JP2008155629A - Annealing apparatus for polyamide resin molding - Google Patents

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Nobuo Yokota
伸夫 横田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent problems such as occurrence of burned surface of a resin molding or occurrence of a fire or explosion in an annealing oven. <P>SOLUTION: An annealing apparatus for receiving cast polyamide resin moldings in the annealing oven, and heating and annealing them, is constituted by using a safety device which is for monitoring the concentration of oxygen in the oven and stopping the heating when the concentration of oxygen becomes a prescribed concentration or higher, a safety device which is equipped with a nitrogen gas flowmeter for nitrogen gas sent into the oven and for stopping the heating when the flow of nitrogen measured by the nitrogen flowmeter becomes a prescribed value or below, and furthermore, a control device which is for keeping the heater surface temperature in the oven within a prescribed temperature range. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はラクタムを重合させるポリアミドの注型成形品に発生する樹脂成形時、重合収縮、結晶化収縮、冷却に伴う収縮により発生する応力によって生じた成形品の内部歪みを除去するためのアニール(アニーリング)を行うアニール装置に係わり、詳しくはアニールオーブン中で樹脂成形体の表面焼けが生じたり、火災・爆発が起こったりする問題を解決する技術に関する。   The present invention is an annealing for removing internal distortion of a molded product caused by stress generated by polymerization shrinkage, crystallization shrinkage, and shrinkage accompanying cooling during resin molding occurring in a cast molded product of polyamide that polymerizes lactam ( More specifically, the present invention relates to a technique for solving problems such as surface burning of a resin molded body, fire, and explosion in an annealing oven.

注型ポリアミド樹脂は最も代表的なエンジニアリングプラスチックであり、機械的強度、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性に優れ、しかも加工性もよいため、ギア、ロール、摺動材など多くの機械部品として使用されている。   Cast polyamide resin is the most representative engineering plastic, and has excellent mechanical strength, impact resistance, heat resistance, chemical resistance, and good workability, so it has many machine parts such as gears, rolls, and sliding materials. It is used as

ポリアミドの注型成形品は成形後にアニール(アニーリング)という熱処理がしばしば行われる。それは、ポリアミド樹脂の注型成形品は成形時に重合による収縮、結晶化による収縮、また成形後の冷却に伴う収縮による応力が発生することから、成形品に内部歪みが生じる。内部歪みが生じることによって成形品を切削などの機械加工するときに、場合によっては成形品を放置しておいても樹脂の割れが発生してしまう原因ともなっている。さらに、常温においても徐々に歪みは解放されるので、成形後所定寸法に加工しても、加工後の収縮によって寸法が変化してしまったり、そりが生じたりするといった問題もある。   A polyamide cast product is often subjected to a heat treatment called annealing after the molding. This is because a cast molded product of polyamide resin undergoes shrinkage due to polymerization, shrinkage due to crystallization, and stress due to shrinkage due to cooling after molding, so that internal distortion occurs in the molded product. When the molded product is machined, such as by cutting, due to internal distortion, it may cause a resin crack even if the molded product is left unattended. In addition, since the strain is gradually released even at room temperature, there is a problem that even if it is processed to a predetermined size after molding, the size may change due to shrinkage after processing or warp may occur.

そこで、上記に記載したような成形品を一旦適当な温度に加熱して、所定時間保持した後に緩やかに冷却し常温にまで温度を下げるというアニールと呼ばれる操作が行われる。   Therefore, an operation called annealing is performed in which a molded article as described above is once heated to an appropriate temperature, held for a predetermined time, and then slowly cooled to lower the temperature to room temperature.

成形品にアニールを行うことによって、成形品の内部歪みを除去でき、機械加工時の割れなどの発生を防止や加工後の寸法安定性を確保することができる。アニールはオーブンで樹脂成形体を加熱することによって行われている。   By annealing the molded product, internal distortion of the molded product can be removed, cracking during machining can be prevented, and dimensional stability after processing can be ensured. Annealing is performed by heating the resin molding in an oven.

一方、ラクタムを重合するポリアミドの注型成形において、モノマーであるラクタムは完全に重合してポリマーになってしまうわけではなく、ポリマーである成形品中に通常数%程度のラクタム(モノマー)が未反応のまま残留する。   On the other hand, in the cast molding of polyamide that polymerizes lactam, the monomer lactam does not completely polymerize into a polymer, and usually about several percent of lactam (monomer) is not yet present in the polymer molded article. The reaction remains.

残留したラクタムはそのまま成形品内にとどまっているが、アニールのための加熱によって蒸発し、ラクタムのガスとなって成形品外部に発生することになる。   The remaining lactam remains in the molded product as it is, but it evaporates by heating for annealing, and is generated outside the molded product as a lactam gas.

ラクタムのガスは可燃性ガスであり、375℃をこえる温度で酸素と引火源があれば発火し爆発することもある。そのために安全対策としてオーブンに窒素を吹き込むことによってオーブン内を窒素置換しながら加熱するという方法が採られており、発火の原因の一つである酸素のない状態にしている。   Lactam gas is a flammable gas and may ignite and explode if there is oxygen and an ignition source at temperatures above 375 ° C. Therefore, as a safety measure, a method of heating the inside of the oven while replacing the nitrogen by blowing nitrogen into the oven is employed, and the state is free of oxygen which is one of the causes of ignition.

