JP3440217B2 - 芯材入りポリアミド樹脂の製造方法 - Google Patents
芯材入りポリアミド樹脂の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は中に芯材を埋設した
ポリアミド樹脂成形体の製造方法に係り、詳しくは比較
的高負荷および高温下で使用されるギア、ローラ、車輪
などを用途とする芯材を埋設したポリアミド樹脂成形体
の離型を短時間で行い、しかも樹脂の成形収縮を少なく
したポリアミド樹脂成形体の製造方法に関する。
ポリアミド樹脂成形体の製造方法に係り、詳しくは比較
的高負荷および高温下で使用されるギア、ローラ、車輪
などを用途とする芯材を埋設したポリアミド樹脂成形体
の離型を短時間で行い、しかも樹脂の成形収縮を少なく
したポリアミド樹脂成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリアミド樹脂成形体は、軽量化や無給
油運転や静音化等を目的として金属製ギア、ローラ、車
輪などの代替品としてしばしば用いられている。しか
し、極めて高負荷の条件で用いたり、通常の条件下でも
長期に使用することによって限界を越え、ポリアミド樹
脂部と軸との境界に存在するキー溝部から破壊すること
があった。
油運転や静音化等を目的として金属製ギア、ローラ、車
輪などの代替品としてしばしば用いられている。しか
し、極めて高負荷の条件で用いたり、通常の条件下でも
長期に使用することによって限界を越え、ポリアミド樹
脂部と軸との境界に存在するキー溝部から破壊すること
があった。
【０００３】このためポリアミド樹脂の軽量であるとと
もにメンテナンスフリーで長期にわたって使用できると
いう特長を生かしながらボス部のみは金属のものを用い
る構造のものが提案されている。このポリアミド樹脂部
に金属ボス部を固定する方法として、次ぎに挙げるよう
な４つの方法が知られている。
もにメンテナンスフリーで長期にわたって使用できると
いう特長を生かしながらボス部のみは金属のものを用い
る構造のものが提案されている。このポリアミド樹脂部
に金属ボス部を固定する方法として、次ぎに挙げるよう
な４つの方法が知られている。
【０００４】常温または加熱膨張させたポリアミド樹
脂パイプに金属製の芯材を圧入してその後輪切り加工・
歯切りなどの仕上げ加工を行うもの。圧入方法について
は冷間圧入による方法や加熱膨張させたポリアミド樹脂
部を金属ボス部に圧入する方法（焼嵌法）がある。
脂パイプに金属製の芯材を圧入してその後輪切り加工・
歯切りなどの仕上げ加工を行うもの。圧入方法について
は冷間圧入による方法や加熱膨張させたポリアミド樹脂
部を金属ボス部に圧入する方法（焼嵌法）がある。
【０００５】ポリアミド樹脂パイプと金属製の芯材を
ビスによって機械的に固定した後に輪切り加工・歯切り
などの仕上げ加工を行うもの。
ビスによって機械的に固定した後に輪切り加工・歯切り
などの仕上げ加工を行うもの。
【０００６】ポリアミド樹脂パイプに表面ローレット
加工を施した金属製の芯材を圧入した後、金属を加熱し
て両者を融着一体化し、その後輪切り加工・歯切りなど
の仕上げ加工を行うもの。
加工を施した金属製の芯材を圧入した後、金属を加熱し
て両者を融着一体化し、その後輪切り加工・歯切りなど
の仕上げ加工を行うもの。
【０００７】ギアなどの部品１個分の薄い円筒形金型
にやはり部品１個分の厚みの金属製芯材をセットし、金
型と芯材のあいだに原料を注型し重合させることで芯材
と樹脂を一体化するもの。
にやはり部品１個分の厚みの金属製芯材をセットし、金
型と芯材のあいだに原料を注型し重合させることで芯材
と樹脂を一体化するもの。
【０００８】以上のような方法の内、例えば、ポリアミ
ド樹脂部をローレット加工を施した金属に冷間圧入し、
金属を加熱してポリアミド樹脂部と金属とを融着一体化
する方法が、特許第２６２２８１３号に開示されてい
る。
ド樹脂部をローレット加工を施した金属に冷間圧入し、
金属を加熱してポリアミド樹脂部と金属とを融着一体化
する方法が、特許第２６２２８１３号に開示されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は夫々問題点を有している。まずの冷間圧入法
