JP2005288772A - Foamed molding, its production method, and its molding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環状オレフィン系樹脂からなる発泡成形体、その製造方法及び成形装置に関する。 The present invention relates to a foamed molded article made of a cyclic olefin-based resin, a production method thereof and a molding apparatus.
従来から、メタセシス重合触媒及び環状オレフィンモノマーを含む反応原液(A液)と、活性化剤及び環状オレフィンモノマーを含む反応原液(B液)とを混合して金型内へ注入し、金型内で重合・成形させて成形体を得る方法が知られている。この方法によれば、大型の成形体を比較的容易に得ることができること、得られる成形体が高い剛性と耐衝撃性を示すなどの優れた利点が得られる。 Conventionally, a reaction stock solution (Liquid A) containing a metathesis polymerization catalyst and a cyclic olefin monomer and a reaction stock solution (Liquid B) containing an activator and a cyclic olefin monomer are mixed and injected into the mold. A method is known in which a molded product is obtained by polymerization and molding. According to this method, a large molded body can be obtained relatively easily, and excellent advantages such as high rigidity and impact resistance of the obtained molded body can be obtained.
ところで、近年、特に大型成形体の軽量化が求められている。大型成形体を軽量化する方法としては、反応原液に発泡剤を添加して成形する発泡成形が知られている。発泡成形体を製造する方法としては、発泡剤としてガスを加圧して反応原液に溶解させ、これを用いて金型内へ供給し、重合中に発泡させる方法が提案されている(特許文献1〜2参照)。 By the way, in recent years, there has been a demand for reducing the weight of particularly large molded articles. As a method for reducing the weight of a large molded article, foam molding is known in which a foaming agent is added to a reaction stock solution for molding. As a method for producing a foamed molded article, a method is proposed in which gas is pressurized as a foaming agent and dissolved in a reaction stock solution, which is supplied into a mold and foamed during polymerization (Patent Document 1). ~ 2).
しかしながら、特許文献1〜2に記載の方法で得られる成形体は、成形体の全体に気泡が存在する均一発泡品であり、この態様では発泡率が増加するに連れて直線的に剛性や耐衝撃性が低下する傾向にある。また、予めガスが溶解した反応原液を用いるので、発泡率を調整することが困難であった。
However, the molded body obtained by the methods described in
これに対し、注入開始から一部の期間は発泡剤を含まない反応原液(A液及びB液)を金型内に供給し、まずは表皮層を形成し、次いで発泡剤を含有する環状オレフィンモノマーからなる反応原液を第三液(C液)として、A液及びB液と共に金型内に供給し、一対の表皮層の間に内層を形成する方法が提案されている(特許文献3参照)。 On the other hand, for a period of time from the start of injection, a reaction stock solution (liquid A and liquid B) containing no foaming agent is supplied into the mold, first a skin layer is formed, and then a cyclic olefin monomer containing the foaming agent. As a third liquid (C liquid), a method is proposed in which an inner layer is formed between a pair of skin layers as a third liquid (C liquid) together with A liquid and B liquid (see Patent Document 3). .
しかしながら、特許文献3に記載の方法では、発泡剤として十分な量のガスをC液中に溶解させることが困難であった。また、発泡剤としてガスに代えて低沸点の化合物やカプセル状の化合物を用いた場合は、生成する気泡の径が大きく、かつ不均一になりやすいため、得られる成形体の剛性や耐衝撃性が低下する傾向があった。
本発明の目的は、軽量で高剛性の発泡成形体及びその製造方法と、該方法の実現に好適な成形装置とを、提供することである。 An object of the present invention is to provide a lightweight and highly rigid foam molded article, a method for producing the same, and a molding apparatus suitable for realizing the method.
上記目的を達成するために、本発明によれば、
二以上の反応原液を金型内に供給し、金型内で反応原液を重合させて硬化させる発泡成形体の製造方法であって、
金型に供給される反応原液のガス濃度を、供給開始時には0.02重量%未満とし、供給開始後に0.02〜1重量%に切り替え、供給完了させる、発泡成形体の製造方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention,
Supplying two or more reaction stock solutions into a mold, polymerizing the reaction stock solution in the mold and curing the foam molded article,
Provided is a method for producing a foamed molded article in which the gas concentration of a reaction stock solution supplied to a mold is set to less than 0.02% by weight at the start of supply, is switched to 0.02-1% by weight after the start of supply, and supply is completed The
本発明に係る製造方法において、少なくともガス濃度を切り替えた後の反応原液に、0.001〜1重量%の界面活性剤を含有させることが好ましい。 In the production method according to the present invention, it is preferable to contain 0.001 to 1% by weight of a surfactant in at least the reaction stock solution after switching the gas concentration.
本発明に係る製造方法において、反応原液のガス濃度を切り替える方法は、特に限定されない。たとえば、供給開始後のあるタイミングで、一気に、ガス濃度を0.02〜1重量%に切り替え、その濃度で供給完了させてもよい。あるいは、ガス濃度を、供給開始の当初(または初期)から供給完了に向けて漸次増加するように切り替えてもよい。 In the production method according to the present invention, the method for switching the gas concentration of the reaction stock solution is not particularly limited. For example, the gas concentration may be switched to 0.02 to 1% by weight at a certain timing after the start of supply, and the supply may be completed at that concentration. Alternatively, the gas concentration may be switched so as to gradually increase from the beginning (or the initial stage) of the supply to the completion of the supply.
本発明に係る製造方法は、環状オレフィン系樹脂からなる発泡成形体を製造する場合に好ましく適用される。 The production method according to the present invention is preferably applied in the case of producing a foamed molded article made of a cyclic olefin-based resin.
上述した本発明の製造方法は、次に示す成形装置により実現することができる。 The manufacturing method of the present invention described above can be realized by the following molding apparatus.
本発明に係る成形装置は、
金型と、
該金型に反応原液を供給する反応原液供給手段と、
該反応原液供給手段から前記金型に反応原液を供給する前に、前記反応原液に対してガスを含有させるガス混合手段と、
該ガス混合手段に向けてガスを供給するガス供給手段と、
前記金型へ供給されなかったガスを含む反応原液を回収する回収手段と、
前記回収された反応原液中のガスを除去する脱ガス手段とを、有する。
The molding apparatus according to the present invention includes:
Mold,
Reaction stock solution supply means for supplying the reaction stock solution to the mold;
A gas mixing means for containing a gas in the reaction stock solution before supplying the reaction stock solution from the reaction stock solution supply means to the mold;
Gas supply means for supplying gas toward the gas mixing means;
Recovery means for recovering a reaction stock solution containing gas that has not been supplied to the mold;
Degassing means for removing gas in the recovered reaction stock solution.
本発明に係る成形装置において、反応原液供給手段としては、特に限定されないが、反応原液を貯留するタンク、当該タンクから金型へ至る送り配管、弁及びポンプなどを含む。回収手段としては、金型からタンクへ至る戻り配管、弁及びポンプなどを含む。脱ガス手段としては、タンクに装着された減圧弁などが挙げられる。また、除去したガスを再使用する場合には、ガス中に含まれる気化した反応原液成分を冷却や圧縮、吸着するなどして分離することが好ましい。 In the molding apparatus according to the present invention, the reaction stock solution supply means is not particularly limited, and includes a tank for storing the reaction stock solution, a feed pipe from the tank to the mold, a valve, a pump, and the like. The recovery means includes a return pipe from the mold to the tank, a valve, a pump, and the like. Examples of the degassing means include a pressure reducing valve attached to a tank. When the removed gas is reused, it is preferable to separate the vaporized reaction stock solution component contained in the gas by cooling, compressing, adsorbing, or the like.
金型には、金型のキャビティへ注入する前の反応原液を混合するための衝突混合手段が装着してあることが好ましい。衝突混合手段としては、特に限定されないが、ミキシングヘッド(ミキシングチャンバとも言う)などが挙げられる。 It is preferable that a collision mixing means for mixing the reaction stock solution before being injected into the mold cavity is attached to the mold. The collision mixing means is not particularly limited, and examples thereof include a mixing head (also referred to as a mixing chamber).
反応原液としては、特に限定されないが、本発明では環状オレフィンモノマーを含むものが好適に用いられる。 Although it does not specifically limit as reaction stock solution, In this invention, what contains a cyclic olefin monomer is used suitably.
本発明によれば、0.9〜1.2の比重を持つ表皮層と、0.5〜0.9(但し、0.9を除く)の比重を持つ内層とを有する、環状オレフィン系樹脂からなる発泡成形体が提供される。本発明に係る発泡成形体において、好ましくは、前記内層が、100μm以下の平均径を持つ気泡を含む。 According to the present invention, a cyclic olefin resin having a skin layer having a specific gravity of 0.9 to 1.2 and an inner layer having a specific gravity of 0.5 to 0.9 (excluding 0.9). A foamed molded article is provided. In the foamed molded product according to the present invention, preferably, the inner layer includes bubbles having an average diameter of 100 μm or less.