しかし、窒素置換を行ったとしてもいくらかの酸素が残留しており、また外部より酸素が侵入するなどによりオーブン内の酸素濃度が増加することがあり、酸素濃度のチェックは行わなければならない。そのためにオーブン内の気体をサンプリングして酸素濃度計で定期的に酸素濃度をチェックし、所定の濃度を超えているようであれば自動的にオーブンのヒータが切れるような機構を設けている(特許文献1)。   However, even if nitrogen replacement is performed, some oxygen remains, and oxygen concentration in the oven may increase due to oxygen entering from the outside, and the oxygen concentration must be checked. Therefore, a mechanism is provided to sample the gas in the oven, periodically check the oxygen concentration with an oximeter, and automatically turn off the oven heater if it exceeds a predetermined concentration ( Patent Document 1).

特開2000−254929号公報JP 2000-254929 A

しかし、酸素濃度計で酸素の濃度をチェックする方法では、オーブン内の気体の温度が150℃を超える高温になると連続して酸素濃度を測定監視するのが困難で、一定時間毎にオーブン内の気体をサンプリングして測定することになる。   However, in the method of checking the oxygen concentration with an oximeter, it is difficult to continuously measure and monitor the oxygen concentration when the temperature of the gas in the oven exceeds 150 ° C. The gas is sampled and measured.

よって、オーブン内の温度が150℃以下の場合は安全装置が働いて樹脂成形品の焼けや爆発の発生を防止することができるが、150℃を超える高温になったときは、酸素濃度を測定する方法では連続監視ができず、安全性に不安を生じ、樹脂製品の焼けの問題や、爆発といった問題を防止する体制がとれなくなっていた。   Therefore, when the temperature in the oven is 150 ° C. or lower, the safety device works to prevent the resin molded product from being burned or exploded, but when the temperature exceeds 150 ° C., the oxygen concentration is measured. In this method, continuous monitoring was not possible, and there was anxiety in safety, and a system to prevent problems such as burning of resin products and explosions could not be taken.

そこで、本発明ではオーブン内が高温になっても内部の監視を行うことができ、成形品に焼けが生じて不良を出してしまう問題や、場合によっては爆発を引き起こしてしまうといった問題を防止するべくオーブン内の監視を連続で行うことができる樹脂成形体のアニール装置の提供を課題とする。   Therefore, in the present invention, the inside of the oven can be monitored even when the temperature of the oven becomes high, and the problem that the molded product is burnt to cause a defect and in some cases an explosion is prevented is prevented. Accordingly, an object of the present invention is to provide an annealing apparatus for a resin molded body capable of continuously monitoring the inside of an oven.

上記のような課題を解決するために本発明の請求項1では、オーブン内に注型ポリアミド樹脂成形体を収容して加熱しアニールを行うポリアミド樹脂成形体のアニール装置において、オーブン内の酸素濃度を監視して酸素濃度が所定濃度以上になると加熱を停止する安全装置と、オーブン内に送り込む窒素ガス流量計を具備し、該窒素ガス流量計で測定される流量が所定値以下になると加熱を停止する安全装置と、更にオーブン内のヒータ表面温度を所定温度内に保つ制御装置とを併用してなることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, in claim 1 of the present invention, in an annealing apparatus for a polyamide resin molded body in which a cast polyamide resin molded body is accommodated in an oven and heated and annealed, the oxygen concentration in the oven A safety device that stops heating when the oxygen concentration exceeds a predetermined concentration and a nitrogen gas flow meter that is fed into the oven are provided, and heating is performed when the flow rate measured by the nitrogen gas flow meter falls below a predetermined value. A safety device for stopping and a control device for keeping the heater surface temperature in the oven within a predetermined temperature are used in combination.

請求項2では、安全装置としてオーブン内の圧力を監視して圧力が所定値以下になると加熱を停止する安全装置を併用してなる請求項1記載のポリアミド樹脂成形体のアニール装置としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the annealing apparatus for a polyamide resin molded body according to the first aspect, wherein the safety device is used in combination with a safety device that monitors the pressure in the oven and stops heating when the pressure falls below a predetermined value.

請求項3では、オーブン内の気体を循環させるファンの回転軸を構成する軸受内の圧力を監視して、圧力が所定値以下になると加熱を停止する安全装置を併用してなる請求項1記載のポリアミド樹脂成形体のアニール装置。   In claim 3, the pressure in the bearing constituting the rotating shaft of the fan for circulating the gas in the oven is monitored and used together with a safety device that stops heating when the pressure falls below a predetermined value. Annealing equipment for polyamide resin.

請求項1によるとアニール装置のオーブン内における酸素濃度を監視するとともにオーブン内に送り込む窒素ガスの流量計を具備してそれぞれの測定値に応じて加熱を停止する複数の安全装置を併用しているので、オーブン内の温度が高くなって酸素濃度計による連続監視ができなくても、その代用特性である窒素ガスの流量を流量計で監視することで連続監視を行うことができ、アニール装置のオーブン内の酸素濃度をより確実に問題のないレベルに保つことができる。さらには、オーブン内のヒータ表面温度を所定温度内に保つ制御装置を備えているので、樹脂成形体表面の焼けの発生や、爆発を防止することができる。   According to the first aspect of the present invention, the oxygen concentration in the oven of the annealing apparatus is monitored and a flow meter of nitrogen gas fed into the oven is provided, and a plurality of safety devices that stop heating according to each measured value are used in combination. Therefore, even if the temperature inside the oven becomes high and continuous monitoring with an oximeter is not possible, continuous monitoring can be performed by monitoring the flow rate of nitrogen gas, which is a substitute characteristic, with a flow meter. The oxygen concentration in the oven can be more reliably maintained at a problem-free level. Furthermore, since the control apparatus which maintains the heater surface temperature in oven within predetermined temperature is provided, generation | occurrence | production of the burning of the resin molding surface and explosion can be prevented.