と焼嵌法およびのビスで固定する方法では、金属ボス
部との間の固定力が弱く、短期間のうちに金属ボス部と
ポリアミド樹脂部との間にズレが生じてしまうことがあ
った。
の方法は夫々問題点を有している。まずの冷間圧入法
と焼嵌法およびのビスで固定する方法では、金属ボス
部との間の固定力が弱く、短期間のうちに金属ボス部と
ポリアミド樹脂部との間にズレが生じてしまうことがあ
った。
【００１０】また、高温下におけるポリアミド樹脂の熱
膨張、長時間の使用による応力緩和によってポリアミド
樹脂部の抱き付き力は低下し、固定力はさらに弱くな
り、ビスなどによる固定ではビス穴への応力集中によっ
てポリアミド樹脂部が破壊しやすくなる。
膨張、長時間の使用による応力緩和によってポリアミド
樹脂部の抱き付き力は低下し、固定力はさらに弱くな
り、ビスなどによる固定ではビス穴への応力集中によっ
てポリアミド樹脂部が破壊しやすくなる。
【００１１】また製品形状によってはビスの取付ができ
ないことも往々にしてあり、これを避けるために製造時
の圧入代、焼嵌代を大きめに取ると樹脂側に過大な歪み
が生じ、所定の大きさに加工する際や部品として使用し
ている時に、その歪みが原因で破壊してしまうこともあ
った。
ないことも往々にしてあり、これを避けるために製造時
の圧入代、焼嵌代を大きめに取ると樹脂側に過大な歪み
が生じ、所定の大きさに加工する際や部品として使用し
ている時に、その歪みが原因で破壊してしまうこともあ
った。
【００１２】のポリアミド樹脂部を金属に冷間圧入
し、金属を加熱して両者を融着一体化する方法において
は、加工工数が多くて製品が高価になる問題があった。
し、金属を加熱して両者を融着一体化する方法において
は、加工工数が多くて製品が高価になる問題があった。
【００１３】のギアなどの部品１個分の成形を行う方
法でも、やはり生産性が低いといった問題がある。
法でも、やはり生産性が低いといった問題がある。
【００１４】そこで、本発明者らは樹脂と芯材との固定
力が強く、しかも生産性の高い方法として長尺の芯材を
モールド内に配置してその周囲にポリアミド樹脂を注型
して重合し、長尺の成形体を得てそれを所定サイズにカ
ットすることによって芯材入りのポリアミド樹脂成形体
を製造するという方法を考えた。
力が強く、しかも生産性の高い方法として長尺の芯材を
モールド内に配置してその周囲にポリアミド樹脂を注型
して重合し、長尺の成形体を得てそれを所定サイズにカ
ットすることによって芯材入りのポリアミド樹脂成形体
を製造するという方法を考えた。
【００１５】ところが、生産性は向上することができた
ものの、長尺で製造するということから、成形体長手方
向の残留応力が過大となり、破壊されやすくなるといっ
た問題や芯材と樹脂とのあいだにズレを生じたりすると
いう問題が顕在化することになった。
ものの、長尺で製造するということから、成形体長手方
向の残留応力が過大となり、破壊されやすくなるといっ
た問題や芯材と樹脂とのあいだにズレを生じたりすると
いう問題が顕在化することになった。
【００１６】そこで、樹脂を収縮させないようにして樹
脂の割れなどの破壊を防止するために、ポリアミドの注
型成形品において通常行われているアニーリングを行わ
ずに用いるという方法が採られた。そうすることによっ
て樹脂の破壊を防止する効果は見られたものの、ポリア
ミド樹脂を低結晶性のままで使用することになるので、
強度、硬度、低吸水性、耐摩耗性といった一般的な物性
の面で劣ったものになってしまうという問題がある。
脂の割れなどの破壊を防止するために、ポリアミドの注
型成形品において通常行われているアニーリングを行わ
ずに用いるという方法が採られた。そうすることによっ
て樹脂の破壊を防止する効果は見られたものの、ポリア
ミド樹脂を低結晶性のままで使用することになるので、
強度、硬度、低吸水性、耐摩耗性といった一般的な物性
の面で劣ったものになってしまうという問題がある。
【００１７】そこで本発明は、このような諸問題を解決
し、ポリアミド樹脂の利点を生かした軽量で無給油にて