なお、本明細書でいう「〜」は、特に断りのない限り、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味である。 In addition, unless otherwise specified, "~" as used in this specification is the meaning which includes the numerical value described before and behind as a lower limit and an upper limit.
本発明に係る製造方法によると、発泡成分としてのガスを成形体の内層に重点的に配合させることができる。このため、成形体全体の物性を損なうことなく、軽量で高剛性の発泡成形体を得ることができる。 According to the production method of the present invention, the gas as the foaming component can be intensively blended in the inner layer of the molded body. For this reason, a lightweight and highly rigid foam molded product can be obtained without impairing the physical properties of the entire molded product.
また、この製造方法において、適量の界面活性剤を含む反応原液を用いることで、ガスの溶解度が低下して生ずる発泡(気泡)の大きさがより小さくなり、しかも均一に分布させることができる。その結果、より一層の軽量・高剛性を実現することができる。 Further, in this production method, by using a reaction stock solution containing an appropriate amount of a surfactant, the size of foaming (bubbles) generated by lowering the solubility of gas can be further reduced and distributed uniformly. As a result, further light weight and high rigidity can be realized.
本発明に係る成形装置では、回収手段及び脱ガス手段を有する。このため、前記金型へ供給されなかったガスを含む反応原液を回収することができるとともに、この回収されたガスを含む反応原液中のガスを除去することができる。その結果、同一ラインで成形体(たとえばその内層)の発泡率を変更し、異なる成形体を作り分けすることができる。 The molding apparatus according to the present invention has a recovery means and a degassing means. For this reason, while being able to collect | recover the reaction stock solutions containing the gas which was not supplied to the said metal mold | die, the gas in the reaction stock solutions containing this collect | recovered gas can be removed. As a result, it is possible to change the foaming rate of the molded body (for example, its inner layer) on the same line and make different molded bodies.
本発明に係る発泡成形体としては、特に限定されないが、防水パン、浴室壁面、床材、自動車用防風板、バンパー、建設機械用車体カバー、船舶用部材、浄化槽などが例示される。 Although it does not specifically limit as a foaming molding which concerns on this invention, A waterproof pan, a bathroom wall surface, a flooring, a windshield for motor vehicles, a bumper, a vehicle body cover for construction machines, a member for ships, a septic tank, etc. are illustrated.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る発泡成形体を示す断面図、図2は図1の発泡成形体を製造するのに適した成形装置の一例を示す概略図、図3(A)及び図3(B)は図2の成形装置の一部変形例を示す概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view showing a foamed molded product according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a molding apparatus suitable for manufacturing the foamed molded product of FIG. 1, FIG. FIG. 3B is a schematic view showing a partial modification of the molding apparatus of FIG.
発泡成形体
まず、図1を参照して、発泡成形体2について説明する。
Foamed molded first, with reference to FIG. 1, it will be described foam molded
本発明に係る発泡成形体2は、一対の表皮層4,4の間に内層6を有する。これら表皮層4及び内層6は、いずれも環状オレフィン系樹脂で構成されている。
The foamed molded
表皮層4は、環状オレフィン系樹脂本来の比重と物性を有し、成形体全体の物性を補強している。 The skin layer 4 has the specific gravity and physical properties inherent to the cyclic olefin resin and reinforces the physical properties of the entire molded body.
表皮層4は、0.9〜1.2、好ましくは0.92〜1.1、より好ましくは0.95〜1.05の比重D1を持つ。表皮層4は、発泡成形体2の全表面を、好ましくは40%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは60%以上覆っていることが望ましい。
The skin layer 4 has a specific gravity D1 of 0.9 to 1.2, preferably 0.92 to 1.1, more preferably 0.95 to 1.05. It is desirable that the skin layer 4 covers the entire surface of the foamed molded
各表皮層4の厚みT1は、成形体2全体の厚みT2に対し、好ましくは5〜40%、より好ましくは7.5〜35%である。T1があまりに厚すぎると、内層6が薄くなりすぎ、軽量化が図れない。逆にT1があまりに薄すぎると、成形体の物性が損なわれて、剛性が低下する。
The thickness T1 of each skin layer 4 is preferably 5 to 40%, more preferably 7.5 to 35% with respect to the thickness T2 of the entire molded
内層6は、軽量化の観点から、0.5〜0.9(但し、0.9を除く)、好ましくは0.6〜0.85、より好ましくは0.65〜0.8の比重D2を持つ。
The
内層6は、100μm以下、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下の平均径を持つ気泡を含む発泡体であって軽量化が達成されている。内層6に含まれる気泡が大きすぎると、成形体強度が脆くなり、好ましくない。その一方で、気泡サイズがあまりに小さすぎると、その作製が困難であると共に、軽量化の効果が小さいので、気泡サイズの下限は、好ましくは1μmである。気泡は、大多数(おおよそ70%以上)が独立したものであることが好ましい。
The
上述した気泡のサイズ(平均径)は、本発明の発泡成形体2を厚み方向に切り出し、この切り出し断面を電子顕微鏡などで100〜200倍の倍率で観察し、観察された気泡の直径を平均することにより算出される。なお、切り出し断面で観察される気泡のサイズは、すべてがその気泡の直径ではない。すなわち、気泡を球体とした時に、切断される断面は球の直径部分から球の端部までの種々の切断面を持つ事になる。気泡が全て均一なサイズの完全な球体と仮定し、ランダムに切断された時に観察される切断面の直径の平均は、球体の直径の約0.74倍とされている。しかしながら、本発明では、上述した「気泡のサイズ(平均径)」は、こうした補正、考慮を行っておらず、顕微鏡で観察された切断面のすべての単純平均値を意味する。
The above-mentioned bubble size (average diameter) is obtained by cutting the foamed molded
発泡成形体2の全体の比重D3は、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.97以下、さらに好ましくは0.95以下とされている。
The specific gravity D3 of the entire foamed molded
発泡成形体2の曲げ剛性(曲げ弾性率F)は、物性を損なわないという観点から、JIS−K7203に準拠した方法で測定した値で、好ましくは0.9GPa以上、より好ましくは1.2GPa以上、さらに好ましくは1.4GPa以上とされている。
The flexural rigidity (flexural modulus F) of the foamed molded
発泡成形体の製造方法
次に、発泡成形体2の製造方法について説明する。
Method for producing a foamed molded Next, a method for manufacturing a foamed molded
(1)まず、反応原液を準備する。本発明では、たとえばA液及びB液などの二以上の反応原液を用いる。 (1) First, a reaction stock solution is prepared. In the present invention, two or more reaction stock solutions such as A solution and B solution are used.
A液
本実施形態では、A液は、環状オレフィンモノマーとメタセシス重合触媒を含有する。
A liquid In this embodiment, A liquid contains a cyclic olefin monomer and a metathesis polymerization catalyst.
環状オレフィンモノマーとしては、メタセシス重合性シクロアルケン基を分子中に1〜2個含有するものが挙げられる。好ましくはノルボルネン骨格を分子中に少なくとも1つ有する化合物である。これらの具体例としては、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−メチルシクロペンタジエン共二量体、5−エチリデンノルボルネン、ノルボルネン、ノルボルナジエン、5−シクロヘキセニルノルボルネン、1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、1,4−メタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチリデン−1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチリデン−1,4−メタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a,−オクタヒドロナフタレン、1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,8,8a−ヘキサヒドロナフタレン、エチレンビス(5−ノルボルネン)などを挙げることができ、これらの混合物も使用することができる。特にジシクロペンタジエンまたはそれを50モル%以上、好ましくは70モル%以上含む混合物が好適に用いられる。 Examples of the cyclic olefin monomer include those containing 1 to 2 metathesis polymerizable cycloalkene groups in the molecule. A compound having at least one norbornene skeleton in the molecule is preferable. Specific examples thereof include dicyclopentadiene, tricyclopentadiene, cyclopentadiene-methylcyclopentadiene codimer, 5-ethylidene norbornene, norbornene, norbornadiene, 5-cyclohexenyl norbornene, 1,4,5,8-dimethano -1,4,4a, 5,6,7,8,8a-octahydronaphthalene, 1,4-methano-1,4,4a, 5,6,7,8,8a-octahydronaphthalene, 6-ethylidene -1,4,5,8-dimethano-1,4,4a, 5,6,7,8,8a-octahydronaphthalene, 6-ethylidene-1,4-methano-1,4,4a, 5,6 , 7,8,8a, -octahydronaphthalene, 1,4,5,8-dimethano-1,4,4a, 5,8,8a-hexahydronaphthalene, ethylenebis 5-norbornene) and the like can be illustrated, it may also be used a mixture thereof. In particular, dicyclopentadiene or a mixture containing 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more thereof is suitably used.
