JP2018171746A - 注型ナイロン成形品成形装置及び注型ナイロン成形品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコーン成形型の合わせ面から原料液が漏れるのを防止することができる注型ナイロン成形品成形装置及び注型ナイロン成形品製造方法を提供する。
【解決手段】注型ナイロン成形品成形装置は、二以上の原料タンクと、それぞれの原料タンクに繋がる計量ポンプと、当該計量ポンプから供給される原料を混合攪拌する混合攪拌タンクと、混合攪拌された混合液を注入する成形型と、当該混合攪拌タンク内の混合液が成形型から液漏れしにくい粘度（基準粘度）であることを検知可能な粘度検知装置を備え、混合液の粘度が基準粘度になったことが粘度検知装置により検知されると、混合攪拌タンク内の混合液がシリコーン成形型に注入されるようにした。注型ナイロン成形品製造方法は、前記注型ナイロン成形品成形装置により注型ナイロン成形品を製造する方法である。
【選択図】図１

Description

本発明はナイロン成形品の成形装置とナイロン成形品の製造方法に関し、成形型に液状のモノマーキャストナイロン（本発明ではこのナイロンを「注型ナイロン」という。）を注入してナイロン成形品（本発明では「注型ナイロン成形品」という。）を成形する成形装置（注型ナイロン成形品成形装置）及び注型式の製造方法（注型ナイロン成形品製造方法）に関する。

モノマーキャストナイロンの主成分はε−カプロラクタムである。実質的に無水のε−カプロラクタムを主成分とし、それに所定量の触媒が配合された成分液（以下「Ａ原料」という。）と、実質的に無水のε−カプロラクタムを主成分とし、それに所定量の開始剤が配合された成分液（以下「Ｂ原料」という。）を、別々の原料タンク内で攪拌下に温調保持し、夫々の原料タンクの下部に設けられた別々の計量ポンプによりＡ原料、Ｂ原料を計量して混合機に送液し、当該混合機で混合攪拌されたＡ原料とＢ原料の混合液（以下「ＡＢ混合液」という。）を所定温度に保持された成形型に注入し、当該成形型内でナイロン成形品を成型（注型）するナイロン成型品成形装置は知られている。

従来、ナイロン成形品成形装置として特許文献１に示される装置がある。その構成は図４に示すように、二個の原料タンクＡ１、Ａ２と、それぞれの原料タンクＡ１、Ａ２に繋がる油圧作動式の計量ポンプＢ１、Ｂ２と、注型ヘッドＣを備え、これら機器が送液配管Ｄで接続されている。計量ポンプＢ１、Ｂ２から送られて注型ヘッドＣで混合攪拌されたＡＢ混合液は所定温度に加熱された成形型Ｅに注入され、成形型Ｅ内で重合固化してナイロン成形品となる。原料タンクＡ１、Ａ２、計量ポンプＢ１、Ｂ２、注型ヘッドＣ及び送液配管Ｄはそれぞれ８０〜１５０℃に加熱温調保持されている。

ナイロン成形品は前記ナイロン成形品成形装置により、次のように成形される。所定量の触媒が配合されたＡ原料は８０〜１５０℃の原料タンクＡ１に入れられ、攪拌下に液体状態で温調保持される。所定量の開始剤が配合されたＢ原料は８０〜１５０℃の原料タンクＡ２に入れられ、攪拌下に液体状態で温調保持される。実質的に無水のε−カプロラクタムは予め溶融されたものを使用しても良く、それぞれの原料タンクＡ１、Ａ２内で溶融させても良い。Ａ原料は計量ポンプＢ１で、Ｂ原料は計量ポンプＢ２でそれぞれ所定量が計量されて注型ヘッドＣに送られる。Ａ原料、Ｂ原料は注型ヘッドＣで混合攪拌された後、１３０〜１９０℃に加熱された成形型Ｅに注入される。注入されたＡＢ混合液は成形型Ｅ内で重合固化し、ＡＢ混合液の注入から５〜６０分後に成形型Ｅからナイロン成形品が取り出される。成形型Ｅは１３０〜１９０℃に加熱されるため、通常は金属製の成形型が使用される。

Ａ原料に添加される触媒や、Ｂ原料に添加される開始剤は空気中の水分や酸素の影響を受けることがあり、水分や酸素の影響を受けると重合活性が低下したり、消失したりする。触媒の重合活性が低下したり、消失したりすると、良好なナイロン成形品を得ることが難しくなるので、Ａ原料、Ｂ原料は水分や酸素との接触を防ぐため、窒素ガス等の不活性ガス加圧下に保持される。

