JP2729518B2 - ルーツ型ポンプローターの成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はルーツ型ポンプローターの改良成形方法に関
する。

（従来の技術とその課題） 特開昭63−117188号公報には、射出成形によりサーモ
トロピック液晶ポリマーをローターに直接被覆する方法
が開示されている。

上記の従来の技術では、アルミニウム合金と液晶ポリ
マーの線膨脹係数が類似しているため、接合部が温度変
化によって剥離しにくいことが特徴である。しかしアル
ミニウム合金と液晶ポリマーの線膨脹係数が類似してい
るだけで、アルミニウムと該ポリマーとの界面には親和
力がないので、線膨脹係数の異方性が大きい液晶性樹脂
を使用した場合、温度変化などで樹脂と金属表面の剥離
の原因となり、応力がかかると剥離して、樹脂とロータ
ーの間に割れや隙間を生じる問題がある。を発生の目的
はこのような問題点を解決することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ルーツ型ポンプローターを成形するに際
し、射出成形するサーモトロピック液晶ポリマーの射出
成形時に、該ポリマーの持つ熱にて反応して接着する熱
硬化型接着剤を塗布したアルミニウム合金製のローター
インサート部品を用いてインサート成形することを特徴
とするルーツ型ポンプローターの成形方法である。

さらに詳しくは、ルーツ型ポンプローターをインサー
ト成形するに際し、インサート部材はアルミニウム合金
を使用し、そのローターの外周及び側面に接着性のある
樹脂層を付与した後に、射出成形によってサーモトロピ
ック液晶ポリマー、またはその組成物よりなる樹脂を成
形し、成形時の熱でポリマーをインサート部材に強固に
接着して該ポリマーとロータの剥離を防ごうとするもの
である。

本発明で言うサーモトロピック液晶ポリマーとは、溶
融時に光学的異方性を示す熱可塑性溶融可能なポリマー
である。このような溶融時に光学的異方性を示すポリマ
ーは、溶融状態でポリマー分子鎖が規則的な並行配列を
とる性質を有している。光学的異方性溶融相の性質は、
直交偏光子を利用した通常の偏光検査法により確認でき
る。

サーモトロピック液晶ポリマーは、一般に細長く、偏
平で、分子の長鎖に沿って剛性が高く同軸または並行の
いずれかの関係にある複数の連鎖伸長結合を有している
ようなモノマーから製造される。

上記のように光学的異方性溶融相を形成するポリマー
の構成成分としては （Ａ） 芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸系化
合物の少なくとも１種、 （Ｂ） 芳香族ヒドロキシカルボン酸系化合物の少なく
とも１種、 （Ｃ） 香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオー
ル系化合物の少なくとも１種 （Ｄ） 芳香族ジオール、芳香族チオフェノール、芳香
族チオールカルボン酸系化合物の少なくとも１種、 （Ｅ） 芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン系化
合物の少なくとも１種 等があげられる。これ等は単独で構成される場合もある
が、多くは（Ａ）と（Ｃ）、（Ａ）と（Ｄ）、（Ａ）
（Ｂ）と（Ｃ）、（Ａ）（Ｂ）と（Ｅ）、あるいは
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と（Ｅ）等の様に組合せて構成され
る。

上記（A1）芳香族ジカルボン酸系化合物としては、テ
レフタル酸、4,4′−ジフェニルジカルボン酸、4,4′−
トリフェニルジカルボン酸2,6−ナフタレンジカルボン
酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジ
カルボン酸、ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン
酸、ジフェノキシエタン−4,4′−ジカルボン酸、ジフ
ェノキシブタン−4,4′−ジカルボン酸、ジフェニルエ
タン−4,4′−ジカルボン酸、イソフタル酸、ジフェニ
ルエーテル−3,3′−ジカルボン酸、ジフェノキシエタ
ン−3,3′−ジカルボン酸、ジフェニルエタン−3,3′−
ジカルボン酸、1,6−ナフタレンジカルボン酸のごとき
芳香族ジカルボン酸またはクロロテレフタル酸、ジクロ
ロテレフタル酸、ブロモテレフタル酸、ミチルテレフタ
ル酸、ジメチルテレフタル酸、エチルテレフタル酸、メ
トキシテレフタル酸、エトキシテレフタル酸等、上記芳
香族ジカルボン酸のアルキル、アルコキシまたはハロゲ
ン置換体が挙げられる。