また、必要に応じて、酸素、窒素などの異種元素を含有する極性基を有する環状オレフィンモノマーを、共重合モノマーとして用いることができる。この共重合モノマーも、ノルボルネン構造単位を有するものが好ましい。極性基としては、エステル基、エーテル基、シアノ基、N−置換イミド基、ハロゲン基などが好ましい。共重合モノマーの具体例としては、5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−(2−エチルヘキシロキシ)カルボニル−5−メチルノルボルネン、5−フェニロキシメチルノルボルネン、5−シアノノルボルネン、6−シアノ−1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン,N−ブチルナディック酸イミド、5−クロルノルボルネンなどが挙げられる。 Further, if necessary, a cyclic olefin monomer having a polar group containing a different element such as oxygen or nitrogen can be used as a copolymerization monomer. This copolymerizable monomer also preferably has a norbornene structural unit. As the polar group, an ester group, an ether group, a cyano group, an N-substituted imide group, a halogen group and the like are preferable. Specific examples of the copolymerization monomer include 5-methoxycarbonylnorbornene, 5- (2-ethylhexyloxy) carbonyl-5-methylnorbornene, 5-phenyloxymethylnorbornene, 5-cyanonorbornene, and 6-cyano-1,4. , 5,8-dimethano-1,4,4a, 5,6,7,8,8a-octahydronaphthalene, N-butyl nadic acid imide, 5-chloronorbornene and the like.
メタセシス重合触媒としては、タングステン、レニウム、タンタル、モリブデン、ルテニウムなどの金属錯体が挙げられる。中でもタングステン化合物およびモリブデン化合物が好ましく用いられる。タングステン化合物としては、タングステンヘキサハライド、タングステンオキシハライドなどが好ましく、より好ましくはタングステンヘキサクロライド、タングステンオキシクロライドなどである。また、有機アンモニウムタングステン酸塩なども用いることができる。モリブデン化合物としては、トリドデシ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等のモリブデン酸有機アンモニウム塩などが用いられる。 Examples of the metathesis polymerization catalyst include metal complexes such as tungsten, rhenium, tantalum, molybdenum, and ruthenium. Of these, tungsten compounds and molybdenum compounds are preferably used. As the tungsten compound, tungsten hexahalide, tungsten oxyhalide and the like are preferable, and tungsten hexachloride, tungsten oxychloride and the like are more preferable. In addition, organic ammonium tungstate can be used. As the molybdenum compound, molybdate organic ammonium salts such as tridodecyl ammonium molybdate and tri (tridecyl) ammonium molybdate are used.
メタセシス重合触媒の使用量は、例えば触媒成分としてタングステン化合物を用いる場合は、モノマーに対するタングステン化合物の比率は、モル基準で、約1,000対1〜15,000対1、好ましくは2,000対1の付近である。メタセシス重合触媒の使用量が少なすぎると、重合活性が低すぎて反応に時間がかかるため、生産効率が悪くなる。逆に、使用量が多すぎると、反応が激しすぎるため、金型内に十分に充填される前に硬化したり、触媒が析出し易くなり、均質に保存することが困難になる。 The amount of the metathesis polymerization catalyst used is, for example, when a tungsten compound is used as the catalyst component, and the ratio of the tungsten compound to the monomer is about 1,000 to 15,000 to 1, preferably 2,000 to 1, on a molar basis. It is around 1. If the amount of the metathesis polymerization catalyst used is too small, the polymerization activity is too low and the reaction takes time, so that the production efficiency is deteriorated. On the other hand, if the amount used is too large, the reaction becomes too intense, so that it is hardened before being sufficiently filled in the mold, and the catalyst is liable to precipitate, making it difficult to store it homogeneously.
メタセシス重合触媒は、通常、モノマーに溶解して用いられる。しかしながら、メタセシス重合触媒としてタングステン化合物を用いる場合、これを直接モノマーに添加すると、直ちにカチオン重合を開始し、好ましくない。従って、タングステン化合物は、不活性溶媒(例えばベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなど)に予め懸濁し、少量のアルコール系化合物及び/またはフェノール系化合物を添加することによって可溶化させて使用するのが好ましい。 The metathesis polymerization catalyst is usually used after being dissolved in a monomer. However, when a tungsten compound is used as a metathesis polymerization catalyst, if it is added directly to the monomer, cationic polymerization starts immediately, which is not preferable. Therefore, it is preferable that the tungsten compound is used after being suspended in an inert solvent (for example, benzene, toluene, chlorobenzene, etc.) and solubilized by adding a small amount of an alcohol compound and / or a phenol compound.
さらに上述した如き、好ましくない重合を予防するために、タングステン化合物1モルに対し、約1〜5モルのルイス塩基またはキレート化剤を添加することが好ましい。かかる添加剤としては、アセチルアセトン、アセト酢酸アルキルエステル類、テトラヒドロフラン、ベンゾニトリルなどが挙げられる。なお、極性モノマーを用いる場合には、前述の如く、そのものがルイス塩基である場合があり、上記の如き化合物を特に加えなくてもその作用を有している場合もある。 Further, as described above, in order to prevent undesired polymerization, it is preferable to add about 1 to 5 moles of Lewis base or chelating agent with respect to 1 mole of the tungsten compound. Such additives include acetylacetone, acetoacetic acid alkyl esters, tetrahydrofuran, benzonitrile and the like. In addition, when using a polar monomer, as mentioned above, it may be a Lewis base itself, and it may have the effect | action even if it does not add the above compounds in particular.
なお、キレート化剤の使用量については、実験によって上記触媒の使用量に応じて、適宜調節して用いることができる。
B液
本実施形態では、B液は、上記環状オレフィンモノマーと活性化剤を含有する。
In addition, about the usage-amount of a chelating agent, according to the usage-amount of the said catalyst by experiment, it can adjust suitably and can use.
B liquid In this embodiment, B liquid contains the said cyclic olefin monomer and an activator.
活性化剤(共触媒)としては、周期律表第I〜第III族の金属のアルキル化物を中心とする有機金属化合物、特にテトラアルキル錫、アルキルアルミニウム化合物、アルキルアルミニウムハライド化合物が好ましく、具体的には塩化ジエチルアルミニウム、ジ塩化エチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、ジオクチルアルミニウムアイオダイド、テトラブチル錫などを挙げることができる。 The activator (cocatalyst) is preferably an organometallic compound centered on an alkylated group I-III metal, particularly a tetraalkyltin, an alkylaluminum compound, or an alkylaluminum halide compound. Examples include diethylaluminum chloride, ethylaluminum dichloride, trioctylaluminum, dioctylaluminum iodide, and tetrabutyltin.
活性化剤の使用量は、アルキルアルミニウム類を用いる場合には、上記モノマーに対するアルミニウム化合物の比率は、モル基準で約100対1〜10,000対1、好ましくは200対1〜1,000対1の付近である。 When the alkylaluminum is used as the activator, the ratio of the aluminum compound to the monomer is about 100: 1 to 10,000: 1, preferably 200: 1 to 1,000 It is around 1.
活性化剤は、モノマーに溶解して用いられる。しかしながら、得られる成形体の性質を本質的に損なわない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させた上で、モノマーと混合することにより、析出しにくくしたり、溶解性を高めて用いてもよい。 The activator is used by dissolving in a monomer. However, within the range that does not substantially impair the properties of the resulting molded body, it is difficult to precipitate by suspending in a small amount of solvent and mixing with the monomer, or using it with increased solubility. Also good.
本発明においては、活性化剤とともに活性調節剤を併用することが好ましい。活性調節剤を併用することによって、反応速度や、反応液の混合から反応開始までの時間、反応活性などを変化させることができ、金型内に反応液が十分に流れ込まない間に硬化が起こることを防止できる。 In the present invention, it is preferable to use an activity regulator together with the activator. By using an activity regulator in combination, the reaction rate, the time from mixing of the reaction solution to the start of the reaction, reaction activity, etc. can be changed, and curing occurs while the reaction solution does not flow sufficiently into the mold. Can be prevented.
活性調節剤としては、メタセシス重合触媒を還元する作用を持つ化合物などが用いられる。一般的にはルイス塩基類が用いられ、なかんずく、エーテル類、エステル類、ニトリル類などが用いられる。具体例としては安息香酸エチル、ブチルエーテル、ジグライムなどを挙げることができる。なお、ルイス塩基を有するモノマーを使用する場合には、それに調節剤の役目を兼ねさせることもできる。 As the activity regulator, a compound having an action of reducing the metathesis polymerization catalyst is used. In general, Lewis bases are used, especially ethers, esters, nitriles and the like. Specific examples include ethyl benzoate, butyl ether, diglyme and the like. In addition, when using the monomer which has a Lewis base, it can also serve as the regulator.
活性調節剤の使用量については、実験によって上記触媒系の使用量に応じて、適宜調節して用いることができる。 About the usage-amount of an activity regulator, it can adjust suitably according to the usage-amount of the said catalyst system by experiment, and can use it.