Ａ原料、Ｂ原料は共に常温では固体である。両原料は主成分であるε−カプロラクタムの融点約６８℃以上である８０〜１５０℃に加熱温調保持された原料タンクＡ１、Ａ２内で、液体状態で保持される。この温度範囲ではＡ原料、Ｂ原料は共に粘度が３〜１０ｍＰａ・ｓの低粘度液体である。注型ヘッドＣで混合攪拌後、成形型Ｅに注入される時のＡＢ混合液の粘度はＡ原料、Ｂ原料単独の粘度とほとんど変わらない。

前述のように、成形型Ｅに注入される時のＡＢ混合液は低粘度のため、ＡＢ混合液は成形型Ｅへ０．３ＭＰａ以下の低圧力でも注入可能である。ＡＢ混合液は成形型Ｅへの注入圧力が低く、また、ナイロン成形品の成形中も成形型に圧力がかからないため、樹脂製成形型に適した特性を有している。樹脂製成形型は製作時間が短く、安価であり、多品種少量生産の用途に適している等の特徴があるため、ナイロン成形品の製造において、金属以外の型材料として、樹脂製成形型への関心が高くなり、実用化が推進されている。樹脂製成形型の材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が知られているが、ナイロン成形品の製造では、柔軟性があり、成形する原型の転写性が良く、離型性、耐熱性、耐薬品性等に優れているシリコーン樹脂が好ましく使用される。

シリコーン樹脂製の成形型（以下「シリコーン成形型」という。）をナイロン成形品の成形に使用する場合、シリコーン成形型を、成形作業の前に予め加熱炉等の加熱装置により１３０〜１９０℃の温度に加熱昇温させ、その成形型内に、従来のナイロン成形品成形装置の注型ヘッドＣで混合攪拌されたＡＢ混合液を注入する。これにより、ＡＢ混合液がシリコーン成形型内で重合固化してナイロン成形品となる。

シリコーン成形型は二つ以上を合わせる合わせ型である。加熱昇温されたシリコーン成形型は熱膨張により、寸法が変化し、合わせ面の密閉性を保持することが難しくなることがある。前記したようにＡＢ混合液は粘度が低いため、ＡＢ混合液を従来のナイロン成形品成形装置のシリコーン成形型に注入すると、シリコーン成形型の合わせ面から液漏れが発生しやすい。シリコーン成形型の合わせ面を固定するため、テープや締め金具を使用しても、液漏れを防ぐことは難しかった。しかも、液漏れ量は成形毎に変わるため、従来のナイロン成形品成形装置では、シリコーン成形型への注入量設定が難しくなるとか、シリコーン成形型の整備・掃除に時間がかかるといった問題があった。また、液漏れにより作業現場が汚れて作業環境が悪くなることもあった。

本件発明者はモノマーキャストナイロンの重合反応を詳細に研究し、重合反応の進行に伴うＡＢ混合液の粘度上昇がシリコーン成形型の合わせ面からの液漏れに与える影響を調べた。その結果、図５に示したようにＡ原料とＢ原料の混合直後のＡＢ混合液の粘度は元のＡ原料やＢ原料の粘度と殆ど変わらないが、重合時間の経過につれてＡＢ混合液の粘度は徐々に上昇し、ある時点から急激に粘度が上昇し、やがて、固化に至ることがわかった。この結果を基に、Ａ原料、Ｂ原料を温調保持できる攪拌タンクに入れ、混合攪拌しながら、重合反応時間の異なるＡＢ混合液、即ち、粘度の異なるＡＢ混合液をシリコーン成形型に注入し、合わせ面からの液漏れとの関係を調べた。その結果、ＡＢ混合液の粘度が５Ｐａ・ｓ以上になると液漏れが生じにくくなり、１０Ｐａ・ｓ以上でほとんど液漏れが防止できることがわかった。即ち、ＡＢ混合液の粘度が高くなると液漏れが防止できることを見出した。

特開２００２−１０３３４４号公報

本発明の課題は、シリコーン成形型の合わせ面からの液漏れを防止できる注型ナイロン成形品成形装置及び注型ナイロン成形品製造方法を提供することにある。

本発明の注型ナイロン成形品成形装置は、少なくとも二個の原料タンクと、それぞれの原料タンクに繋がる少なくとも二個の計量ポンプと、それぞれの計量ポンプから供給される原料を混合攪拌する混合攪拌タンクと、混合攪拌された混合液を注入する成形型を備えたものである。混合攪拌タンクは粘度検知装置を備え、粘度検知装置は混合攪拌された混合液の粘度を検知可能であり、混合攪拌された混合液の粘度が予め設定された基準値（以下「基準粘度」という）に達したことを検知することができるようにした装置である。成形型はシリコーン製の型（シリコーン型）が適する。シリコーン型はシリコーンに無機材料が混合された無機材混合シリコーン製が適する。