長期に渡って使用でき、ポリアミド樹脂と補強材との結
合力を維持しており、生産性にも優れ、かつ強度、硬
度、低吸水性、耐摩耗性といった一般的な物性にも優れ
た芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法の提供を目
的とする。
し、ポリアミド樹脂の利点を生かした軽量で無給油にて
長期に渡って使用でき、ポリアミド樹脂と補強材との結
合力を維持しており、生産性にも優れ、かつ強度、硬
度、低吸水性、耐摩耗性といった一般的な物性にも優れ
た芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法の提供を目
的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために本発明の請求項１では、成形体内部に芯材を
埋設した芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法にお
いて、少なくとも一方に開口を有するモールド中に芯材
をセットした状態で、実質上無水のラクタムに少なくと
もアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重
合性ラクタム液をモールド内に注型して加熱して重合
し、重合完了後樹脂の結晶化が進む前に離型して冷却
し、所定長さにカットしたのちにアニーリングを行うこ
とを特徴とする。
するために本発明の請求項１では、成形体内部に芯材を
埋設した芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法にお
いて、少なくとも一方に開口を有するモールド中に芯材
をセットした状態で、実質上無水のラクタムに少なくと
もアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重
合性ラクタム液をモールド内に注型して加熱して重合
し、重合完了後樹脂の結晶化が進む前に離型して冷却
し、所定長さにカットしたのちにアニーリングを行うこ
とを特徴とする。
【００１９】このように、ポリアミドの重合後に結晶化
が十分に進む前、具体的には結晶化度が４０％以下の状
態で離型して冷却することによって結晶化率が低い状態
となっており、その状態のままで部品の長さにカットし
てしまう。カットすることによって樹脂長手方向の樹脂
内残留応力を解放し、その後アニーリングすることによ
って樹脂の結晶化を進め、高強度、高硬度、低吸水性、
耐摩耗性などの特性に優れた成形体を製造することがで
きる。
が十分に進む前、具体的には結晶化度が４０％以下の状
態で離型して冷却することによって結晶化率が低い状態
となっており、その状態のままで部品の長さにカットし
てしまう。カットすることによって樹脂長手方向の樹脂
内残留応力を解放し、その後アニーリングすることによ
って樹脂の結晶化を進め、高強度、高硬度、低吸水性、
耐摩耗性などの特性に優れた成形体を製造することがで
きる。
【００２０】また、請求項２では芯材表面に凹凸を設け
たものを使用するとしており、芯材と周囲のポリアミド
樹脂とのあいだで回転してしまったり、抜けてしまうと
いうような問題を防止することができる。設ける凹凸の
形状は限定されるものではなく、ローレット加工、ネジ
きり加工などどんなものでもよい。
たものを使用するとしており、芯材と周囲のポリアミド
樹脂とのあいだで回転してしまったり、抜けてしまうと
いうような問題を防止することができる。設ける凹凸の
形状は限定されるものではなく、ローレット加工、ネジ
きり加工などどんなものでもよい。
【００２１】そして請求項３では、重合装置にはモール
ドの開口に挿入される加圧ピストンを備えており、重合
する際には前記加圧ピストンをモールドの開口に挿入し
て加圧した状態で重合するとしており、このように芯材
をモールド内に固定して加圧重合を行うことによってヒ
ケや内部欠陥の少ない成形体を効率よく製造することが
できる。
ドの開口に挿入される加圧ピストンを備えており、重合
する際には前記加圧ピストンをモールドの開口に挿入し
て加圧した状態で重合するとしており、このように芯材
