JP2962078B2 - 熱可塑性樹脂のrim成形法 - Google Patents

熱可塑性樹脂のrim成形法

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JP2962078B2
JP2962078B2 JP31205492A JP31205492A JP2962078B2 JP 2962078 B2 JP2962078 B2 JP 2962078B2 JP 31205492 A JP31205492 A JP 31205492A JP 31205492 A JP31205492 A JP 31205492A JP 2962078 B2 JP2962078 B2 JP 2962078B2
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステル,ポリカ
ーボネートなどの熱可塑性樹脂のRIM(Reaction Inj
ection Molding)成形法に関する。
【0002】
【従来の技術】重合反応により熱可塑性樹脂となる熱可
塑性樹脂原料を重合用触媒と混合して成形型内に注入
し、成形型内で熱可塑性樹脂原料を重合させて熱可塑性
樹脂成形体を形成する熱可塑性樹脂のRIM成形法が知
られている。例えば特開昭58−127733号公報に
は、ε−カプロラクタムなどの環状ラクタムと重合用触
媒とを混合したA成分と、環状ラクタムと重合促進剤及
びエポキシ成分を混合したB成分とを、それぞれ加熱溶
融した後混合し高温の金型内に注入して重合させるナイ
ロンのRIM成形法が開示されている。
【0003】もう少し詳しく説明すると、A成分中の重
合用触媒としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属
の水素化物,アルキルハライド,ヒドロキシド,有機金
属化合物などが例示されている。またB成分中の重合促
進剤としてはテレフタロイルビスカプロラクタムなどが
例示されている。そしてA成分及びB成分をそれぞれ7
0〜100℃に加熱溶融し、混合して100〜200℃
に加熱された金型内へ注入している。
【0004】US Patent 4,853,459, 4,778,875, SA
MPE Journal,Vol.27,No.1,1991には環状カーボネー
ト及び環状エステルに対して、金属酸化物や有機金属化
合物などの重合用触媒を混合し、それを加熱溶融し高温
の金型内に注入して開環付加重合させるポリエステル又
はポリカーボネートのRIM成形法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報に開
示された成形法では、金型に注入される前の段階で熱可
塑性樹脂原料の反応が進行する場合がある。例えば特開
昭58−127733号公報に開示された方法では、A
成分中に環状ラクタムと高活性な重合用触媒とが共存し
ているため、加熱溶融時に重合反応が開始されてしま
う。またUS Patent 4,853,459, 4,778,875, SAMP
E Journal,Vol.27,No.1,1991 に開示された方法におい
ても、環状原料と重合用触媒とが共存しているので、同
様に加熱溶融時に重合反応が開始される。
【0006】このように金型に注入される前に重合反応
が開始されると、注入時の粘度が上昇し、金型内での流
動状態が悪化して成形不良となる恐れがある。また最悪
の場合には、金型へ注入前に樹脂化してしまう場合もあ
る。さらに、金型内に強化繊維を配置しその繊維に樹脂
を含浸させてFRPを成形する場合には、粘度の上昇に
より繊維への含浸状態が悪化し、充分な強度が得られな
いという不具合が生じる。
【0007】このような不具合を防止するために、活性
の低い重合用触媒を用いるなど、重合速度を遅くする方
法が考えられる。この場合は低粘度状態を長く維持で
き、金型内での流動特性や繊維への含浸特性は改善され
るが、金型内での重合反応まで遅くなり成形時間が長く
なるという問題がある。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたものであり、成形型への注入前の状態では重
合反応の開始を阻止するとともに、成形型へ注入後には
敏速に反応が進行する構成とすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の熱可塑性樹脂のRIM成形法は、熱可塑性樹脂原料
に対して単独では不活性であり両者を混合することによ
り初めて高活性なアニオン重合用触媒を生成する2種の
化合物Aと化合物Bを、それぞれ熱可塑性樹脂原料と別
々に混合して2種の混合物aと混合物bを調製する原料
調製工程と、混合物aと混合物bを混合して成形型内に
注入し化合物Aと化合物Bの反応により生成するアニオ
ン重合用触媒により熱可塑性樹脂原料を成形型内で重合
させる重合工程と、重合後固化した熱可塑性樹脂成形体
を成形型から離型する離型工程と、からなることを特徴
とする。
【0009】熱可塑性樹脂原料としてはアニオン付加重
合可能な化合物が用いられ、そのような化合物としては
例えば環状ラクタム、環状ラクトン、環状カーボネート
などが例示される。化合物Aと化合物Bの組合せとして
は、例えば(R1 )−O−Si−(R2 3 と(R3
−Fの組合せがある。ここでR1 はアルキル基又はアリ
ール基であり、フェニル基,メチル基,エチル基,プロ
ピル基,イソプロピル基,ブチル基などが好適である。
2 もアルキル基又はアリール基であり、フェニル基,
メチル基,エチル基,イソプロピル基などが好適であ
る。R3 はアルカリ金属又は有機アンモニウム塩であ
り、Li,Na,K,Cs,テトラメチルアンモニウ
ム,テトラブチルアンモニウムなどが好適である。
【0010】また化合物Aと化合物Bのもう一つの組合
せとしては、(R4 3 −BとM2−CO3 の組合せが
挙げられる。ここでR4 はアルキル基又はアリール基で
あり、ブチル基又はフェニル基が好適である。またMは
アルカリ金属であり、Li,Na及びKから選ぶことが
できる。原料調製工程では、化合物Aと化合物Bはそれ
ぞれ熱可塑性樹脂原料と別々に混合され、混合物a及び
混合物bとされる。ここで、化合物Aは混合物a中に
0.01〜10モル%含まれるように混合される。0.