（A2）脂環族ジカルボン酸としては、トランス−1,4−
シクロヘキサンジカルボン酸、シス−1,4−シクロヘキ
サンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸
等の脂環族ジカルボン酸またはトランス−1,4−（２−
メチル）シクロヘキサンジカルボン酸、トランス−1,4
−（２−クロル）シクロヘキサンジカルボン酸等、上記
脂環族ジカルボン酸のアルキル、アルコキシまたはハロ
ゲン置換体が挙げられる。

（Ｂ）芳香族ヒドロキシカルボン酸系化合物としては、
４−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、６
−ヒドロキシ−２ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−１−ナ
フトエ酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸または３−メ
チル−４−ヒドロキシ安息香酸、3,5−ジメチル−４−
ヒドロキシ安息香酸、３−メトキシ−４−ヒドロキシ安
息香酸、3,5−ジメトキシ−４−ヒドロキシ安息香酸、
６−ヒドロキシ−５−メチル−２−ナフトエ酸、６−ヒ
ドロキシ−５−メトキシ−２−ナフトエ酸、２−クロロ
−４−ヒドロキシ安息香酸、３−クロロ−４−ヒドロキ
シ安息香酸、2,3−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香
酸、3,5−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、2,5−ジ
クロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、３−ブロモ−４−ヒ
ドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−５−クロロ−２−
ナフトエ酸、６−ヒロキシ−７−クロロ−２−ナフトエ
酸、６−ヒドロキシ−5,7−ジククロロ−２−ナフトエ
酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸のアルキル、アルコ
キシまたはハロゲン置換体が挙げられる。

（C1）芳香族ジオールとしては、4,4′−ジヒドロキシ
ジフェニル、3,3′−ジヒドロキシジフェニル、4,4′−
ジヒドロキシトリフェニル、ハイドロキノン、レゾルシ
ン、2,6−ナフタレンジオール、4,4′−ジヒドロキシジ
フェニルエーテル、ビス（４−ヒドロキシフェノキシ）
エタン、3,3′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,6
−ナフタレンジオール、2,2′−ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）
メタン等の芳香族ジオールまたはクロロハイドロキノ
ン、メチルハイドロキノン、ｔ−ブチルハイドロキノ
ン、フェニルハイドロキノン、メトキシハイドロキノ
ン、フェノキシハイドロキノン、４−クロロレゾルシ
ン、４−メチルレゾルシン等の芳香族ジオールのアルキ
ル、アルコキシまたはハロゲ置換体が挙げられる。

（C2）脂環族ジオールとしてはトランス−1,4−シクロ
ヘキサンジオール、シス−1,4−シクロヘキサンジオー
ル、トランス−1,4−シクロヘキサンジメタノール、シ
ス−1,4−シクロヘキサンジメタノール、トランス−1,3
−シクロヘキサンジオール、シス−1,2−シクロヘキサ
ンジオール、トランス−1,3−シクロヘキサンジメタノ
ールのような脂環族ジオールまたはトランス−1,4−
（２−メチル）シクロヘキサンジオール、トランス−1,
4−（２−クロロ）シクロヘキサンジオールのような脂
環族ジオールのアルキル、アルコキシまたはハロゲン置
換体が挙げられる。

（C3）脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、
1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール等の直鎖状または分岐状脂肪族ジオー
ルが挙げられる。

（D1）芳香族ジチオールとしては、ベンゼン1,4−ジチ
オール、ベンゼン1,3−ジチオール、2,6−ナフタレン−
ジチオール、2,7−ナフタレン−ジチオール等が挙げら
れる。