本発明の注型ナイロン成形品製造方法は、少なくとも二個の原料タンク内の原料の夫々を、少なくとも二個の計量ポンプにより別々に計量し、それら計量ポンプから供給される原料を混合攪拌タンク内で混合攪拌し、混合攪拌された混合液の粘度を粘度検知装置で検知し、混合攪拌タンク内の混合液が基準粘度に達したことが前記粘度検知装置により検知されると、当該混合攪拌タンク内の混合液をシリコーン成形型に注入して、当該シリコーン成形型内での重合反応により成形されるようにした方法である。

本発明における基準粘度とは、シリコーン成形型からの液漏れが生じにくい程度の粘度をいう。

本発明の注型ナイロン成形品成形装置は、混合攪拌タンクが粘度検知装置を備えているので、混合攪拌タンク内で混合攪拌中又は攪拌済みの混合液の粘度を検知して、合わせタイプの成形型から液漏れしにくい程度の粘度（基準粘度）になった混合液を成形型に注入できるので、混合液が合わせ面から漏れるのを防止することができる。このため、成形型への注入量が一定になり、均一品質の注型ナイロン成形品を成形することができる。また、成形型を液漏れしにくくするための整備時間を短縮することもでき、作業効率が向上する。液漏れを防止できるため成形現場が汚れにくくなり、作業環境が改善される。

本発明の注型ナイロン成形品製造方法は、合わせタイプの成形型から液漏れしにくい程度の粘度（基準粘度）になった混合液を成形型に注入するので、混合液が合わせ面から漏れにくくなり、成形型への注入量を一定にすることができ、品質の均一な製品を成形することができる。また、液漏れしにくくなるため成形現場が汚れにくくなり、作業環境が改善される。

本発明の注型ナイロン成形品成形装置の概略説明図。 ピストンポンプの概略図。 混合攪拌タンクの概略図。 従来の注型ナイロン成形品成形装置の概略図。 原料液重合過程の粘度変化イメージ図。

（実施形態１）
本発明の注型ナイロン成形品成形装置及び注型ナイロン成形品製造方法の実施形態の一例を、図１を参照して説明する。図１に示す注型ナイロン成形品成形装置は、二つの原料タンク１Ａ、１Ｂと、二つの計量ポンプ２Ａ、２Ｂと、一つの混合攪拌タンク３と、一つのシリコーン成形型４と、粘度検知装置５を備え、成形型４が真空槽６内に設置されている場合である。成形型４は合わせ形式のシリコーン成形型である。

［注型ナイロン成形品成形装置］
シリコーン成形型４は混合攪拌タンク３の下部に設置されている。原料タンク１Ａ、１Ｂ、計量ポンプ２Ａ、２Ｂ及び混合攪拌タンク３の機器間は必要に応じて送液配管７で接続されている。原料タンク１ＡにはＡ原料を収容することができ、原料タンク１ＢにはＢ原料を収容することができる。原料タンク１Ａ、１Ｂ、計量ポンプ２Ａ、２Ｂ、混合攪拌タンク３、送液装置７はいずれも８０〜１５０℃に昇温でき、温調保持可能である。

原料タンク１Ａ、１Ｂのいずれも、原料攪拌用の攪拌機８Ａ、８Ｂ、原料投入口９Ａ、９Ｂ、窒素ガス等の不活性ガス導入口１０Ａ、１０Ｂ、原料吐出口１１Ａ、１１Ｂを備えている。原料タンク１Ａ、１Ｂの温度は、原料タンク１Ａ、１Ｂがジャケット仕様の場合は熱媒やスチームにより加熱昇温され、ジャケット仕様でない場合はヒーター（図示せず）で加熱昇温され、８０〜１５０℃の温度範囲で温調保持される。また、原料タンク１Ａ、１Ｂは、Ａ原料、Ｂ原料の有無にかかわらず、外界の水分や酸素による悪影響を防ぐため、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で保持される。Ａ原料、Ｂ原料に配合された触媒や開始剤は空気中の水分や酸素の影響を受けることがあり、水分や酸素の影響を受けると重合活性が低下したり、消失したりする。触媒の重合活性の低下、消失は、良好な注型ナイロン成形品を得ることが難しくなるので好ましくない。