界面活性剤
本発明では、ガスによる発泡を安定化させる目的で、界面活性剤を、A液及びB液の一方又は双方に添加して用いることが好ましい。この界面活性剤は、後述するように、少なくとも、ガス濃度を切り替えた後の反応原液に含有させることが好ましい。ただし、ガス濃度切り替え前の反応原液に含有してあっても良い。
Surfactant In the present invention, it is preferable to add a surfactant to one or both of the A liquid and the B liquid for the purpose of stabilizing foaming by gas. As will be described later, this surfactant is preferably contained at least in the reaction stock solution after switching the gas concentration. However, it may be contained in the reaction stock solution before the gas concentration is switched.
界面活性剤としては、重合反応に影響を及ぼさず、かつ成形に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されない。界面活性剤の具体例としては、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が挙げられる。中でもフッ素系界面活性剤がより好ましい。 The surfactant is not particularly limited as long as it does not affect the polymerization reaction and does not adversely affect the molding. Specific examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant. Of these, fluorine-based surfactants are more preferable.
フッ素系界面活性剤とは、フッ素を含有する界面活性剤のことであり、例としてはフッ素化アルキルエステル、フッ素化アルキルエステル付加重合物、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、パーフルオロアルキルエチレンオキシド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、フッ素化メタクリレートコポリマー、フッ素化アクリレートコポリマーなどが挙げられる。 Fluorosurfactant is a surfactant containing fluorine. Examples include fluorinated alkyl esters, fluorinated alkyl ester addition polymers, perfluoroalkyl-containing oligomers, perfluoroalkylethylene oxide, perfluoroalkyl. Examples thereof include ethylene oxide adducts, fluorinated methacrylate copolymers, and fluorinated acrylate copolymers.
シリコーン系界面活性剤とは、シリコーンを含有する界面活性剤のことであり、例としてはポリジオキシアルキレン・ジメチルポリシロキサンコポリマー、ポリシリコーン・ポリエーテルグラフトコポリマーまたはブロックコポリマーなどが挙げられる。 The silicone-based surfactant is a surfactant containing silicone, and examples thereof include polydioxyalkylene / dimethylpolysiloxane copolymer, polysilicone / polyether graft copolymer or block copolymer.
界面活性剤の使用量は、A液及びB液に対しそれぞれ、好ましくは0.001重量%〜2重量%、より好ましくは0.005重量%〜1重量%、さらに好ましくは0.01重量%〜0.5重量%である。この範囲の使用量とすることで、発泡成形体中の気泡の大きさを小さくし、また気泡を均一に分布する効果がある。使用量が2重量%を超えると、成形体中に未反応物として残留することにより、成形体の物性を劣化させるおそれがある。使用量が0.001重量%未満では、発泡成形体中の気泡の大きさを小さくし、気泡を均一に分布する効果が現われにくくなる傾向がある。 The amount of the surfactant used is preferably 0.001% by weight to 2% by weight, more preferably 0.005% by weight to 1% by weight, and still more preferably 0.01% by weight with respect to the liquid A and the liquid B, respectively. ~ 0.5 wt%. By setting the amount to be used in this range, there is an effect of reducing the size of the bubbles in the foamed molded product and uniformly distributing the bubbles. If the amount used exceeds 2% by weight, it may remain as an unreacted substance in the molded body, thereby deteriorating the physical properties of the molded body. If the amount used is less than 0.001% by weight, the size of the bubbles in the foamed molded product tends to be small, and the effect of uniformly distributing the bubbles tends to be difficult to appear.
任意成分
本発明では、所望により、各種任意成分(酸化防止剤、他の重合体、充填剤、顔料、光安定剤、難燃剤、高分子改良剤など)を、A液及びB液の一方又は双方に、あるいは別の液(第三液)に配合させることもできる。これにより、得られる発泡成形体の特性を改良し、または維持することができる。特に、酸化防止剤及び/又は他の重合体を配合しておくことが好ましい。
Optional components In the present invention, various optional components (antioxidants, other polymers, fillers, pigments, light stabilizers, flame retardants, polymer modifiers, etc.) may be added to one of liquid A and liquid B as desired. It can also be blended in both or another liquid (third liquid). Thereby, the characteristic of the obtained foaming molding can be improved or maintained. In particular, it is preferable to blend an antioxidant and / or another polymer.
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミノ系酸化防止剤が好ましい。これら酸化防止剤の具体例としては、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシシンナメート)]メタンなどが挙げられる。 As antioxidant, a phenolic antioxidant and an amino antioxidant are preferable. Specific examples of these antioxidants include 2,6-di-t-butyl-p-cresol, N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine, tetrakis [methylene (3,5-di-t-butyl- 4-hydroxycinnamate)] methane and the like.
他の重合体としては、エラストマーが好ましい。エラストマーは、成形体の耐衝撃性を高めること、及び反応原液の粘度を調節する上で効果的である。エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロックゴム、スチレン−イソプレン−スチレントリブロックゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、エチレンプロピレン−ジエンターポリマー、ニトリルゴムなど広範なエラストマーが挙げられる。 As the other polymer, an elastomer is preferable. The elastomer is effective in increasing the impact resistance of the molded product and adjusting the viscosity of the reaction stock solution. Specific examples of the elastomer include a wide range of elastomers such as styrene-butadiene-styrene triblock rubber, styrene-isoprene-styrene triblock rubber, polybutadiene, polyisoprene, butyl rubber, ethylene propylene-diene terpolymer, and nitrile rubber.
A液及びB液は、通常、それぞれを別のタンクに入れておく。A液及びB液の粘度は、たとえば30℃において、通常5〜3000mPa・s、好ましくは100〜1000mPa・s程度である。 Liquid A and liquid B are usually placed in separate tanks. The viscosities of the A liquid and the B liquid are usually about 5 to 3000 mPa · s, preferably about 100 to 1000 mPa · s at 30 ° C., for example.
A液とB液は、それぞれ単独では環状オレフィンモノマーの重合は起こらないが、各反応原液を混合すると重合が起こる。各反応原液に含まれる各成分の和が重合に必要な成分の量に相当する。 The liquid A and the liquid B alone do not cause polymerization of the cyclic olefin monomer, but polymerization occurs when the reaction stock solutions are mixed. The sum of the components contained in each reaction stock solution corresponds to the amount of components required for polymerization.
上述した任意成分を反応原液に含ませる場合に、任意成分の種類によっては環状オレフィンモノマーの重合を実質的に阻害してしまうこともある。この場合には、A液及びB液以外に、任意成分を含む液(第三液)を準備し、必要に応じてA液及び/又はB液と混合して金型へと供給することもできる。また、メタセシス重合触媒または活性化剤を第三液とし、これを含まないA液またはB液に任意成分を添加する方法も考えられる。 When the above-mentioned optional component is included in the reaction stock solution, the polymerization of the cyclic olefin monomer may be substantially inhibited depending on the type of the optional component. In this case, in addition to liquid A and liquid B, a liquid (third liquid) containing an optional component is prepared and mixed with liquid A and / or liquid B as necessary and supplied to the mold. it can. Further, a method is conceivable in which a metathesis polymerization catalyst or activator is used as the third liquid, and optional components are added to the liquid A or liquid B not containing the liquid.
なお、上述した任意成分として、たとえば固体の充填剤を用いる場合には、反応原液中には含有させずに、予め金型のキャビティに入れておくこともできる。 In addition, when using a solid filler as an arbitrary component mentioned above, for example, it is not contained in the reaction stock solution, but can be put in the mold cavity in advance.
(2)次に、A液及びB液などの二以上の反応原液を、金型内に供給し、金型内で反応原液を反応させて重合させる。 (2) Next, two or more reaction stock solutions such as A solution and B solution are supplied into the mold, and the reaction stock solution is reacted in the mold for polymerization.
具体的には、たとえばA液及びB液を、ミキシングヘッドなどの衝突混合手段を用いて瞬間的に混合し、直ちにその混合液を金型内に供給し、金型内で反応させて重合させる。 Specifically, for example, liquid A and liquid B are mixed instantaneously using a collision mixing means such as a mixing head, and the mixed liquid is immediately supplied into the mold and reacted in the mold to be polymerized. .
反応原液の供給圧力(ただし、ここでの圧力は、金型への供給圧力ではなく、ミキシングヘッド手前の送り配管中の圧力)は、通常、2〜15MPaである。 The supply pressure of the reaction stock solution (however, the pressure here is not the supply pressure to the mold, but the pressure in the feed pipe before the mixing head) is usually 2 to 15 MPa.