請求項2によると、さらに安全装置としてオーブン内の圧力を監視する圧力計を取りつけることで、窒素が十分にオーブン内に送り込まれているかどうかを確認することができ、圧力が所定以下になると加熱を停止するように設定しておくことで、アニール装置のオーブン内の酸素濃度をより確実に問題のないレベルに保つことができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to confirm whether or not nitrogen is sufficiently sent into the oven by attaching a pressure gauge for monitoring the pressure in the oven as a safety device. By setting so as to stop the oxygen concentration, the oxygen concentration in the oven of the annealing apparatus can be more reliably maintained at a level causing no problem.

請求項3によると、オーブン内の気体を循環させるファンの回転軸を構成する軸受内の圧力を監視して、圧力が所定値以下になると加熱を停止する安全装置を併用してなる請求項1記載のポリアミド樹脂成形体のアニール装置としており、より確実に酸素濃度の管理を行うことができる。   According to a third aspect of the present invention, the pressure in the bearing constituting the rotating shaft of the fan for circulating the gas in the oven is monitored, and a safety device that stops heating when the pressure falls below a predetermined value is also used. The apparatus for annealing a polyamide resin molded body described above can manage the oxygen concentration more reliably.

図1はポリアミド樹脂成形体のアニール装置におけるアニールオーブンの扉を開放したところを示す斜視図であり、図2はアニールオーブンの酸素濃度測定系におけるラクタム蒸気回収装置の配管系統図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a state where an annealing oven door is opened in an annealing apparatus for a polyamide resin molded body, and FIG. 2 is a piping system diagram of a lactam vapor recovery apparatus in an oxygen concentration measurement system of the annealing oven.

アニールオーブン1は注型ポリアミド樹脂成形体の成形時のひずみを除去し、加工時の割れや損傷を防止するためにその中で加熱するものであり、実質的に密閉できる容器20とヒータ21、気体を循環させるファン22などからなっている。   The annealing oven 1 removes strain at the time of molding the cast polyamide resin molded body and heats it in order to prevent cracking and damage during processing. It consists of a fan 22 for circulating gas.

樹脂成形体のアニールを行う際に、アニールオーブン内の酸素濃度が高くなりすぎると樹脂成形体表面が黒く焼けてしまうといった問題や、ラクタムが加熱されて爆発を引き起こしてしまうといった安全上の問題が起こる可能性がある。オーブン内で成形体を加熱する際には常時窒素を送り込んで酸素濃度を低く保つようにしているが、安全性の問題でもあることから酸素濃度計を取り付けてアニールオーブン内の酸素濃度を測定し、酸素濃度を監視していた。ただし、酸素濃度計では、定期的にサンプリングして測定することになるので常時監視をすることはできない。   When annealing the resin molded product, there are problems such as the surface of the resin molded product being burnt black if the oxygen concentration in the annealing oven becomes too high, and safety issues such as heating the lactam and causing an explosion. Can happen. When heating the molded body in the oven, nitrogen is always sent to keep the oxygen concentration low. However, since this is a safety issue, an oxygen concentration meter is attached to measure the oxygen concentration in the annealing oven. The oxygen concentration was monitored. However, an oximeter cannot be constantly monitored because it periodically samples and measures.

そこで、本発明のアニール装置には、アニールオーブン内の酸素濃度を定期的に測定するための酸素濃度計とともに、オーブン内に送り込んでいる窒素を流量計にて常時監視して十分な量の窒素がオーブン内に送られているかどうかを見ることで間接的にオーブン内の酸素濃度をチェックする手段、また、アニールオーブンのヒータ表面温度を監視するとともに未反応モノマーの着火温度を下回る所定の温度を超えないように温調できるようにしている。   Therefore, the annealing apparatus of the present invention includes an oxygen concentration meter for periodically measuring the oxygen concentration in the annealing oven, and constantly monitoring the nitrogen fed into the oven with a flow meter, and a sufficient amount of nitrogen. A means of indirectly checking the oxygen concentration in the oven by checking whether the oxygen is being sent into the oven, and monitoring the heater surface temperature of the annealing oven and setting a predetermined temperature below the ignition temperature of the unreacted monomer The temperature can be controlled so as not to exceed.

また、場合によってはアニールオーブン内の圧力を常時監視する圧力計を取り付けることによって、オーブン内に窒素ガスが十分に流入しているかどうかを監視し、それも酸素濃度が十分に低い値であるかどうかを間接的に確認する手段となる。   In some cases, a pressure gauge that constantly monitors the pressure in the annealing oven is attached to monitor whether the nitrogen gas is sufficiently flowing into the oven, and whether the oxygen concentration is sufficiently low. It becomes a means to confirm indirectly.