図１は二個の原料タンク１Ａ、１Ｂ、二個の計量ポンプ２Ａ、２Ｂの場合であるが、本発明の原料タンクは二個以上であってもよく、原料タンク以外に各種添加剤用の他の原料タンクを使用することもできる。

［Ａ原料、Ｂ原料］
Ａ原料、Ｂ原料は共に常温では固体である。両原料は主成分であるε−カプロラクタムの融点約６８℃以上、８０〜１５０℃に加熱温調保持された原料タンク１Ａ、１Ｂ内で液体状態に保持される。この温度範囲ではＡ原料、Ｂ原料は共に、粘度が３〜１０ｍＰａ・ｓの低粘度液体である。混合攪拌後にシリコーン成形型４に注入されるときのＡＢ混合液の粘度はＡ原料、Ｂ原料単独の粘度とほとんど変わらない。

［Ａ原料］
Ａ原料は実質的に無水のε−カプロラクタムと所定量の触媒との混合物である。必要に応じて、２０重量％以下の範囲であれば、ω−ラウロラクタムや重合反応を阻害しない液状ポリエーテル、液状ポリブタジエン等の柔軟成分を添加することができる。Ａ原料は常温では固体である。原料タンク１Ａに投入する前に図示されない設備でε−カプロラクタムの融点約６８℃以上の温度で溶融、液体化してから、原料タンク１Ａに投入しても良いし、固体状態で原料タンク１Ａに投入し、原料タンク１Ａ内で溶融、液体化しても良い。Ａ原料は原料タンク１Ａ内で、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、８０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃の温度で、攪拌下に温調保持される。

［水分除去］
実質的に無水のε−カプロラクタムは固体状態あるいは溶融状態のε−カプロラクタムを真空ポンプ等により減圧して、ε−カプロラクタムに含まれる水分を除去することで得られる。

［触媒］
Ａ原料の主成分であるε−カプロラクタムに配合される触媒として、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、水素化ナトリウムやナトリウムアルコラート等のアルカリ金属誘導体、アルカリ土類金属やアルカリ土類金属誘導体、アルカリ金属誘導体やアルカリ土類金属誘導体とε−カプロラクタムとの反応生成物等公知のω−ラウロラクタムの重合触媒が使用できる。その添加量はε−カプロラクタムに対して０．５〜５モル％の範囲であり、注型ナイロン成形品の重量や肉厚を考慮して、適宜決められる。

［Ｂ原料］
Ｂ原料は実質的に無水のε−カプロラクタムと所定量の開始剤との混合物である。必要に応じて、２０重量％以下の範囲であれば、ω−ラウロラクタムや重合反応を阻害しない液状ポリエーテル、液状ポリブタジエン等の柔軟成分を添加することができる。Ｂ原料は常温では固体である。原料タンク１Ｂに投入する前に図示されない設備でε−カプロラクタムの融点約６８℃以上の温度で溶融、液体化してから、原料タンク１Ｂに投入しても良いし、固体状態で原料タンク１Ｂに投入し、原料タンク１Ｂ内で溶融、液体化しても良い。Ｂ原料は原料タンク１Ｂ内で、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、８０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃の温度で、攪拌下に温調保持される。

［開始剤］
Ｂ原料の主成分であるε−カプロラクタムに配合される開始剤として、Ｎ−アセチルカプロラクタム、酸クロライド類、イソシアネート類、カーボネート類、イソシアヌレート類等など公知のω−ラウロラクタムの開始剤が使用できる。その添加量はε−カプロラクタムに対して０．２〜３モル％の範囲であり、注型ナイロン成形品の重量や肉厚を考慮して、適宜決められる。

［計量ポンプ］
Ａ原料用の計量ポンプ２Ａは原料タンク１Ａの下部に、Ｂ原料用の計量ポンプ２Ｂは原料タンク１Ｂの下部に設けられている。それぞれの計量ポンプ２Ａ、２Ｂは原料タンク１Ａ、１Ｂに貯留されたＡ原料、Ｂ原料をそれぞれ吸引し、計量して、混合攪拌タンク３に送る。計量ポンプ２Ａ、２Ｂは原料タンク１Ａ、１Ｂの下部に直接接続されても良いし、原料タンク１Ａ、１Ｂと送液配管７により接続されても良い。混合攪拌タンク３とは送液配管７で接続される。計量ポンプ２Ａ、２Ｂには上記の計量、送液が可能なポンプを使用することができる。具体例としては、ピストンポンプやプランジャーを有する回転ポンプ等があるが、ピストンポンプが好ましく使用される。