をモールド内に固定して加圧重合を行うことによってヒ
ケや内部欠陥の少ない成形体を効率よく製造することが
できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の製造方法によって
得られるポリアミド樹脂成形体の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ断面図、図３は本発明のポリアミド樹脂成形体に
おいて使用する芯材の斜視図である。
得られるポリアミド樹脂成形体の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ断面図、図３は本発明のポリアミド樹脂成形体に
おいて使用する芯材の斜視図である。
【００２３】本発明の方法により製造されるポリアミド
樹脂成形体１は、例えば図１及び図２に示すような円盤
体であり、図３に示すように中央部に貫通孔３を有する
とともに、側面４にローレット加工を施した金属製の芯
材２の外周にポリアミド樹脂からなる外周部５を形成し
たものであり、外周部５には、後の機械加工により歯部
（図示せず）が形成され、高負荷用のギアとして使用さ
れる。
樹脂成形体１は、例えば図１及び図２に示すような円盤
体であり、図３に示すように中央部に貫通孔３を有する
とともに、側面４にローレット加工を施した金属製の芯
材２の外周にポリアミド樹脂からなる外周部５を形成し
たものであり、外周部５には、後の機械加工により歯部
（図示せず）が形成され、高負荷用のギアとして使用さ
れる。
【００２４】芯材２の側面４にローレット加工を施すこ
とによって、ポリアミド樹脂からなる外周部５が芯材２
に対して機械的にロックされるため、外周部５が芯材２
から容易に抜けたり回転するのを阻止している。他にも
芯材２の形態としては図３に示すものに限られるわけで
はなく、ネジ切り加工を施したものや、一定間隔で軸方
向および回転方向の溝を設けたものなど凹凸を設けたも
のなら同様の効果を発揮することができる。
とによって、ポリアミド樹脂からなる外周部５が芯材２
に対して機械的にロックされるため、外周部５が芯材２
から容易に抜けたり回転するのを阻止している。他にも
芯材２の形態としては図３に示すものに限られるわけで
はなく、ネジ切り加工を施したものや、一定間隔で軸方
向および回転方向の溝を設けたものなど凹凸を設けたも
のなら同様の効果を発揮することができる。
【００２５】本発明では以上のような芯材入りポリアミ
ド樹脂成形体を製造するのに次ぎに説明するような方法
を採っている。
ド樹脂成形体を製造するのに次ぎに説明するような方法
を採っている。
【００２６】図４は本発明の製造方法において金型内に
芯材を設置し注型したところの断面図、図５は本発明の
製造方法において加圧して重合しているところの断面
図、そして図６は成形体を離型しているところの断面図
を示す。
芯材を設置し注型したところの断面図、図５は本発明の
製造方法において加圧して重合しているところの断面
図、そして図６は成形体を離型しているところの断面図
を示す。
【００２７】上記ポリアミド樹脂成形体１を製造する際
に使用する成形装置１０は、図４に示すように、アル
ミ、鉄等からなる熱伝導率が高く円筒形状のジャケット
部１２とジャケット部１２の内径とほぼ同じ外径を有す
る円柱状の底部１１とからなるモールドＭと、やはりジ
ャケット部１２の内径とほぼ同じ外径を有する加圧ピス
トン１３からなり、モールドＭ内には底部１１とジャケ
ット部１２で形成されるキャビティ１４を有している。
前記ジャケット部１２は底部１１とは独立して上下動可
能に取り付けられている。
に使用する成形装置１０は、図４に示すように、アル
ミ、鉄等からなる熱伝導率が高く円筒形状のジャケット
部１２とジャケット部１２の内径とほぼ同じ外径を有す
る円柱状の底部１１とからなるモールドＭと、やはりジ
ャケット部１２の内径とほぼ同じ外径を有する加圧ピス
トン１３からなり、モールドＭ内には底部１１とジャケ
ット部１２で形成されるキャビティ１４を有している。
前記ジャケット部１２は底部１１とは独立して上下動可
能に取り付けられている。