酸素濃度計は例えば次のように取り付けられている。アニールオーブンの酸素濃度測定系におけるラクタム蒸気回収装置Sを有するアニールオーブン1では、側壁に設けた排気孔2に排気管3が接続されており、排気管3からはオーブン内部の圧力を測定する圧力計4が分岐している。そして、圧力計の先にはエルボー5を介して下方に湾曲したフレキシブルホースからなるラクタム回収部6がつながっている。   For example, the oxygen concentration meter is attached as follows. In the annealing oven 1 having the lactam vapor recovery device S in the oxygen concentration measurement system of the annealing oven, the exhaust pipe 3 is connected to the exhaust hole 2 provided on the side wall, and the pressure for measuring the pressure inside the oven is measured from the exhaust pipe 3. A total of 4 branches. A lactam collection unit 6 made of a flexible hose curved downward is connected to the tip of the pressure gauge via an elbow 5.

フレキシブルホースで下方に湾曲したラクタム回収部6は常温水を溜めた水槽7に漬けられており、ラクタム回収部6の内部をラクタムの固化温度である69℃未満に保つようにしている。   The lactam collection unit 6 curved downward by the flexible hose is immersed in a water tank 7 in which room temperature water is stored, and the inside of the lactam collection unit 6 is maintained at less than 69 ° C., which is the lactam solidification temperature.

再びエルボー8を介して通常の排気管9を接続し、排気管9はバルブ10につながっている。バルブ10はここでは常時閉・測定時開に設定されている。また、排気管9の途中でフレキシブルホースの閉塞確認用のサービスバルブ11とマノメータ12が分岐しており、マノメータ12では館内が閉塞せず、確実に排気されていることを計装的に知ることができる。   An ordinary exhaust pipe 9 is connected again via the elbow 8, and the exhaust pipe 9 is connected to the valve 10. Here, the valve 10 is set to be normally closed and open at the time of measurement. Further, the service valve 11 for confirming the closure of the flexible hose and the manometer 12 are branched in the middle of the exhaust pipe 9, and the manometer 12 knows from the instrumentation that the inside of the building is not blocked and is surely exhausted. Can do.

バルブ10の先にはフィルタ13が取り付けられており、さらにその先は酸素濃度計14につながっている。フィルタ13は酸素濃度計14にラクタムを含んだ気体を送らないようにより安全を期するために設けたものである。   A filter 13 is attached to the tip of the valve 10, and further to the oximeter 14. The filter 13 is provided for the sake of safety so as not to send a gas containing lactam to the oximeter 14.

酸素濃度計14はポンプ15(例えばダイアフラムポンプなどの)と酸素センサ16と信号発生器17からなり、ポンプ15で気体を吸い込んで酸素センサ16内に送りこみ、気体中の酸素濃度が一定レベルと超えると信号発生器17で所定の信号を発生し、その信号はオーブンの制御装置(図示しない)へ送られるようになっている。   The oxygen concentration meter 14 includes a pump 15 (for example, a diaphragm pump), an oxygen sensor 16, and a signal generator 17. The pump 15 sucks gas into the oxygen sensor 16, and the oxygen concentration in the gas becomes a constant level. When it exceeds, a predetermined signal is generated by the signal generator 17, and the signal is sent to a control device (not shown) of the oven.

実際にオーブン1でアニールを行う際にこの装置がどのように動作するかを説明する。まず注型ポリアミド成形品のアニール自体はごく簡単な工程であり、オーブン1内に成形後の注型ポリアミド成形品(図示しない)が納められ、扉が閉められてオーブン内が密閉される。スイッチを入れて加熱が始まり徐々に昇温していき通常180〜200℃程度の温度で4〜100時間加熱した後、徐々に温度を下げていく。   The operation of this apparatus when actually performing annealing in the oven 1 will be described. First, annealing of the cast polyamide molded product itself is a very simple process, and the cast polyamide molded product (not shown) after molding is placed in the oven 1, the door is closed, and the inside of the oven is sealed. The switch is turned on and heating is started and the temperature is gradually raised. After heating at a temperature of about 180 to 200 ° C. for 4 to 100 hours, the temperature is gradually lowered.

その工程の中で、オーブン1内の酸素濃度を1回/30〜200min程度の割合で測定する。測定する時間になると、まずバルブ10が開きオーブン1から廃棄孔2、排気管3、ラクタム回収部6、排気管9、フィルタ13を通して酸素濃度計14がつながった状態になる。   In the process, the oxygen concentration in the oven 1 is measured at a rate of about once / 30 to 200 min. When it is time to measure, the valve 10 is first opened, and the oxygen concentration meter 14 is connected from the oven 1 through the waste hole 2, the exhaust pipe 3, the lactam collection unit 6, the exhaust pipe 9, and the filter 13.

そして酸素濃度計14のポンプ15が作動することによってオーブン1内の気体が吸い込まれる。その気体にはラクタムのガスを含んでいる場合があるが、ラクタム回収部6を通過する際に冷却されて固化温度の高いラクタムはラクタム回収部6の管内壁に付着する。   Then, the gas in the oven 1 is sucked by operating the pump 15 of the oximeter 14. The gas may contain lactam gas, but the lactam having a high solidification temperature that is cooled when passing through the lactam recovery unit 6 adheres to the inner wall of the lactam recovery unit 6.

ラクタム回収部6でかなりのラクタムを除去した後の気体は排気管9、バルブ10を通過してフィルタ13に入る。ここで念のためにもう一度フィルタ13にかけることによってラクタムやその他の固形物が除去された上でポンプ15を通って酸素センサ16に送りこまれる。   The gas after a considerable amount of lactam is removed by the lactam collection unit 6 passes through the exhaust pipe 9 and the valve 10 and enters the filter 13. Here, as a precaution, the filter 13 is applied again to remove the lactam and other solids, and then the pump 15 is sent to the oxygen sensor 16.