計量ポンプ２Ａ、２Ｂがピストンポンプである場合について図２に基づいて説明する。Ａ原料用の計量ポンプ（ピストンポンプ）２ＡとＢ原料用の計量ポンプ（ピストンポンプ）２Ｂは同一の構造のため、以下、Ａ原料用の計量ポンプ（ピストンポンプ）２Ａについて説明する。

［ピストンポンプ］
ピストンポンプ２Ａはシリンダー１２、シリンダー１２内を往復移動して原料タンク１Ａに貯留されているＡ原料を吸入し、混合攪拌タンク３（図１）に吐出するピストン１３、ピストン１３の往復駆動軸１４、往復駆動軸１４と連動する動力伝達装置１５（ギア１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）、動力伝達装置１５を駆動する駆動装置１６を備える。駆動装置１６にはモータＭを使用することができる。モータＭはギア１５ａを回転させる。ギア１５ａの回転により他のギア１５ｂ、１５ｃが回転して往復駆動軸１４を回転させて、ピストン１３を往復スライドさせる。

シリンダー１２は９０〜１３０℃の温度範囲に加熱温調保持される。シリンダー１２の加熱熱源は、シリンダー１２がジャケット１２ａを備えた構造の場合は、熱媒あるいはスチームが、ジャケット１２ａを備えない場合は電気ヒーターが使用される。シリンダー１２にはＡ原料を吸入する吸入口１２ｂ、吐出する吐出口１２ｃが設けられている。ピストン１３の後退でＡ原料が原料タンク１Ａから吸入され、ピストン１３の前進でＡ原料が混合攪拌タンク３に吐出される。Ａ原料はピストン１３の移動位置及び往復回数により計量される。

シリンダー１２とピストン１３は、ピストン１３の外周面に嵌合してあるシールパッキン１７により、ピストン１３の静置時及び前進後退の摺動時の密閉性が確保されている。シールパッキン１７には市販の反応性液状シリコーン、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＴＳＥ３４７７（ＲＴＶ：Room Temperature Vulcanizing：常温（室温）硬化タイプ））や、信越化学工業株式会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＫＥ−１４１７、ＫＥ−１３１４）などのシリコーン樹脂が使用されている。これらシリコーン樹脂に八チタン酸カリウム繊維又は六チタン酸カリウム繊維が５〜２５重量％混練されたシリコーン樹脂、例えば、本件出願人が先に開発して特許取得したシリコーン樹脂製成形型（特許第５７４７１３８号）用のシリコーン樹脂がより好ましく使用される。

［シールパッキン］
シールパッキン１７は消耗部品であり、使用回数が多くなると劣化する。劣化した場合、Ａ原料が駆動装置１６側に漏出する。Ａ原料が漏出した場合、計量が不安定になる。駆動装置１６がＡ原料で汚れて作動トラブルが発生する。本発明では、Ａ原料が漏出した場合、駆動装置１６のトラブルを避けるため、駆動装置１６はピストン１３の往復駆動軸１４の軸方向より外側に配置されている。

［混合攪拌タンク］
混合攪拌タンク３は、ピストンポンプ２Ａ、２Ｂから吐出されたＡ原料、Ｂ原料を混合攪拌してＡＢ混合液にするものである。混合攪拌タンク３はＡ原料、Ｂ原料を混合攪拌する攪拌機１８と粘度検知装置５を備えている。粘度検知装置５は重合反応進行によるＡＢ混合液の粘度を検知し、その粘度が基準粘度に到達すると、当該ＡＢ混合液がシリコーン成形型４に注入される。前記基準粘度はシリコーン成形型４から漏れにくい粘度である。図３に示すように、混合攪拌タンク３はＡ原料入口３ａ、Ｂ原料入口３ｂ、基準粘度に到達したＡＢ混合液の吐出口３ｃ、窒素ガス導入口３ｄ及び架台１９を備える。混合攪拌タンク３は９０〜１２０℃の温度範囲に設定され、設定温度は±２℃で制御されることが好ましい。混合攪拌タンク３の加熱は、混合攪拌タンク３がジャケット構造の場合、熱媒あるいはスチームが、ジャケット構造でない場合は電気ヒーターが使用される。

混合攪拌タンク３内に送られてきたＡ原料、Ｂ原料はこの当該混合攪拌タンク３内で攪拌機１８により混合攪拌されてＡＢ混合液となる。ＡＢ混合液の初期の粘度はＡ原料、Ｂ原料の粘度とほとんど変わらないが、触媒、開始剤の反応により重合反応が開始し、滞留時間の経過につれてＡＢ混合液の粘度は徐々に上昇する。基準粘度に到達すると窒素ガス導入口３ｄから窒素ガスが入り、吐出口３ｃからＡＢ混合液がシリコーン成形型４に注入される。