本発明では、金型内への供給当初の反応原液として、ガス濃度が0.02重量%未満の実質的にガスを含まない反応原液を用いる。この原液は、金型内部に形成されたキャビティの内側表面に沿って流れ、重合、硬化させて一対の表皮層4(図1参照)を形成する。 In the present invention, a reaction stock solution containing substantially no gas having a gas concentration of less than 0.02% by weight is used as the reaction stock solution at the beginning of supply into the mold. This stock solution flows along the inner surface of the cavity formed inside the mold, and is polymerized and cured to form a pair of skin layers 4 (see FIG. 1).
その後、反応原液のガス濃度を0.02〜1重量%に切り替え、供給完了させる。切り替え後の反応原液は、キャビティ内の一対の表皮層4の間に流れ込み、重合、硬化して内層6(図1参照)を形成する。 Thereafter, the gas concentration of the reaction stock solution is switched to 0.02 to 1% by weight to complete the supply. The reaction stock solution after switching flows between the pair of skin layers 4 in the cavity, and is polymerized and cured to form the inner layer 6 (see FIG. 1).
切り替え後のガス濃度が0.02重量%未満であると、軽量化の効果が少ない。これに対し、ガス濃度が1重量%を超えると、気泡が大きくなりすぎたり、気泡が連結したりして、得られる成形体の強度が低下する。 If the gas concentration after switching is less than 0.02% by weight, the effect of weight reduction is small. On the other hand, if the gas concentration exceeds 1% by weight, the bubbles become too large or the bubbles are connected, and the strength of the resulting molded article is reduced.
本発明で用いるガスとしては、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの発泡ガスとして作用するガスであれば何れでもよいが、好ましくは窒素ガスまたは二酸化炭素ガス、特に好ましくは窒素ガスである。 The gas used in the present invention may be any gas that acts as a foaming gas such as carbon dioxide gas, nitrogen gas, argon gas, helium gas, but is preferably nitrogen gas or carbon dioxide gas, particularly preferably nitrogen gas. It is.
ガス濃度を切り替えるタイミングは、通常、表皮層4を形成可能な量の反応原液を金型内に供給した時点であるが、金型のキャビティの容量や形状によっては、多少前後することもあり、適宜調整すればよい。 The timing for switching the gas concentration is usually when a reaction stock solution in an amount capable of forming the skin layer 4 is supplied into the mold, but it may slightly vary depending on the volume and shape of the mold cavity. What is necessary is just to adjust suitably.
ガス濃度を切り替えるには、反応原液中に混合させ、溶解させるガス量を増加させればよい。 In order to switch the gas concentration, the amount of gas to be mixed and dissolved in the reaction stock solution may be increased.
ガス濃度を切り替える方法は、特に限定されない。たとえば、供給開始後のあるタイミングで、一気に、ガス濃度を0.02〜1重量%に切り替え、その濃度で供給完了させてもよい。あるいは、ガス濃度を、供給開始の当初(または初期)から供給完了に向けて漸次増加するように切り替えてもよい。 The method for switching the gas concentration is not particularly limited. For example, the gas concentration may be switched to 0.02 to 1% by weight at a certain timing after the start of supply, and the supply may be completed at that concentration. Alternatively, the gas concentration may be switched so as to gradually increase from the beginning (or the initial stage) of the supply to the completion of the supply.
反応原液にガスを混合する方法は、特に限定されない。たとえば、反応原液(A液及び/又はB液)を貯蔵しているタンクに対して、所定圧力(たとえば1〜10MPa程度)でガスを導入し、タンク中の反応原液にガスを混合させても良い。また、反応原液を貯蔵しているタンクに対してではなく、タンクからミキシングヘッドへの送り配管中に、ガス混合装置などのガス混合手段を設け、ここにガス供給手段(ガスタンク及びポンプ)からガスを所定圧力(たとえば2〜20MPa程度)で導入し、反応原液にガスを混合させてもよい。前者のケースでは、A液及びB液それぞれに、ガスを含むタンクと含まないタンクの4つのタンクが必要となる。特にガスが導入されるタンクを耐圧構造としなければならない。これに対し、後者のケースでは、A液及びB液を貯蔵する2つのタンクとガスタンクの3つのタンクで済み、しかもA液及びB液を貯蔵する2つのタンクを耐圧構造にしなくてもよい。本発明では後者のケースが好ましい。 The method for mixing the gas into the reaction stock solution is not particularly limited. For example, even if gas is introduced at a predetermined pressure (for example, about 1 to 10 MPa) into a tank that stores a reaction stock solution (A solution and / or B solution), and the gas is mixed with the reaction stock solution in the tank. good. Also, gas mixing means such as a gas mixing device is provided in the feed pipe from the tank to the mixing head, not to the tank storing the reaction stock solution, and gas is supplied from the gas supply means (gas tank and pump). May be introduced at a predetermined pressure (for example, about 2 to 20 MPa), and a gas may be mixed with the reaction stock solution. In the former case, each of liquid A and liquid B requires four tanks, a tank containing gas and a tank not containing gas. In particular, the tank into which the gas is introduced must have a pressure-resistant structure. On the other hand, in the latter case, only two tanks for storing the A liquid and the B liquid and three tanks for the gas tank are required, and the two tanks for storing the A liquid and the B liquid do not need to have a pressure-resistant structure. In the present invention, the latter case is preferable.
反応原液にガスを溶解させる方法についても特に限定されない。たとえば、常温下において圧力のみを加えて溶解させる場合、加圧装置を備えたガス供給手段により、ガスをタンクに圧送すると共に、タンクを加圧して行うことができる。例えば、約10時間で6MPa以上の圧力を加えるか、約3〜5時間で8MPa以上の圧力を加えることにより行うことができる。また、ガスを極低温として液化もしくは高密度化し、かつ所定の圧力を加えながら、タンクからミキシングヘッドへの送り配管中に設けられたガス混合装置に対して、ガス供給手段からガスを導入し、所定圧力(たとえば2〜20MPa程度)で反応原液にガスを溶解させてもよい。例えば6MPa以上の圧力で−60℃の温度としたガスを導入することで行うこともできる。本発明では、後者のケースの方が好ましい。 The method for dissolving the gas in the reaction stock solution is not particularly limited. For example, when dissolving only by applying pressure at normal temperature, the gas can be supplied to the tank by a gas supply means provided with a pressurizing device and the tank can be pressurized. For example, it can be performed by applying a pressure of 6 MPa or more in about 10 hours, or applying a pressure of 8 MPa or more in about 3 to 5 hours. In addition, the gas is introduced from the gas supply means to the gas mixing device provided in the feed pipe from the tank to the mixing head while liquefying or densifying the gas as an extremely low temperature and applying a predetermined pressure, The gas may be dissolved in the reaction stock solution at a predetermined pressure (for example, about 2 to 20 MPa). For example, it can also be performed by introducing a gas having a pressure of 6 MPa or more and a temperature of −60 ° C. In the present invention, the latter case is preferred.
ガスを溶解させる際の圧力としては、反応原液の圧力以上、好ましくは反応原液の圧力+0.5MPa以上であり、高い方が好ましいが、実用上から2〜20MPaが好ましく、より好ましくは5〜18MPaである。ガスを溶解させる際の温度は、好ましくは5〜40℃である。 The pressure for dissolving the gas is not less than the pressure of the reaction stock solution, preferably not less than the pressure of the reaction stock solution +0.5 MPa, and is preferably higher, but is preferably 2 to 20 MPa, more preferably 5 to 18 MPa from a practical point of view. It is. The temperature at which the gas is dissolved is preferably 5 to 40 ° C.
ガス濃度が0.02〜1重量%に切り替えられ、供給完了後の重合により形成される内層6については、金型内で固化する寸前の溶液状態の段階及び/又は重合反応が進行する事で粘度が上昇しつつある段階、の一方又は双方の段階で、発泡が進行する。内層6を形成するために金型内へ供給されたガスを含む反応原液は、金型中で急激な圧力及び/又は温度の変化を受け、ガスの溶解度が低下して発泡する。この場合、金型中での圧力や温度の何れを変化させてもよいが、高圧によりガスを反応原液中に溶解させている場合には、圧力調整弁などの圧力調整手段を持つ金型を用い、この圧力調整手段により金型内の圧力を急激に低下させるように制御することが好ましい。
For the
なお、金型は、その温度と圧力が制御されているが、反応原液の重合反応により、金型温度は急上昇し、金型内の圧力も変化する。かかる温度や圧力の急激な変化も発泡に寄与する。 Although the temperature and pressure of the mold are controlled, the mold temperature rapidly rises due to the polymerization reaction of the reaction stock solution, and the pressure in the mold also changes. Such rapid changes in temperature and pressure also contribute to foaming.
金型の型締め圧力は、通常、0〜100×105 Paの範囲である。 The mold clamping pressure of the mold is usually in the range of 0 to 100 × 10 5 Pa.
金型温度は、重合反応が始まる直前においては、好ましくは20℃〜120℃より好ましくは30℃〜110℃の範囲に設定される。 The mold temperature is preferably set in the range of 20 ° C to 120 ° C, more preferably 30 ° C to 110 ° C, immediately before the start of the polymerization reaction.