酸素センサ16内で酸素濃度が測定された後、その気体は外気へ放出される。酸素センサ16で測定した酸素濃度が予め設定した所定の濃度を超えていると信号発生器17で発生した信号がアニールオーブンのヒータ制御装置に送られヒータが自動的に切られる。そうすることで安全装置としている。また、ヒータを切るだけでなくアラームを起こすことも可能である。酸素濃度が1.0%を超えると成形体の焼けや爆発の可能性が高まるため、この場合の所定濃度というのは、だいたい0.1〜1.0%で設定することが好ましい。   After the oxygen concentration is measured in the oxygen sensor 16, the gas is released to the outside air. When the oxygen concentration measured by the oxygen sensor 16 exceeds a predetermined concentration set in advance, a signal generated by the signal generator 17 is sent to the heater control device of the annealing oven and the heater is automatically turned off. By doing so, it is a safety device. In addition to turning off the heater, it is possible to raise an alarm. If the oxygen concentration exceeds 1.0%, the possibility of burning or explosion of the molded body increases. Therefore, the predetermined concentration in this case is preferably set to about 0.1 to 1.0%.

ラクタム回収部6は水を溜めた水槽を通過させて、ラクタム回収部6内を通過するガスの温度をラクタムの固化温度である69℃を下回る40℃程度まで下げることによってラクタムを固化させて回収するものであり、ラクタム回収部6に用いているフレキシブルホースにもよるが、そのために水槽の水を必要に応じて循環させるような構成としてもよい。   The lactam recovery unit 6 passes through a water tank in which water is stored, and recovers the lactam by solidifying the lactam by lowering the temperature of the gas passing through the lactam recovery unit 6 to about 40 ° C. which is lower than the solidification temperature of the lactam, 69 ° C. However, depending on the flexible hose used in the lactam collection unit 6, the water in the water tank may be circulated as necessary.

なお、冷却手段としては水槽を使用した水冷の方法を上記に示しているが、これに限られるものではなく電気的に冷却する手段を採って必要時のみ冷却するような形態やホースの周囲に流水路をつくって水を流す等、ラクタムを固化させる温度以下に冷却できるものならどんなものでも構わない。   Although the cooling method using a water tank is shown above as the cooling means, it is not limited to this, and it is not limited to this. Anything can be used as long as it can cool below the temperature at which lactam is solidified, such as by creating a water channel and flowing water.

次に、窒素であるが、窒素はオーブン内に連通した窒素管で送り込み、反対側に設置した排気管で排出させることによってオーブン内を窒素で満たすようにしている。窒素を送り込む窒素管の途中に取り付けることになる。窒素の流量計は、窒素を送り込む窒素管に取り付けてその流量を測定する。窒素を送り込む流量が十分であると間接的にアニールオーブン内の酸素濃度が十分に低い値になっているだろうと推測することができる。常時監視のできない酸素濃度計を間接的に補完して、アニールオーブン内の酸素濃度の監視を行い安全装置とすることができる。   Next, regarding nitrogen, nitrogen is fed into the oven through a nitrogen tube and exhausted through an exhaust tube installed on the opposite side so that the oven is filled with nitrogen. It will be installed in the middle of the nitrogen pipe that feeds in nitrogen. The nitrogen flow meter is attached to a nitrogen pipe that feeds nitrogen and measures the flow rate. It can be assumed that if the flow rate of nitrogen is sufficient, the oxygen concentration in the annealing oven will be a sufficiently low value indirectly. An oxygen concentration meter that cannot be constantly monitored can be complemented indirectly to monitor the oxygen concentration in the annealing oven to provide a safety device.

流量が所定量よりも少なくなったら、オーブン内の酸素濃度を十分に低く保つだけの窒素が送り込まれていないものと考えることができ、警報を発するとともに加熱を停止するようになっている。他の条件にもよるが、0.5Nm3/h以上の流量があれば酸素濃度を十分に低く保つだけの流量が確保されていると見ることができる。 When the flow rate is less than a predetermined amount, it can be considered that nitrogen is not sent to keep the oxygen concentration in the oven sufficiently low, and an alarm is issued and heating is stopped. Although it depends on other conditions, it can be considered that a flow rate sufficient to keep the oxygen concentration sufficiently low is secured if there is a flow rate of 0.5 Nm 3 / h or more.

オーブンのヒータの表面に温度センサを取り付けておき、常時温度を監視する。カプロラクタムのモノマーガスが着火する温度である375℃以下の、例えば300℃程度に設定して、その温度を超えないように温調することによって、仮に酸素濃度が意に反して高くなったとしても爆発の危険を回避することができる。   A temperature sensor is attached to the surface of the oven heater, and the temperature is constantly monitored. Even if the oxygen concentration is unexpectedly increased by setting the temperature to 375 ° C. or lower, for example, about 300 ° C., which is the temperature at which the monomer gas of caprolactam ignites, and adjusting the temperature not to exceed that temperature The risk of explosion can be avoided.