ＡＢ混合液の粘度上昇は攪拌機１８の攪拌トルクを上昇させる。この攪拌トルクは、前記粘度検知装置５により物理的に或いは電気的に検知される。粘度検知装置５としては、例えば、市販のトルクメータを用いることができる。本発明では、ＡＢ混合液の重合反応による逐一の粘度経過を知る必要はなく、基準粘度の到達時がわかれば良い。攪拌トルクと粘度の関係は、例えば、市販の粘度の異なるシリコーンオイルを用いて作成した攪拌トルクと粘度の関係の検量線から知ることができる。具体的には、図３の攪拌機１８の軸に粘度検知装置（トルクメータ）５を取付けてＡＢ混合液の粘度を検知しても良い。トルクメータは一例であり、粘度検知装置５には、攪拌トルク検知が可能であれば、トルクメータ以外のものを用いることもできる。また、攪拌トルクの検知でなく、混合攪拌タンク３とは別の位置に図示しない市販の粘度計を設置して、粘度を直接検知することもできる。

［シリコーン成形型］
シリコーン成形型４はＡＢ混合液が注入されるに、予め、加熱炉で１３０〜２００℃、好ましくは、１４０〜１８０℃の温度に加熱されてから成形に使用される。温度が１３０℃より低いと重合反応が不十分となり、２００℃より高いと重合反応時に生成するナイロンが溶融することがあり好ましくない。

シリコーン成形型４は図１に示すように合わせ型であり、注入口４ａ、ガス抜き４ｂ、合わせ面４ｃがある。ＡＢ混合液は、注入口４ａにロート形状の器具を取付けてその器具から注入しても良いし、混合攪拌タンク３の吐出口３ｃとシリコーン成形型４の注入口４ａを接続して注入しても良い。シリコーン成形型４は加熱炉で加熱昇温された後、成形に使用されるが、温度上昇により、熱膨張が起こり、寸法が変化するため、寸法変化を考慮した型設計を行う必要がある。熱膨張により合わせ面４ｃの密閉性は十分でなくなるが、所定以上の粘度のＡＢ混合液の注入により、液漏れは防止できる。

シリコーン成形型４は、市販の反応性液状シリコーン、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＴＳＥ３４７７（ＲＴＶ：Room Temperature Vulcanizing：常温（室温）硬化タイプ））や、信越化学工業株式会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＫＥ−１４１７、ＫＥ−１３１４）などのシリコーン樹脂を用いて、造られる。更に、これらシリコーン樹脂に八チタン酸カリウム繊維又は六チタン酸カリウム繊維が５〜２５重量％混練されたシリコーン樹脂、例えば、本件出願人が先に開発したシリコーン樹脂製成形型（特許第５７４７１３８号）用シリコーン樹脂がより好ましく使用される。シリコーン成形型４の作成は、前記のシリコーン樹脂を用い、公知の注型法や真空注型法（例えば、信越シリコーン 型取り用ＲＴＶシリコーンゴム、技術資料）により行われる。

［真空槽］
注入ナイロン成形品は混合攪拌タンク３から所定以上の粘度に到達したＡＢ混合液をシリコーン成形型４に注入することで製造することができる。しかし、注入されたＡＢ混合液は混合攪拌タンク３内やシリコーン成形型４内で空気を巻き込み、気泡を含むため、製造した注型ナイロン成形品の表面に泡が観察されることがあり、製品外観が悪くなったり成形品内部にボイド等の成形欠陥が発生することがある。これらの現象を避けるため、本発明の注型ナイロン成形品成形装置では、図１のように真空槽６を設けることが好ましい。真空槽６内にシリコーン成形型４を設置することで、巻き込んだ気泡の除去はできるが、図１に示したように、混合攪拌タンク３及びシリコーン成形型４が設置されることが好ましい。勿論、真空槽６内に注型ナイロン成形品成形装置全体が設置されても良い。

