を製造する場合を例に以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明についてさらに具体的に説明する。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples, taking as an example the case of producing a case of a septic tank weighing about 100 kg using a dicyclopentadiene-containing liquid as a raw material liquid.
(実施例1)
アルミ鋳造製の凸型1とニッケル電鋳の凹型2が型締めした後、2液タイプの原料液が加圧下でミキシングヘッドにより混合され、その混合液を凸型1と凹型2のキャビティ内に射出し反応硬化することで筐体を成形できる。混合液の注入時間は、成形材料の特性上35秒程度で注入する。型温度は凸型が40℃、凹型が80℃である。型の下方部にゲート部3が形成され更には、その下方部にランナー部4及びスプール部5が略T字状に形成される構造である。図3は凸型及び凹型が型締めした後の縦断面図である。図4は、図3A部の拡大図である。凸型に設けられた入れ子装着用の溝3に図5で示す3分割された入れ子7を装着する。入れ子はボルトにより型に固定する。入れ子の長さは夫々500mmとし、3本合わせてゲート部長さと同じ1500mmである。入れ子の幅は夫々10mmである。入れ子の厚さは、中央部の入れ子の厚み(t2)が5mm、両端の入れ子の厚み(t1、t3)が4.5mmである。入れ子の材質はアルミニウムである。図6に入れ子7を型に装着した後の図3A部の拡大図を示す。このように凸型及び凹型で形成されたキャビティーは図7のようになり、そのB−B断面図は図8のようになる。このようにできたゲート開口部8の厚みは中央部厚み(t2’)が約0.5mmであり、両端部厚み(t1’、t3’)が約1.0mmである。
また、スプール部5の断面積S1は約180mm2、ランナー部4の長さは1500mm、断面積S2は100mm2である。上記の型で成形した浄化槽成形品の結果を表1の実施例1に示す。
(Example 1)
After the
Further, the cross-sectional area S1 of the
(比較例1)
中央部の入れ子の厚みが4.7mm、両端の入れ子の厚みが4.2mmである入れ子を用いる以外は、実施例1と同様の方法で成形品を得た。その結果を表1の比較例1に示す。
(Comparative Example 1)
A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that a insert with a thickness of 4.7 mm at the center and a thickness of 4.2 mm at both ends was used. The results are shown in Comparative Example 1 in Table 1.
(比較例2)
中央部の入れ子の厚みが4.7mm、両端の入れ子の厚みが4.5mmである入れ子を用いる以外は、実施例1と同様の方法で成形品を得た。その結果を表1の比較例2に示す。
(Comparative Example 2)
A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that a insert with a thickness of 4.7 mm at the center and a thickness of 4.5 mm at both ends was used. The results are shown in Comparative Example 2 in Table 1.
1:凸型
2:凹型
3:ゲート部
4:ランナー部
5:スプール部
6:凸型1と凹型2のキャビティー
7:入れ子
8:ゲート開口部
9:ランナー開口部
10:スプール開口部
1: Convex type 2: Concave type 3: Gate part 4: Runner part 5: Spool part 6: Cavity of
Claims (5)
The reaction injection mold according to claim 4, wherein the elastic body is a spring.
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