また、これらの安全装置に加えて、オーブンに圧力計を取り付けてオーブン内の圧力を常時監視してもよい。前述もしたようにオーブン内には常に窒素ガスが送り込まれており、一気圧よりも高めの一定の圧力を保っている。オーブン内の圧力が低下するということは窒素が十分に送り込まれておらず酸素濃度が高まっていることを間接的に検知することができる。オーブン内の圧力が所定値よりも低くなるとやはり警報を発して加熱を停止するようにすることによって安全装置とすることができる。   In addition to these safety devices, a pressure gauge may be attached to the oven to constantly monitor the pressure in the oven. As described above, nitrogen gas is constantly fed into the oven, and a constant pressure higher than one atmosphere is maintained. When the pressure in the oven decreases, it is possible to indirectly detect that nitrogen is not sufficiently fed and the oxygen concentration is increased. When the pressure in the oven becomes lower than a predetermined value, a safety device can be obtained by also issuing an alarm and stopping the heating.

更に、前記オーブン内の期待を循環させるファン22における回転軸のベアリング軸受部分においても、軸受シールキャップの内部圧力を測定することができるよう軸受内と連通した圧力計を設けるとともに、警報の発生装置を設けている。循環ファンの回転軸におけるベアリング軸の軸受部分のシール性が悪くなるとオーブン内に外気を引き込んでしまい、オーブン内の酸素濃度が高くなってしまう。しかし、前記のように循環ファン回転軸のベアリング軸受内部の圧力を測定し、更に軸受内の圧力が所定の圧力よりも低くなってしまったときに警報を発するとともにオーブンのヒーターを停止するような仕組みとすることで樹脂成形体表面に焼けが発生するといった問題を防止することができる。前記の警報を発する所定の圧力は、例えば0.1kPa以下と設定することで正常なアニールを行い、良好な成形体を得ることができる。   Further, a pressure gauge connected to the inside of the bearing is provided in the bearing portion of the rotating shaft of the fan 22 that circulates the expectation in the oven so that the internal pressure of the bearing seal cap can be measured. Is provided. If the sealing performance of the bearing portion of the bearing shaft in the rotating shaft of the circulation fan is deteriorated, outside air is drawn into the oven, and the oxygen concentration in the oven becomes high. However, as described above, the pressure inside the bearing bearing of the circulation fan rotating shaft is measured, and when the pressure inside the bearing becomes lower than a predetermined pressure, an alarm is issued and the oven heater is stopped. By adopting a mechanism, it is possible to prevent the problem that the surface of the resin molded body is burned. The predetermined pressure for generating the alarm is set to 0.1 kPa or less, for example, so that normal annealing can be performed and a good molded body can be obtained.

本発明で言う注型ポリアミド樹脂とは、実質上無水のω−ラクタムにアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤を加えた重合性ラクタム液を金型内でアニオン重合することによって得られるものである。   The cast polyamide resin referred to in the present invention is obtained by anionic polymerization in a mold of a polymerizable lactam solution obtained by adding an anionic polymerization catalyst and an anionic polymerization initiator to substantially anhydrous ω-lactam.

ω−ラクタムとしてはα−ピペリドン、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムの単体、もしくはこれらの2種以上の混合物であり、工業的に有利なラクタムはε−カプロラクタムとω−ラウロラクタムである。   The ω-lactam is α-piperidone, ε-caprolactam, ω-laurolactam alone, or a mixture of two or more of these. Industrially advantageous lactams are ε-caprolactam and ω-laurolactam.

また、アニオン重合触媒は水素化ナトリウム、水素化リチウム、ナトリウム、カリウム等公知のω−ラクタムの重合触媒を挙げることができ、通常その添加量はω−ラクタムに対して、0.1〜0.02モル%程度である。   Examples of the anionic polymerization catalyst include known ω-lactam polymerization catalysts such as sodium hydride, lithium hydride, sodium, potassium, etc. The addition amount is usually 0.1 to 0. It is about 02 mol%.

そしてアニオン重合開始剤としては例えばN−アセチル−ε−カプロラクタム、イソシアネート、ジイソシアネート、尿素誘導体、ウレタン、イソシアヌレート誘導体を挙げることができ、通常その添加量はω−ラクタムに対して0.05〜0.1モル%程度である。   Examples of the anionic polymerization initiator include N-acetyl-ε-caprolactam, isocyanate, diisocyanate, urea derivative, urethane, isocyanurate derivative, and the addition amount is usually 0.05 to 0 with respect to ω-lactam. About 1 mol%.

注型ポリアミド樹脂成形体の製造方法としては、アニオン重合触媒をω−ラクタムに添加し溶解した後、アニオン重合用開始剤を注型時もしくは注型後に投入する方法、またはアニオン重合触媒を含むω−ラクタムとアニオン重合用開始剤を含むω−ラクタムとを注型時または注型後に混合し、型内で100〜210℃、好ましくは130〜180℃程度の温度で所定時間加熱することによって成形品が得られる。   As a method for producing a cast polyamide resin molded article, an anionic polymerization catalyst is added to ω-lactam and dissolved, and then an anionic polymerization initiator is added at the time of casting or after casting, or ω containing an anionic polymerization catalyst. Molding by mixing lactam and ω-lactam containing an anionic polymerization initiator at the time of casting or after casting, and heating in the mold at a temperature of about 100 to 210 ° C., preferably about 130 to 180 ° C. for a predetermined time. Goods are obtained.