反応原液中のガスの溶解度の変化を調節し、望ましい気泡状態を得る為に、環状オレフィンモノマーの架橋重合反応性に実質的に影響を及ぼさないガスにより、金型内を加圧(予圧)し、金型内の圧力を、好ましくは0.01〜0.95MPa、より好ましくは0.02〜0.8MPa、さらに好ましくは0.04〜0.6MPaの範囲で一定に調整しておくことが望ましい。こうしたガスとしては、好ましくは不活性ガス、より好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素であり、コスト面から窒素が特に好ましい。金型内の圧力が低すぎると効果が無く、高すぎると発泡が不十分になる場合がある。 In order to adjust the solubility change of the gas in the reaction stock solution and obtain a desired bubble state, the inside of the mold is pressurized (pre-pressurized) with a gas that does not substantially affect the cross-linking polymerization reactivity of the cyclic olefin monomer. The pressure in the mold is preferably adjusted to be constant in the range of 0.01 to 0.95 MPa, more preferably 0.02 to 0.8 MPa, and even more preferably 0.04 to 0.6 MPa. desirable. Such a gas is preferably an inert gas, more preferably nitrogen, argon or carbon dioxide, and nitrogen is particularly preferable from the viewpoint of cost. If the pressure in the mold is too low, there is no effect, and if it is too high, foaming may be insufficient.
また、一方で温度を変化させるほか、外部から圧力、温度の何れを変化させてもよいが、高圧によりガスを反応原液中に溶解させている場合には、圧力調整弁などの圧力調整手段を持つ金型を用い、この圧力調整手段により金型内の圧力をなるべく一定に保つように制御することが好ましい。 On the other hand, in addition to changing the temperature, either the pressure or the temperature may be changed from the outside. However, when the gas is dissolved in the reaction stock solution by high pressure, a pressure adjusting means such as a pressure adjusting valve is provided. It is preferable to control the pressure in the mold so as to be kept as constant as possible by using this pressure adjusting means.
なお、本発明では、たとえばミキシングヘッドなどでの二以上の反応原液の混合の際に、各反応原液の温度が、好ましくは10℃〜45℃、より好ましくは15℃〜30℃の範囲となるように、タンクや配管などを温度調整することが好ましい。 In the present invention, for example, when mixing two or more reaction stock solutions with a mixing head or the like, the temperature of each reaction stock solution is preferably in the range of 10 ° C to 45 ° C, more preferably 15 ° C to 30 ° C. As described above, it is preferable to adjust the temperature of the tank, piping, and the like.
重合時間は、適宜選択すればよいが、通常、全体で、反応液の注入終了後、20秒〜10分程度である。
用いる金型の材質は、特に限定されず、ステンレス、アルミニウム、ニッケル電鋳などの金属に限らず、合成樹脂、あるいはその他の材質でも良い。反応射出成形は、比較的低圧での成形が可能であり、必ずしも高剛性の金型を用いる必要はない。
The polymerization time may be appropriately selected, but is generally about 20 seconds to 10 minutes after the completion of the injection of the reaction solution.
The material of the mold to be used is not particularly limited, and is not limited to metals such as stainless steel, aluminum, and nickel electroforming, but may be synthetic resin or other materials. Reaction injection molding can be performed at a relatively low pressure, and it is not always necessary to use a highly rigid mold.
キャビティでの重合(反応射出成形)が終了し、成形体が固化した段階で型開きすることにより、図1に示す構造の発泡成形体2を得ることができる。
By opening the mold at the stage where the polymerization (reaction injection molding) in the cavity is completed and the molded body is solidified, the foamed molded
成形装置
次に、図2を参照して、上記製造方法を実現するための一例としての成形装置20について説明する。この成形装置20は、単一の金型22を有する。この金型22は、金型内の圧力を調整可能な圧力調整弁(図示省略)を備えていても良い。金型22の内部には、図1に示す発泡成形体2を形成するためのキャビティ(図示省略)が形成してある。金型22には、ミキシングヘッド24が装着してある。ミキシングヘッド24には、第1反応原液タンク26及び第2反応原液タンク28からの送り配管が接続してある。
Molding Apparatus Next, a
本実施形態に係る装置20は、少なくとも二つの反応原液タンク26,28と、少なくとも一つのガスタンク30を有する。タンク26には反応原液のA液が貯留してあり、タンク28には反応原液のB液が貯留してあり、ガスタンク30には発泡ガスとして作用するガスが貯留してある。
The
各タンク26,28,30には、各送り配管32,34,36,38が接続してある。これら送り配管32,34,36,38には、それぞれ供給手段としてのポンプ40,42,44,46が装着してあり、これらタンク内の液体又は気体を金型22の方向に送ることが可能になっている。
Each
ポンプ40,42とポンプ44,46の下流側の送り配管32,34と送り配管36、38が交わる位置には、ガス混合手段としての第1ガス混合装置48及び第2ガス混合装置50が設けてある。各混合装置48,50は、タンク26,28から供給される各反応原液と、タンク30から供給されるガスを所定圧力で連続的に混合し、各反応原液にガスを連続的に溶解させるように構成してある。各混合装置48,50の内部は、各液にガスを効果的に溶解させるために、所定圧力に保持されている。
A first
なお、ガス供給手段の一部としてのタンク30には、内部に貯蔵されるガスを極低温(たとえば−60℃程度)にまで冷却する機構を備えてあっても良い。これにより、ガスを極低温として液化もしくは高密度化して、各混合装置48,50に導入することができる。
The
各混合装置48,50の下流側で、ミキシングヘッド24の手前側の各送り配管32,34には、制御弁52,54が設けてある。制御弁52,54は、三方弁であり、各タンク26,28から供給される反応原液を、ミキシングヘッド24方向へ送液する状態と、各戻り配管56,58方向へ送液する状態と、ミキシングヘッド24方向へ送液すると同時に各戻り配管56,58方向へも送液する状態とに切り替わる。図2では、制御弁52,54は、各タンク26,28からの反応原液を、各戻り配管56,58方向へ送液する状態となっている。
各戻り配管56,58は、各タンク26,28へ反応原液を戻すことが可能になっている。
Each
タンク26,28には、脱ガス手段としてのたとえば減圧弁(図示省略)が設けてあり、戻り配管56,58を通じて戻される各液中に溶解したガスを除去することが可能となっている。また、除去されたガス中に含まれる気化した反応原液成分を冷却、圧縮または吸着などにより分離し、ガスをタンク30に戻して再利用してもよい。
The
制御弁52,54は、各送り配管32,34において、可能な限りミキシングヘッド24の近くに接続してあることが好ましく、より好ましくは5m以内に接続される。また、ミキシングヘッド24と金型22との距離も近いほど好ましく、より好ましくは2m以内の距離とされる。
The
なお、タンク26,28には、それぞれ温度センサと温度調節手段(いずれも図示省略)が設置してあってもよい。温度センサにより測定された各タンクの内部温度データは、制御装置(図示省略)へ送られ、その温度データに基づき、温度調節の信号が送られ、この信号を受けた温度調節手段により、各タンクの内部温度を制御することができる。なお、配管32,34,56,58にも温度調節手段を設けておくことも好ましい。各タンク26,28の内部温度は、金型22へ注入される際の反応原液の温度が、好ましくは10〜45℃、より好ましくは15〜30℃の範囲となるように、調整されることが好ましい。
The
反応射出成形が開始する前の時点では、制御弁52,54は、タンク26,28からの反応原液の全てを戻り配管56,58を通して、各タンク26,28へ戻す。
At the time before reaction injection molding starts, the
反応射出成形を開始するには、制御弁52,54を制御し、タンク26,28から送られてきた反応原液の全てをミキシングヘッド24内へ送り、ここで反応原液を衝突混合させるとともに、これと同時に金型22のキャビティへの注入を開始する。キャビティ内に注入された反応原液は、キャビティの内部に行き渡る。
In order to start reaction injection molding, the
表皮層4(図1参照)を形成可能な量に達するまでキャビティへの注入を行った後(概ね注入開始から0.1〜25秒後)、タンク26に貯蔵されているA液をポンプ40によって所定圧力で第1ガス混合装置48に供給するとともに、タンク30に貯蔵されているガスをポンプ44によって所定圧力で第1ガス混合装置48に供給する。これと同時に、タンク28に貯蔵されているB液をポンプ42によって所定圧力で第2ガス混合装置50に供給するとともに、タンク30に貯蔵されているガスをポンプ46によって所定圧力で第2ガス混合装置50に供給する。混合装置48,50においては、各液とガスが衝突混合されるとともに、加圧及び/または加熱することにより、各液中にガスを連続的に溶解させる。ガスの供給量は、A液及びB液の全体に対して、合計で、0.02〜1重量%となるように調整する。
After injecting into the cavity until the amount capable of forming the skin layer 4 (see FIG. 1) is reached (approximately 0.1 to 25 seconds after the start of injection), the liquid A stored in the
そして、第1ガス混合装置48においてガスが溶解されたA液と、第2ガス混合装置50においてガスが溶解されたB液とを、ミキシングヘッド24内へ送り、ここで衝突混合させるとともに、これと同時に金型22のキャビティへの注入を開始する。
Then, the liquid A in which the gas is dissolved in the first
概ね注入開始から1〜30秒後にキャビティへの注入が終了し、重合反応終了後、金型22を常温まで減圧し、型開きすることによって、一対の表皮層の間に内層が形成された発泡成形体2を得ることができる。
After approximately 30 seconds from the start of injection, the injection into the cavity is completed, and after the polymerization reaction is completed, the
その一方、キャビティへの注入が終了した時点で、制御弁52,54を制御して、ミキシングヘッド24への流路を塞ぎ、金型22へ供給されずに、送り配管32,34内にに残された、ガスを含む反応原液をタンク26,28内へ回収する。このとき、タンク26,28に設けられた減圧弁(図示省略)を開き、液中に溶解したガスを除去する。
On the other hand, when the injection into the cavity is completed, the
本実施形態の成形装置20では、制御弁52,54及び戻り配管56,58が設けられているので、金型22へ供給されず、混合装置48,50より下流側の送り配管32,34内に残された、ガスを含む反応原液をタンク26,28内へ回収することができる。そして、タンク26,28には、たとえば減圧弁(図示省略)などの脱ガス手段が設けられているので、回収されたガスを含む反応原液中のガスを、液中から除去することができる。その結果、同一ラインで内層6の発泡率を変更し、異なる成形体を作り分けすることができる。
In the
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in various aspects. .