（D2）芳香族メルカプトカルボン酸としては、４−メル
カプト安息香酸、３−メルカプト安息香酸、６−メルカ
プト−２−ナフトエ酸、７−メルカプト−２−ナフトエ
酸等が挙げられる。

（D3）芳香族メルカプトフェノールとしては、４−メル
カプトフェノール、３−メルカプトフェノール、６−メ
ルカプトフェノール等が挙げられる。

（Ｅ）芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン系化合
物としては、４−アミノフェノール、Ｎ−メチル−４−
アミノフェノール、1,4−フェニレンジアミン、Ｎ−メ
チル−４−アミノフェノール、1,4−フェニレンジアミ
ン、Ｎ−メチル1,4−フェニレンジアミン、N,N′−ジメ
チル−1,4−フェニレンジアミン、３−アミノフェノー
ル、３−メチル−４−アミノフェノール、２−クロロ−
４−アミノフェノール、４−アミノ−１−ナフトール、
４−アミノ−４′−ヒドロキシジフェニル、４−アミノ
−４′−ヒドロキシジフェニルエーテル、４−アミノ−
４′−ヒドロキシジフェニルメタン、４−アミノ−４′
−ヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノ
フェニルスルフィド（チオジアニリン）、4,4′−ジア
ミノフェニルスルホン、2,5−ジアミノトルエン、4,4′
−エチレンジアニリン、4,4′−ジアミノジフェノキシ
エタン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン（メチレン
ジアニリン）、4,4−ジアミノジフェニルエーテル（オ
キシジアリニン）等が挙げられる。

本発明で用いるサーモトロピック液晶ポリマーは、上
記化合物を溶融アシドリシス法やスラリー重合法等の多
様なエステル形成法により製造することが出来る。

本発明で用いるサーモトロピック液晶ポリマーには、
一つの高分子鎖の一部が異方性溶融相を形成するポリマ
ーのセグメントで構成され、残りの部分が異方性溶融相
を形成しない熱可塑性樹脂のセグメントから構成される
ポリマーも含まれる。また、複数のサーモトロピック液
晶ポリマーを複合したものも含まれる。

これらのサーモトロピック液晶ポリマーの中、好まし
くは、少なくとも一般式 で表わされるモノマー単位を含む（共）重合体であっ
て、具体的には 等がある。

また、本発明に用いる液晶ポリマーは、補強材、無機
または有機の充填材、顔料、潤滑剤及び他の熱可塑性樹
脂と適宜混合して使用することも出来る。

さらに本発明に用いることのできる接着剤としてはエ
ポキシ系熱硬化型の接着剤が最も有効であるが、その他
にポリイミド系などの耐熱性熱硬化型接着剤、ポリエス
テル系、ポリエーテル系ウレタン系等の熱硬化型の接着
剤が適宜使用できる。

さらにローター上に接着層を付与する方法としては、
ローター表面及び側面に対して接着剤を刷毛で塗布、吹
き付け、キャストなどが上げられる。必要に応じて塗布
した後に接着剤を乾燥してもよい。また接着剤を塗布す
るアルミ合金製ののローター表面は、特に加工する必要
はないが、サンドブラスト、金属容射、メッキ、エッチ
ング等の表面処理をすることで、表面を粗面化しておく
とより良好な効果を得ることが出来る。

上記接着剤は、本発明で使用するサーモトロッピック
液晶ポリマーの成形条件に適した硬化条件をもつものを
選択する必要がある。つまり低温で成形されるサーモト
ロッピック液晶ポリマーを使用する場合、硬化温度の低
い接着剤を選択し、高温で成形されるサーモトロッピッ
ク液晶ポリマーを使用する場合は、接着剤も硬化温度の
高いものを使用する必要がある。