真空槽６は計量ポンプ２Ａ、２Ｂから混合攪拌タンク３に送られるＡ原料入口６ａ、Ｂ原料入口６ｂ、図示されない真空ポンプに繋がる減圧口６ｃ、窒素ガス導入口６ｄ、シリコーン成形型４の搬入、取出口（図示無し）が設けられ、密閉構造で、−０．０９ＭＰａ以下まで減圧可能なことが好ましい。真空槽６はＡ原料、Ｂ原料が混合攪拌タンク３に送られる前に、真空ポンプにより減圧口６ｃから減圧される。減圧度は−０．０５ＭＰ以下、より好ましくは−０．０９ＭＰａである。減圧操作完了後、Ａ原料、Ｂ原料は混合攪拌タンク３に入れられ、この中でＡＢ混合液となり、ＡＢ混合液中に含まれる気泡は除去され、シリコーン成形型４内の空気も除去される。減圧下に、ＡＢ混合液は混合攪拌タンク３内で基準粘度に上昇後、シリコーン成形型４に注入され、注型ナイロン成形品が製造される。真空槽６はＡＢ混合液の注入完了数分後、窒素ガス導入口６ｄより窒素ガスあるいは乾燥空気が導入され、常圧に戻される。ＡＢ混合液注入完了から１０〜６０分後、注型ナイロン成形品はシリコーン成形型４から取り出される。

［混合攪拌タンクの清掃］
混合攪拌タンク３は、ＡＢ混合液を吐出した後、タンクの内壁面に、量的には少ないが、少し重合したＡＢ混合液が残ることがある。放置すると次の成形の際、吐出口３ｃの閉塞や成形品に不純物として含まれる等のトラブルの原因となるため、成形終了後窒素ガス導入口３ｄから窒素ガスを入れ、ブローして除去することが好ましい。また、次の成形までの時間間隔が長い場合、混合攪拌タンク３を取り外し、熱水やスチームで洗浄することが好ましい。混合攪拌タンク３の架台１９への取付けは、このことを考慮して、取り外し容易な構造とされる。

（注型ナイロン成形品成型装置の実施形態２）
本発明の注型ナイロン成形品成形装置は従来の成形装置で使用される注型ヘッドＣ（図５）のような混合機は、通常、必要としない。しかし、触媒及び開始剤の添加量が多い場合、Ａ原料、Ｂ原料の初期混合の効率を良くするために混合機を設置することもできる。この場合の混合機は、図１の計量ポンプ２Ａ、２Ｂと混合攪拌タンク３との間に設置される。

計量ポンプ２Ａ、２Ｂから混合機に送られたＡ原料、Ｂ原料は、計量ポンプ２Ａ、２Ｂの送液圧力により混合機の混合室内で衝突混合されてＡＢ混合液となり、混合機の吐出口から混合攪拌タンク３に吐出される。ＡＢ混合液の混合室内の滞留時間は短く、ＡＢ混合液の吐出時の粘度はＡ原料、Ｂ原料とほぼ同じである。混合機は９０〜１３０℃の温度範囲に加熱温調保持される。加熱は、混合機がジャケット構造の場合は熱媒あるいはスチームが、ジャケット構造でない場合は電気ヒーターが使用される。混合機は、Ａ原料、Ｂ原料を混合攪拌し、混合攪拌タンク３にＡＢ混合液を吐出できる構造であれば良く、例えば、クリーニングシャフトを有するミキシングヘッドタイプのものやスタチックミキサーを組み込んだもの等これら類似機能を有する機器が使用される。

［注型ナイロン成形品の成形例］
注型ナイロン成形品は、本発明の注型ナイロン成形品成形装置により、次のようにして成形することができる。
（１）実質的に無水の１１０℃液状ε−カプロラクタム１ｋｇにナトリウムメティラート粉末１２．６ｇを添加し、減圧により、副生するメチルアルコールを除去して、ナトリウム触媒を含むε−カプロラクラム溶液（Ａ原料）をつくり、１１０℃に加温温調された原料タンク１Ａに入れ、攪拌下に保持した。
（２）実質的に無水の１１０℃液状ε−カプロラクタム１ｋｇとトルエンジイソシアネート４１．８ｇを原料タンク１Ｂに入れ、Ｂタンク内でε−カプロラクラムとトルエンジイソシアネートを攪拌下に反応させて、イソシアネート系開始剤を含むε−カプロラクラム溶液（Ｂ原料）をつくり、１１０℃に温調、攪拌下に保持した。
（３）真空槽６内に１５０℃に加熱したシリコーン成形型４を設置し、真空槽６を密閉状態にして、真空ポンプで真空槽６内を減圧した。
（４）Ａ原料、Ｂ原料をそれぞれの計量ポンプ２Ａ、２Ｂで等量に計量して、混合攪拌タンク３に入れ、攪拌下、攪拌羽根の負荷によりＡＢ混合液の粘度を検知し、ＡＢ混合液の粘度が１３Ｐａ・ｓに達したＡＢ混合液をシリコーン成形型４に注入し、重合固化させた。シリコーン成形型４の合わせ面４ｃからの液漏れは観察されなかった。
（５）注入完了後、乾燥空気を導入して真空槽６を常圧に戻した。３０分後、シリコーン成形型４から注型ナイロン成形品を取り出した。