たとえば、図2に示す成形装置20について、各送り配管32,34に制御弁52,54を設けず、図3(A)及び図3(B)に示すように、各タンク26,28から供給されてくる反応原液の流れ方向を切り替え可能な構造を持つミキシングヘッド24aを用いてもよい。
For example, in the
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。実施例及び比較例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described based on further detailed examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise indicated, the part and% in an Example and a comparative example are a basis of weight.
実施例1
反応原液としてのA液の調製
六塩化タングステン20部を窒素気流中下で乾燥トルエン70部に添加し、次いでノニルフェノール2部及びトルエン16部よりなる溶液を添加して濃度0.5モル/リットルのタングステン含有触媒溶液を調製した。
Example 1
Preparation of solution A as a reaction stock solution Twenty parts of tungsten hexachloride was added to 70 parts of dry toluene in a nitrogen stream, and then a solution consisting of 2 parts of nonylphenol and 16 parts of toluene was added to a concentration of 0.5 mol / liter. A tungsten-containing catalyst solution was prepared.
次に、このタングステン含有触媒溶液に対し、窒素ガスを一晩パージして、六塩化タングステンとノニルフェノールとの反応によって生成される塩化水素ガスを除去し、さらにかかる溶液10容量部に対し、1容量部のアセチルアセトンを加えて重合用触媒とした。 Next, this tungsten-containing catalyst solution is purged with nitrogen gas overnight to remove hydrogen chloride gas produced by the reaction of tungsten hexachloride and nonylphenol. Part of acetylacetone was added to prepare a polymerization catalyst.
次に、精製ジシクロペンタジエン(純度99.7%、以下同様)95部、精製エチリデンノルボルネン(純度99.5%、以下同様)50部よりなるモノマー混合物に対し、エチレン含有70モル%のエチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン重合ゴム3部、酸化安定剤としてエタノックス702 2部を加えた溶液に上記重合用触媒溶液をタングステン含量が0.01モル/リットルになるように加えて触媒成分を含有する反応原液(A液)を調製した。 Next, with respect to a monomer mixture consisting of 95 parts of purified dicyclopentadiene (purity 99.7%, the same applies hereinafter) and 50 parts of purified ethylidene norbornene (purity 99.5%, the same applies hereinafter), ethylene-containing 70 mol% ethylene- A reaction stock solution containing a catalyst component by adding the above polymerization catalyst solution to a solution containing 3 parts of propylene-ethylidene norbornene polymer rubber and 2 parts of Etanox 702 as an oxidation stabilizer so that the tungsten content becomes 0.01 mol / liter. (Liquid A) was prepared.
さらにA液100部に対して0.02部のスリーエム製界面活性剤フロライドFC−740を0.02部添加した。溶液Aの粘度は30℃で300cpsであった。 Further, 0.02 part of 3M surfactant Fluoride FC-740 was added to 100 parts of Liquid A. Solution A had a viscosity of 300 cps at 30 ° C.
反応原液としてのB液の調製
トリオクチルアルミニウム85、ジオクチルアルミニウムアイオダイド15、ジグライム100のモル割合で混合調整した重合用活性化剤混合溶液を精製ジシクロペンタジエン95部、精製エチリデンノルボルネン5部、エチレン含有70モル%のエチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン重合ゴム3部よりなるモノマー混合物にアルミニウムが含量が0.03モル/リットルになる割合で混合し、活性化剤成分を含有する反応原液(B液)を調製した。
Preparation of solution B as a reaction stock solution 95 parts of purified dicyclopentadiene, 5 parts of purified ethylidene norbornene, ethylene are prepared by mixing and adjusting a polymerization activator mixed solution at a molar ratio of trioctyl aluminum 85, dioctyl aluminum iodide 15, and diglyme 100. A reaction stock solution (solution B) containing an activator component mixed with a monomer mixture composed of 3 parts of 70 mol% ethylene-propylene-ethylidene norbornene polymer rubber at a ratio of aluminum to 0.03 mol / liter Was prepared.
さらにB液100部に対して0.02部のスリーエム製界面活性剤フロライドFC−740を0.02部添加した。溶液Bの粘度は30℃で300cpsであった。 Further, 0.02 part of 3M Surfactant Fluoride FC-740 was added to 100 parts of Liquid B. Solution B had a viscosity of 300 cps at 30 ° C.
発泡ガス
発泡ガスとして、5.5MPaに昇圧した窒素ガスを用いた。
As the foaming gas , nitrogen gas whose pressure was increased to 5.5 MPa was used.
成形
図2に示す成形装置20のタンク26,28に、それぞれA液,B液を窒素雰囲気下に入れ、A液,B液の送り速度をそれぞれ200g/秒,200g/秒とし、A液,B液がミキシングヘッド24を通じて金型22に入ってから2.2秒後に、窒素混合器(ガス供給装置30)から発泡ガスを送り出し、混合装置48,50にてA液,B液に溶解させ、昇圧窒素0.1%を含むA液及びB液をミキシングヘッド24を通じて、窒素で0.4MPaに加圧した金型22に入れ、トータルの液注入時間が5.0秒となるように設定して成形を行った。
金型22は、550mm×550mm×6mmの板状の空間(キャビティ)を持つ鉄製金型を使用し、当該空間を充填する量を越える供給成分は、金型22出口に設けられた容器にあふれ出る方式とした。金型温度は予め、片面側を90℃、もう一方の面を60℃とした。供給終了後90秒で金型を開け、成形体を取り出した。
The
取り出された成形体の表面には、泡(気泡)が観測されず滑らかであった。すなわち表面のほぼ100%が表皮層で覆われていた。 Bubbles (bubbles) were not observed on the surface of the removed molded body and were smooth. That is, almost 100% of the surface was covered with the skin layer.
次に、成形体を切断し、その断面を調べたところ、表皮層として厚さ0.5mmの非発泡層と、その内側に内層としての発泡層が観察された。 Next, when the molded body was cut and its cross section was examined, a non-foamed layer having a thickness of 0.5 mm as a skin layer and a foamed layer as an inner layer were observed inside.
次に、得られた成形体を切り出して、表皮層の比重D1、内層の比重D2、全体の比重D3、内層中の気泡のサイズ(平均径)及び曲げ弾性率Fを測定した。その結果、D1=1.03、D2=0.814、D3=0.85、気泡サイズ=35μm及びF=1.6GPaであった。 Next, the obtained molded body was cut out, and the specific gravity D1 of the skin layer, the specific gravity D2 of the inner layer, the total specific gravity D3, the size (average diameter) of the bubbles in the inner layer, and the flexural modulus F were measured. As a result, D1 = 1.03, D2 = 0.814, D3 = 0.85, bubble size = 35 μm, and F = 1.6 GPa.