1〜5モル%程度が特に望ましい。また化合物Bも同様
に、混合物b中に0.01〜10モル%含まれるように
混合される。0.1〜5モル%程度が特に望ましい。化
合物A及び化合物Bの混合量がこの範囲より少ないと、
成形型内での重合反応速度が遅くなり、この範囲より多
く混合しても効果が飽和するばかりか、得られる樹脂中
の不純物が増加し、分子量も低下するため好ましくな
い。
【0011】重合工程では、混合物aと混合物bが混合
され、直ちに成形型内に注入される。成形型外で混合し
て直ちに注入してもよいし、成形型内で混合されるよう
に注入することもできる。また、混合物aと混合物bを
それぞれ加熱溶融してから混合することもできる。この
混合により化合物Aと化合物Bが接触すると、後述の
(5)式又は(6)式に示すような反応によりアニオン
重合用触媒が生成され、これにより熱可塑性樹脂原料の
アニオン重合が開始される。
【0012】ここで混合物aと混合物bとは、化合物A
と化合物Bのモル比が1:1〜1:1.5の範囲となる
ように混合されることが望ましい。1:1〜1:1.2
の範囲が特に望ましい。このモル比の値が1/1より大
きくなるとアニオン触媒の発生量(生成量)不足とな
り、1/1.5より小さくなると化合物Bが不純物とし
て残存する量が増加するため好ましくない。
【0013】
【作用】本発明のRIM成形法では、化合物A及び化合
物Bはそれぞれ単独では熱可塑性樹脂原料に対して不活
性である。すなわち混合物a及び混合物bは、それぞれ
安定な混合物であり、加熱溶融しても反応が生じない。
したがって混合されて反応が開始されるまでは低粘度の
状態を維持するため、注入前に樹脂化することがなく、
FRP成形時の繊維への含浸性も極めて良好となる。
【0014】そして混合物aと混合物bとが混合される
ことにより、化合物Aと化合物Bは例えば化学式
(5),(6)のように反応し、初めてアニオン重合用
触媒が生成する。 (R1 )OSi(R2 3 +(R3 )F → (R1 )O- + (R3)+ + FSi(R2 3 (5) (R4 3 B + M2 CO3 → (R4 3 - + M+ (6) 化学式(5)ではアルコキサイドアニオンが生成し、化
学式(6)ではルイス塩基としてのホウ素アニオンが生
成している。
【0015】生成したアニオンは重合用触媒として機能
し、成形型内では熱可塑性樹脂原料の重合反応が進行す
る。これにより熱可塑性樹脂成形体が形成され、冷却固
化後成形型から離型されて成形の1サイクルが終了す
る。
【0016】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例1)アルゴンガス雰囲気下において、熱可塑性
樹脂原料としての環状カーボネート20g(78.65
mmol)と、化合物Aとしてのフェニルトリメチルシリル
エーテル(PhOSi(CH3 3 )0.26g(1.