その後に、成形品の成形品の内部歪みを除去し、機械加工時の割れなどの発生を防止や加工後の寸法安定性を確保するためにアニールオーブンにてアニ−リングを行うことになる。   Thereafter, annealing is performed in an annealing oven in order to remove internal distortion of the molded product and prevent cracking during machining or to ensure dimensional stability after processing.

また、他の配合剤として重合を阻害しない油類、ワックス、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の滑剤や、カーボン繊維、ウォラストナイトなどの補強材、ポリビニリデンクロライド等の着色剤を添加することも可能である。   In addition, oils that do not inhibit polymerization, waxes, zinc stearate, calcium stearate and other lubricants, carbon fibers, wollastonite and other reinforcing materials, and polyvinylidene chloride and other colorants can be added as other compounding agents. Is possible.

(実施例)
厚さ10〜50mm、幅1050mm、長さ2050mmのモノマーキャストナイロン板状成形体20枚の内部歪除去を目的として、図3に概要を示す酸素濃度計、オーブン内の圧力計、窒素ガス流量計の3つの警報装置及びヒータ出力リミット付きアニール装置に入れ、図4に示すプログラム運転条件にてアニール処理を行った。
(Example)
For the purpose of removing internal strain of 20 monomer cast nylon plate-shaped molded articles having a thickness of 10 to 50 mm, a width of 1050 mm, and a length of 2050 mm, an oxygen concentration meter, an oven pressure gauge, and a nitrogen gas flow meter as shown in FIG. These three alarm devices and an annealing device with a heater output limit were used, and annealing treatment was performed under the program operation conditions shown in FIG.

全アニール工程の中でアニール装置内部の気体温度が150〜200℃の高温になる昇温、加熱保持、冷却Iの工程では、酸素濃度計(1.0%未満になっていないかどうかを3時間毎に測定監視)、オーブン内の圧力計(常圧に対する増加分が0.1kPa未満になっていないかどうかを連続監視)および窒素ガス流量計(1.0Nm/h未満になっていないかを連続監視)を設置し、警報装置と連動させるようにした。その後の冷却IIは150℃以下から室温までの冷却でオーブン外気を吸排気しながら強制冷却する必要があるが、可燃性のカプロラクタムモノマーガスの発火温度(375℃)以下の300℃にヒータ表面温度を制御するヒータ出力リミットの設定55%で行った。 In all annealing processes, the oxygen concentration meter (whether it is less than 1.0% or not in the temperature rising, heating holding and cooling I processes in which the gas temperature inside the annealing apparatus reaches a high temperature of 150 to 200 ° C. is determined. Measurement monitoring every hour), pressure gauge in the oven (continuously monitoring whether the increase relative to normal pressure is less than 0.1 kPa) and nitrogen gas flow meter (not less than 1.0 Nm 3 / h) (Continuous monitoring) was installed and linked with the alarm device. Subsequent cooling II requires cooling from 150 ° C. or lower to room temperature while forcibly taking in and out the oven, but the heater surface temperature is 300 ° C. below the ignition temperature (375 ° C.) of the combustible caprolactam monomer gas. The heater output limit that controls the heater was set at 55%.

アニール処理中にオーブン内の圧力計が0.1kPa未満になって警報が出たために、アニールオーブンのシール性を調査したところ、扉のパッキンから窒素ガスの漏れが発見され、パッキンを交換することによって漏れがなくなり運転を再開させて正常にアニール処理を完了した。   During the annealing process, the pressure gauge in the oven became less than 0.1 kPa and an alarm was issued. Therefore, when the sealing performance of the annealing oven was investigated, a leak of nitrogen gas was found from the door packing, and the packing was replaced. As a result, there was no leakage, the operation was resumed, and the annealing process was completed normally.

上記の3つの警報装置およびヒータ出力リミットの組み合わせによってアニール時の異常を発見することができ、成形品の品質およびアニール時の安全を確保することができた。   By combining the above three alarm devices and heater output limits, abnormalities during annealing could be found, and the quality of the molded product and safety during annealing could be ensured.

(比較例1)
警報装置付きのオーブン内圧力計および窒素ガス流量計を設置しなかった以外は、実施例と同様なアニール装置を使用して、モノマーキャストナイロン板状成形体20枚の内部歪除去を行うべくアニール処理を実施した。途中で酸素濃度異常の警報が出たためにアニールオーブン内の成形品を調べたところ、表面が黒く酸化して外観不良になっていた。酸素濃度の検出を3時間毎で行っていたため、酸素濃度異常の検出が遅れたことが原因である。
(Comparative Example 1)
Annealing apparatus was used to remove 20 internal cast nylon sheet-shaped molded bodies to remove internal strains, except that an oven pressure gauge with an alarm device and a nitrogen gas flow meter were not installed. Processing was carried out. Since an alarm of oxygen concentration abnormality was given on the way, when the molded product in the annealing oven was examined, the surface was oxidized black and the appearance was poor. This is because the detection of the oxygen concentration abnormality was delayed because the oxygen concentration was detected every 3 hours.