なお、成形体の「曲げ弾性率F」は、JIS−K7203に準拠した方法で測定した。「気泡のサイズ(平均径)」は、次のようにして算出した。まず、得られた成形体を厚み方向に切り出す。切り出された断面中の1mm×0.8mm四方部分を任意に3カ所抽出する。抽出された3カ所を電子顕微鏡で倍率:100倍で観察する。観察された気泡の中から無作為に20個の気泡を選択する。選択された20個の気泡サイズをそれぞれ測定する。20個の測定値の平均値を算出する。 The “flexural modulus F” of the molded body was measured by a method based on JIS-K7203. The “bubble size (average diameter)” was calculated as follows. First, the obtained molded body is cut out in the thickness direction. Three 1 mm × 0.8 mm square portions in the cut section are extracted arbitrarily. The extracted three places are observed with an electron microscope at a magnification of 100 times. Randomly select 20 bubbles from the observed bubbles. Each of the selected 20 bubble sizes is measured. The average value of 20 measured values is calculated.
実施例2
実施例1と同様の成形装置20を用い、A液,B液の送り速度をそれぞれ300g/秒,300g/秒とし、A液,B液がミキシングヘッド24を通じて金型22に入ってから1.5秒後に、窒素混合器(ガス供給装置30)から発泡剤を送り出し、混合装置48,50にてA液,B液に溶解させ、昇圧窒素0.2%を含むA液及びB液をミキシングヘッド24を通じて、窒素で0.6MPaに加圧した金型22に入れ、トータルの液注入時間が3.3秒となるように設定して成形を行い、成形体を取り出した。
Example 2
Using the
取り出された成形体の表面には、泡(気泡)が観測されず滑らかであった。すなわち表面のほぼ100%が表皮層で覆われていた。 Bubbles (bubbles) were not observed on the surface of the removed molded body and were smooth. That is, almost 100% of the surface was covered with the skin layer.
次に、成形体を切断し、その断面を調べたところ、表皮層として厚さ0.5mmの非発泡層と、その内側に内層としての発泡層が観察された。 Next, when the molded body was cut and its cross section was examined, a non-foamed layer having a thickness of 0.5 mm as a skin layer and a foamed layer as an inner layer were observed inside.
次に、得られた成形体を切り出して、表皮層の比重D1、内層の比重D2、全体の比重D3、内層中の気泡のサイズ(平均径)及び曲げ弾性率Fを測定した。その結果、D1=1.03、D2=0.814、D3=0.85、気泡サイズ=36μm及びF=1.55GPaであった。 Next, the obtained molded body was cut out, and the specific gravity D1 of the skin layer, the specific gravity D2 of the inner layer, the total specific gravity D3, the size (average diameter) of the bubbles in the inner layer, and the flexural modulus F were measured. As a result, D1 = 1.03, D2 = 0.814, D3 = 0.85, bubble size = 36 μm, and F = 1.55 GPa.
実施例3
実施例1と同様の成形装置20を用い、A液,B液の送り速度をそれぞれ150g/秒,150g/秒とし、A液,B液がミキシングヘッド24を通じて金型22に入ってから3.0秒後に、窒素混合器(ガス供給装置30)から発泡剤を送り出し、混合装置48,50にてA液,B液に溶解させ、昇圧窒素0.05%を含むA液及びB液をミキシングヘッド24を通じて、窒素で0.1MPaに加圧した金型22に入れ、トータルの液注入時間が6.7秒となるように設定して成形を行い、成形体を取り出した。
Example 3
2. Using the
取り出された成形体の表面には、泡(気泡)が観測されず滑らかであった。すなわち表面のほぼ100%が表皮層で覆われていた。 Bubbles (bubbles) were not observed on the surface of the removed molded body and were smooth. That is, almost 100% of the surface was covered with the skin layer.
次に、成形体を切断し、その断面を調べたところ、表皮層として厚さ0.5mmの非発泡層と、その内側に内層としての発泡層が観察された。 Next, when the molded body was cut and its cross section was examined, a non-foamed layer having a thickness of 0.5 mm as a skin layer and a foamed layer as an inner layer were observed inside.
次に、得られた成形体を切り出して、表皮層の比重D1、内層の比重D2、全体の比重D3、内層中の気泡のサイズ(平均径)及び曲げ弾性率Fを測定した。その結果、D1=1.03、D2=0.79、D3=0.83、気泡サイズ=35μm及びF=1.6GPaであった。 Next, the obtained molded body was cut out, and the specific gravity D1 of the skin layer, the specific gravity D2 of the inner layer, the total specific gravity D3, the size (average diameter) of the bubbles in the inner layer, and the flexural modulus F were measured. As a result, D1 = 1.03, D2 = 0.79, D3 = 0.83, bubble size = 35 μm, and F = 1.6 GPa.
比較例
実施例1と同様の成形装置20を用い、A液,B液の送り速度をそれぞれ300g/秒,300g/秒とし、さらに窒素混合器(ガス供給装置30)から発泡剤を送り出し、混合装置48,50にてA液,B液に溶解させ、昇圧窒素0.1%を含むA液及びB液を、当初から、ミキシングヘッド24を通じて、窒素で0.4MPaに加圧した金型22に入れ、トータルの液注入時間が5.0秒となるように設定して成形を行い、成形体を取り出した。
Comparative Example Using the
取り出された成形体の表面には、ごく小さな泡(気泡)が無数、観測された。すなわち表面のどの部分も表皮層で覆われていなかった。 Innumerable tiny bubbles (bubbles) were observed on the surface of the molded body taken out. That is, no part of the surface was covered with the epidermis layer.
次に、成形体を切断し、その断面を調べたところ、全体が発泡層(実施例1〜3の内層に相当する)で構成されていた。 Next, when the molded body was cut and its cross section was examined, the whole was composed of a foam layer (corresponding to the inner layers of Examples 1 to 3).
次に、得られた成形体を切り出して、成形体全体の比重D3、成形体中の気泡のサイズ(平均径)及び曲げ弾性率Fを測定した。その結果、D3=0.85、気泡サイズ=39μm及びF=1.3GPaであった。すなわち気泡サイズが大きく、曲げ弾性率Fが実施例1〜3と比較して、劣っていることが確認された。 Next, the obtained molded body was cut out, and the specific gravity D3 of the entire molded body, the size (average diameter) of bubbles in the molded body, and the flexural modulus F were measured. As a result, D3 = 0.85, bubble size = 39 μm, and F = 1.3 GPa. That is, it was confirmed that the bubble size was large and the flexural modulus F was inferior compared with Examples 1-3.
なお、上述した実施例1〜3及び比較例の結果を表1に示す。
2… 発泡成形体
4… 表皮層(非発泡層)
6… 内層(発泡層)
20… 成形装置
22… 金型
24,24a… ミキシングヘッド(衝突混合手段)
26… 第1反応原液タンク(反応原液供給手段)
28… 第2反応原液タンク(反応原液供給手段)
30… ガスタンク(ガス供給手段)
32,34,36,38… 送り配管
40,42,44,46… ポンプ
48… 第1ガス混合装置(ガス混合手段)
50… 第2ガス混合装置(ガス混合手段)
52,54… 制御弁
56,58… 戻り配管(回収手段)
2 ... Foam molded body 4 ... Skin layer (non-foamed layer)
6 ... Inner layer (foamed layer)
20 ...
26 ... First reaction stock solution tank (reaction stock solution supply means)
28 ... Second reaction stock solution tank (reaction stock supply means)
30 ... Gas tank (gas supply means)
32, 34, 36, 38 ...
50 ... Second gas mixing device (gas mixing means)
52, 54 ...
Claims (6)
金型に供給される反応原液のガス濃度を、供給開始時には0.02重量%未満とし、供給開始後に0.02〜1重量%に切り替え、供給完了させる、発泡成形体の製造方法。 Supplying two or more reaction stock solutions into a mold, polymerizing the reaction stock solution in the mold and curing the foam molded article,
A method for producing a foamed molded article, wherein the gas concentration of a reaction stock solution supplied to a mold is set to less than 0.02% by weight at the start of supply, is switched to 0.02-1% by weight after the start of supply, and the supply is completed.
該金型に反応原液を供給する反応原液供給手段と、
該反応原液供給手段から前記金型に反応原液を供給する前に、前記反応原液に対してガスを含有させるガス混合手段と、
該ガス混合手段に向けてガスを供給するガス供給手段と、
前記金型へ供給されなかったガスを含む反応原液を回収する回収手段と、
前記回収された反応原液中のガスを除去する脱ガス手段とを、有する成形装置。 Mold,
Reaction stock solution supplying means for supplying the reaction stock solution to the mold;
A gas mixing means for containing a gas in the reaction stock solution before supplying the reaction stock solution from the reaction stock solution supply means to the mold;
Gas supply means for supplying gas toward the gas mixing means;
Recovery means for recovering a reaction stock solution containing gas that has not been supplied to the mold;
And a degassing means for removing gas in the recovered reaction stock solution.
The foaming molding of Claim 5 in which the said inner layer contains the bubble which has an average diameter of 100 micrometers or less.
Priority Applications (1)
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JP2004104353A JP2005288772A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Foamed molding, its production method, and its molding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004104353A JP2005288772A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Foamed molding, its production method, and its molding apparatus |
Publications (1)
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