本発明におけるインサート成形の様な、成形品が複雑
で肉厚も薄くなる形状をとる場合、金型温度を100℃以
上に設定する必要がある。この場合、接着剤としてはそ
の硬化温度が100℃未満のものでも効果は認められる
が、金型内部にインサート部材が置かれた状態で、硬化
が始まるので必ずしも十分な接着効果が得られない。一
方、硬化温度が100℃以上の接着剤を使用した場合は射
出成形時に該ポリマーのもつ熱にて硬化接着が始まるの
でより効果的である。

また成形温度としては、成形するサーモトロッピック
液晶ポリマーに適した温度に設定して行えばよいが、接
着剤の硬化時間を考慮すると、成形温度を320℃以上に
設定した場合がより効果的である。このように硬化条件
を考慮して成形するとインサート部材と液晶ポリマーの
接着性が良好で剥離しない成形品を得られる。

以下図面を用いて説明する。

第１図はルーツポンプのローターの概略図であり、こ
の表面および側面が樹脂で被覆される。

第２図及び第３図は射出成形方法によるポンプロータ
ーの成形状況を示したものである。３は射出成形機のシ
リンダー、４は金型、２はアルミニウム合金よりなるロ
ーターのインサート部材である。１は表面に被覆された
樹脂を示す。

（作 用） 本発明による作用は以下の通りである。すなわちポン
プローターと射出成形するサーモトロッピック液晶ポリ
マーよりなる樹脂層との間に熱硬化型接着剤が付加され
ることで、ローター表面の樹脂が温度や応力等の環境変
化によって剥離することなく、非常に丈夫な成形品をつ
くることができる。（実施例） 射出成形にはサーモトロピック液晶ポリマーとして４
−ヒドロキシ安息香酸、ビフェノール、テレフタル酸か
らなる全芳香族ポリエステルであるザイダー（米国アモ
コパフォーマンスプロダクツ社の商品名）に黒鉛15wt
％、四フッ化エチレン樹脂10wt％を混合したものを用い
た。

熱熱硬化型接着剤としてエポキシ系GX−７（東亜合成
化学（株）の商品名、硬化温度120〜150℃）を用い、こ
れをアルミ合金製のローターインサート部材の表面に刷
毛で均一に塗布した後、室温で十分間風乾して成形用の
インサート部材として用いた。

成形条件としては成形温度350℃、金型温度150℃、射
出圧力1000kg/cm²でインサート成形をおこなった。

本発明により得られた成形品は樹脂層と金属に接着剤
が介在するために非常に親和力が強く、成形後に樹脂が
表面から剥離することが無かった。

（発明の効果） 本発明により次の効果を示す。すなわち、本発明によ
る成形方法を用いることにより、従来の直接樹脂をイン
サート部材に射出成形したものに比べて、金属表面と樹
脂との密着性が大きく、温度変化、荷重変化によって剥
離しない成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はルーツ型ポンプローターの概略図、第２図及び
第３図は成形工程図、第４図は成形品の断面図である。 １……表面、 ２……ローターアルミニウムインサート部材、 ３……射出シリンダー、 ４……金型、 ５……接着剤

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ルーツ型ポンプローターを成形するに際
   し、射出成形サーモトロッピック液晶ポリマーの射出成
   形時に、該ポリマーの持つ熱にて反応して接着する熱硬
   化型接着剤を塗布したアルミニウム合金製のローターイ
   ンサート部品を用いてインサート成形することを特徴と
   するルーツルーツ型ポンプローターの成形方法。
2. 【請求項２】成形するサーモトロッピック液晶ポリマー
   の成形温度が320℃以上である請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】該熱硬化型接着剤の硬化温度が100℃以上
   である請求項１又は２記載のインサート成形方法。
4. 【請求項４】熱硬化型接着剤がエポキシ系接着剤である
   請求項１〜３のいづれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】サーモトロッピック液晶ポリマーが一般式 で表せるモノマー単位を含む（共）重合体である請求項
   １〜４のいづれか１項記載の方法。