(比較例2)
警報装置付きのオーブン内圧力計および窒素ガス流量計を設置せず、酸素濃度の検出は連続的に行った以外は実施例と同様の条件で、モノマーキャストナイロン板状成形体20枚の内部歪除去を行うべくアニール処理を実施した。気体中のカプロラクタムモノマーガスを除去する仕組みを備えているものの酸素濃度の検出を連続で行っているために、オーブンを昇温して加熱保持する開始から2時間後に酸素濃度計の配管にカプロラクタムモノマーが付着・固化して詰まりを生じ、酸素濃度の検出が不可能になり、品質および安全の確保ができなくなったことからアニール処理を中止した。
(Comparative Example 2)
No internal pressure gauge and nitrogen gas flow meter with an alarm device were installed, and the internal strain of 20 monomer cast nylon sheet-like molded bodies was the same as in the examples except that the oxygen concentration was continuously detected. Annealing treatment was performed to remove. Although it has a mechanism for removing caprolactam monomer gas from the gas, it continuously detects oxygen concentration, so two hours after the start of heating and holding the oven, caprolactam monomer is connected to the oximeter piping. Stuck and solidified, causing clogging, making it impossible to detect the oxygen concentration, and the quality and safety could not be ensured.

これらの結果から、アニール処理を行う際に、酸素濃度の測定と合わせてオーブンに供給される窒素ガスの流量とオーブン内部の圧力を測定して所定の範囲から外れたときに警報を発するような装置をとりつけておくことによって、安全性を確保するとともに不良を発生することなくアニール処理を遂行することができることがわかった。   From these results, when performing the annealing process, the flow rate of the nitrogen gas supplied to the oven and the pressure inside the oven are measured together with the measurement of the oxygen concentration, and an alarm is issued when it is out of the predetermined range. It was found that the annealing process can be carried out by securing the apparatus while ensuring safety and without causing defects.

本発明はラクタムを重合させるポリアミドの注型成形品に発生する樹脂成形時、重合収縮、結晶化収縮、冷却に伴う収縮により発生する応力によって生じた成形品の内部歪みを除去するためのアニール(アニーリング)を行うアニールオーブン内の酸素濃度を監視して成形体の焼けやラクタムの加熱による爆発の発生を防止することができる。     The present invention is an annealing for removing internal distortion of a molded product caused by stress generated by polymerization shrinkage, crystallization shrinkage, and shrinkage accompanying cooling during resin molding occurring in a cast molded product of polyamide that polymerizes lactam ( By monitoring the oxygen concentration in the annealing oven in which annealing is performed, it is possible to prevent the occurrence of explosion due to burning of the molded body or heating of the lactam.

アニールオーブンの扉を開放したところを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the place which opened the door of annealing furnace. アニールオーブンの酸素濃度測定系におけるラクタム蒸気回収装置の配管系統図である。It is a piping system diagram of a lactam vapor recovery device in an oxygen concentration measurement system of an annealing oven. 本発明のアニール装置の仕組みを説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the mechanism of the annealing apparatus of this invention. アニール装置の運転条件プログラムを示す図である。It is a figure which shows the operating condition program of an annealing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 アニールオーブン
2 排気孔
3 排気管
4 圧力計
5 エルボー
6 ラクタム回収部
7 エルボー
8 水槽
9 排気管
10 バルブ
11 バルブ
12 マノメータ
13 フィルタ
14 酸素濃度計
15 ポンプ
16 酸素センサ
17 信号発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Annealing oven 2 Exhaust hole 3 Exhaust pipe 4 Pressure gauge 5 Elbow 6 Lactam collection part 7 Elbow 8 Water tank 9 Exhaust pipe 10 Valve 11 Valve 12 Manometer 13 Filter 14 Oxygen meter 15 Pump 16 Oxygen sensor 17 Signal generator

Claims (3)

オーブン内に注型ポリアミド樹脂成形体を収容して加熱しアニールを行う樹脂成形体のアニール装置において、オーブン内の酸素濃度を監視して酸素濃度が所定濃度以上になると加熱を停止する安全装置と、オーブン内に送り込む窒素ガス流量計を具備し、該窒素ガス流量計で測定される流量が所定値以下になると加熱を停止する安全装置と、更にオーブン内のヒータ表面温度を所定温度内に保つ制御装置とを併用してなることを特徴とするポリアミド樹脂成形体のアニール装置。   An annealing apparatus for a resin molded body in which a cast polyamide resin molded body is accommodated in an oven and heated and annealed, and a safety device that monitors the oxygen concentration in the oven and stops heating when the oxygen concentration exceeds a predetermined concentration; , Equipped with a nitrogen gas flow meter that feeds into the oven, a safety device that stops heating when the flow rate measured by the nitrogen gas flow meter falls below a predetermined value, and further maintains the heater surface temperature in the oven within the predetermined temperature An annealing apparatus for a polyamide resin molded body, characterized by being used in combination with a control apparatus. 安全装置としてオーブン内の圧力を監視して圧力が所定値以下になると加熱を停止する安全装置を併用してなる請求項1記載のポリアミド樹脂成形体のアニール装置。   The polyamide resin molded body annealing apparatus according to claim 1, wherein a safety apparatus is used in combination with a safety apparatus that monitors the pressure in the oven and stops heating when the pressure falls below a predetermined value. オーブン内の気体を循環させるファンの回転軸を構成する軸受内の圧力を監視して、圧力が所定値以下になると加熱を停止する安全装置を併用してなる請求項1記載のポリアミド樹脂成形体のアニール装置。   2. The polyamide resin molded body according to claim 1, wherein the pressure in the bearing constituting the rotating shaft of the fan for circulating the gas in the oven is monitored, and a safety device that stops heating when the pressure falls below a predetermined value is also used. Annealing equipment.
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CN109304831A (en) * 2017-07-29 2019-02-05 江苏宏景电气有限公司 Baking oven and gel method for mold gel

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