57mmol)を密閉容器に入れ、均一に混合して混合物a
を調製した。
【0017】また、アルゴンガス雰囲気下において、熱
可塑性樹脂原料としての環状カーボネート20g(7
8.65mmol)と、化合物Bとしてのテトラブチルアン
モニウムフルオライド((C4 9 4 NF)の濃度1
MのTHF(テトラヒドロフラン)溶液1.88mlを密
閉容器に入れて均一に混合した後、THFを真空除去し
て混合物bを調製した。 この混合物aと混合物bをそ
れぞれ別々に250℃に加熱して溶融させ、250℃で
24時間保持したが、内容物に変化はなく重合反応は生
じなかった。
【0018】次に図1に示すように、それぞれの密閉容
器1,2内をアルゴンガスで充満し、250℃に加熱し
て溶融した状態で、250℃に加熱された金型3内へ重
力で同時に注入して混合した。金型3のキャビティ30
内には強化繊維4が配置され、混合物aと混合物bは互
いに混合されながら強化繊維4間に含浸されキャビティ
30内を充填する。そして注入後250℃で30分間保
持し、その後金型3を冷却したところ、重量平均分子量
(Mw)11,000のポリカーボネートのFRP成形体が形
成されていた。またこの成形体の外観は正常であり、強
化繊維間にポリカーボネートが確実に含浸されていた。 (実施例2〜実施例5)化合物A及び化合物Bの量、重
合温度(金型の温度)及び重合時間(金型内での加熱保
持時間)を表1に示すように種々変更したこと以外は実
施例1と同様にして、それぞれの成形体を形成し、重量
平均分子量(Mw)を測定した。結果を表1に示す。
【0019】
【表1】 (実施例6)アルゴンガス雰囲気下において、熱可塑性
樹脂原料としての環状カーボネート20g(78.65
mmol)と、化合物Aとしてのトリフェニルボラン((P
h) 3 B)0.38g(1.57mmol)を密閉容器に入
れ、均一に混合して混合物aを調製した。
【0020】また、アルゴンガス雰囲気下において、熱
可塑性樹脂原料としての環状カーボネート20g(7
8.65mmol)と、化合物Bとしてのリチウムカーボネ
ート(Li2 CO3 )0.12g(1.57mmol)を密
閉容器に入れて均一に混合して混合物bを調製した。こ
の混合物aと混合物bをそれぞれ別々に250℃に加熱
して溶融させ、250℃で24時間保持したが、内容物
に変化はなく重合反応は生じなかった。
【0021】次に、それぞれの密閉容器内をアルゴンガ
スで充満し、250℃に加熱して溶融した状態で、25
0℃に加熱された金型内へ重力で同時に注入して混合し
た。そして混合後250℃で10分間保持し、その後金
型を冷却したところ、重量平均分子量(Mw)15,500の
ポリカーボネート成形体が形成されていた。 (実施例7〜実施例8)化合物A及び化合物Bの量、重
合温度(金型の温度)及び重合時間(金型内での加熱保
持時間)を表2に示すように種々変更したこと以外は実
施例6と同様にして、それぞれの成形体を形成し、重量
平均分子量(Mw)を測定した。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】すなわち本発明の熱可塑性樹脂のRIM
成形法によれば、原料が成形型の注入前に反応するのが
阻止されているので、低粘度で成形型内に注入すること
ができ、注入前に樹脂化したり、成形型内での流動特性
が低下したりすることがない。またFRP成形時には、
繊維への含浸特性に優れているので、機械的特性に優れ
たFRP成形体を形成することができる。
【0024】さらに化合物Aと化合物Bとの反応により
生成するアニオン重合用触媒は高活性であるため、成形
型に注入後の反応時間は短く成形時間を短縮することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形法の概略説明図である。
【符号の説明】
1:密閉容器 2:密閉容器 3:金型
4:強化繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08G 85/00 C08G 85/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂原料に対して単独では不活
    性であり両者を混合することにより初めて高活性なアニ
    オン重合用触媒を生成する2種の化合物Aと化合物B
    を、それぞれ該熱可塑性樹脂原料と別々に混合して2種
    の混合物aと混合物bを調製する原料調製工程と、 該混合物aと該混合物bを混合して成形型内に注入し該
    化合物Aと該化合物Bの反応により生成するアニオン重
    合用触媒により該熱可塑性樹脂原料を該成形型内で重合
    させる重合工程と、 重合後固化した熱可塑性樹脂成形体を該成形型から離型
    する離型工程と、からなることを特徴とする熱可塑性樹
    脂のRIM成形法。
  2. 【請求項2】 2種の前記化合物A及び前記化合物B
    は、それぞれ下記の化学構造式(1)及び化学構造式
    (2)で表される請求項1記載の熱可塑性樹脂のRIM
    成形法。 化学構造式(1):(R1 )−O−Si−(R2 3 (R1 及びR2 はアルキル基又はアリール基) 化学構造式(2):(R3 )−F (R3 はアルカリ金属又は有機アンモニウム塩)
  3. 【請求項3】 2種の前記化合物A及び前記化合物B
    は、それぞれ下記の化学構造式(3)及び化学構造式
    (4)で表される請求項1記載の熱可塑性樹脂のRIM
    成形法。 化学構造式(3):(R4 3 −B (R4 はアルキル基又はアリール基) 化学構造式(4): M2 −CO3 (MはLi,Na及びKから選ばれる金属)
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