本発明の注型ナイロン成形品成形装置はシリコーン成形型で良好な成形品を得ることができるため、従来困難とされていたエンジニアリングプラスチック成形品の多品種少量生産分野での展開が可能となった。

１Ａ Ａ原料タンク
１Ｂ Ｂ原料タンク
２Ａ （Ａ原料用の）計量ポンプ
２Ｂ （Ｂ原料用の）計量ポンプ
３ 混合攪拌タンク
３ａ （混合攪拌タンクの）Ａ原料入口
３ｂ （混合攪拌タンクの）Ｂ原料入口
３ｃ （混合攪拌タンクの）吐出口
３ｄ （混合攪拌タンクの）窒素ガス導入口
４ シリコーン成形型
４ａ （シリコーン成形型の）注入口
４ｂ （シリコーン成形型の）ガス抜き
４ｃ （シリコーン成形型の）合わせ面
５ 粘度検知装置
６ 真空槽
６ａ （真空槽の）Ａ原料入口
６ｂ （真空槽の）Ｂ原料入口
６ｃ （真空槽の）減圧口
６ｄ （真空槽の）窒素ガス導入口
７ 送液配管
８Ａ （Ａ原料タンクの）攪拌機
８Ｂ （Ｂ原料タンクの）攪拌機
９Ａ （Ａ原料タンクの）原料投入口
９Ｂ （Ｂ原料タンクの）原料投入口
１０Ａ （Ａ原料タンクの）不活性ガス導入口
１０Ｂ （Ｂ原料タンクの）不活性ガス導入口
１１Ａ （Ａ原料タンクの）吐出口
１１Ｂ （Ｂ原料タンクの）吐出口
１２ シリンダー
１２ａ （シリンダーの）ジャケット
１２ｂ （シリンダーの）吸入口
１２ｃ （シリンダーの）吐出口
１３ ピストン
１４ （ピストンの）往復駆動軸
１５ 動力伝達装置
１５ａ ギア
１５ｂ ギア
１５ｃ ギア
１６ （ピストンの）駆動装置
１７ シールパッキン
１８ （混合攪拌タンクの）攪拌機
１９ （混合攪拌タンクの）架台
Ａ１、Ａ２ 原料タンク
Ｂ１、Ｂ２ 計量ポンプ
Ｃ 注型ヘッド
Ｄ 送液配管
Ｅ 成形型
Ｍ モータ

Claims (4)

1. 二以上の原料タンクと、それぞれの原料タンクに繋がる計量ポンプと、それら計量ポンプから供給される二以上の原料を混合攪拌する混合攪拌タンクと、混合攪拌された混合液を注入する成形型を備えた注型ナイロン成形品成形装置において、
   混合攪拌タンク内の混合液の粘度が成形型から液漏れしにくい粘度に達したことを検知できる粘度検知装置を備えた、
   ことを特徴とする注型ナイロン成形品成形装置。
2. 請求項１記載の注型ナイロン成形品成形装置において、
   成形型が、シリコーンに無機材料が混合された無機材混合シリコーン製である、
   ことを特徴とする注型ナイロン成形品成形装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の注型ナイロン成形品成形装置において、
   混合攪拌タンク及びシリコーン成形型が真空槽内に設置された、
   ことを特徴とする注型ナイロン成形品成形装置。
4. 二以上の原料を混合攪拌した注型ナイロンの混合液を成形型に注入し、その注型ナイロンを当該成形型内で重合成型させて注型ナイロン成形品を成型する注型ナイロン成形品成型方法において、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の注型ナイロン成形品成形装置を使用し、
   前記注型ナイロン成形品成形装置における二以上の原料タンク内の原料を、二以上の計量ポンプにより別々に計量し、それら計量ポンプから供給される二以上の原料を混合攪拌タンク内で混合攪拌し、混合攪拌された混合液の粘度を粘度検知装置で検知し、混合攪拌タンク内の混合液が成形型から液漏れしにくい粘度に達したことが前記粘度検知装置により検知されると、当該混合攪拌タンク内の混合液をシリコーン成形型に注入して、当該シリコーン成形型内で重合成型されるようにした、
   ことを特徴とする注型ナイロン成形品製造方法。

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