【００２８】また、上部の開口から前記ジャケット部１
２の内径と同じ外径の加圧ピストン１３が挿入されるよ
うになっていて、加圧ピストン１３は油圧シリンダなど
の加圧手段に接続されており、キャビティ１４内を加圧
できるようになっている。底部１１および加圧ピストン
１３の周囲にはパッキン１５が装着されており重合性ラ
クタム液が漏れないようになっている。
２の内径と同じ外径の加圧ピストン１３が挿入されるよ
うになっていて、加圧ピストン１３は油圧シリンダなど
の加圧手段に接続されており、キャビティ１４内を加圧
できるようになっている。底部１１および加圧ピストン
１３の周囲にはパッキン１５が装着されており重合性ラ
クタム液が漏れないようになっている。
【００２９】この成形装置１０のキャビティ１４の、前
記成形体１の厚み方向に相当するサイズが成形体１の厚
みよりも長尺になっており、重合して得られた中間成形
体１６をカットすることによって一度に複数の成形体１
を得られるようになっている。
記成形体１の厚み方向に相当するサイズが成形体１の厚
みよりも長尺になっており、重合して得られた中間成形
体１６をカットすることによって一度に複数の成形体１
を得られるようになっている。
【００３０】この成形装置１０を用いた本発明のポリア
ミド樹脂成形体の重合方法を説明する。ここではギア用
途に用いる所定の厚みを有する円筒状の成形体を成形す
る手順を例に挙げて説明することにする。
ミド樹脂成形体の重合方法を説明する。ここではギア用
途に用いる所定の厚みを有する円筒状の成形体を成形す
る手順を例に挙げて説明することにする。
【００３１】まず、成形装置１０のキャビティ１４内の
中央に厚み方向に長尺の芯材２をセットする。ジャケッ
ト部１２を予備加熱し１００〜１８０℃に温度調整した
後、上部の開口から実質上無水のラクタムに少なくとも
アニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合
性ラクタム液１７を注型する（図４）。
中央に厚み方向に長尺の芯材２をセットする。ジャケッ
ト部１２を予備加熱し１００〜１８０℃に温度調整した
後、上部の開口から実質上無水のラクタムに少なくとも
アニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合
性ラクタム液１７を注型する（図４）。
【００３２】ここで上記ω−ラクタムは脱水タンク内に
おいて減圧下で脱水して実質上無水の状態にした後、窒
素などの不活性気体で置換される。脱水タンク中のω−
ラクタムは、計量されて２つの注型タンクへ入れられ、
その後所定量のアニオン重合触媒がω−ラクタムの入っ
た一方の注型タンクに、また所定量のアニオン重合開始
剤がω−ラクタムの入った他方の注型タンクに投入され
るように構成されていてもよい。
おいて減圧下で脱水して実質上無水の状態にした後、窒
素などの不活性気体で置換される。脱水タンク中のω−
ラクタムは、計量されて２つの注型タンクへ入れられ、
その後所定量のアニオン重合触媒がω−ラクタムの入っ
た一方の注型タンクに、また所定量のアニオン重合開始
剤がω−ラクタムの入った他方の注型タンクに投入され
るように構成されていてもよい。
【００３３】続いて、上部の開口から加圧ピストン１３
を下降させてキャビティ１４内に挿入しラクタム液１７
の表面に到達した後さらに少し下降してラクタム液１７
を加圧した状態にする。このときの加圧は２ＭＰａ以上
で行うことが好ましい（図５）。加圧ピストン１３によ
る重合ラクタム液への加圧であるが、２ＭＰａ未満であ
ると、加圧が不十分で成形体に収縮が発生しやすくなる
ので好ましくない。
を下降させてキャビティ１４内に挿入しラクタム液１７
の表面に到達した後さらに少し下降してラクタム液１７
を加圧した状態にする。このときの加圧は２ＭＰａ以上
で行うことが好ましい（図５）。加圧ピストン１３によ
る重合ラクタム液への加圧であるが、２ＭＰａ未満であ
ると、加圧が不十分で成形体に収縮が発生しやすくなる
ので好ましくない。
【００３４】加圧した状態で、２０〜１６０分経過する
と重合が完了し、その後、通常ならば熱のかかった状態
でしばらく放置して結晶化を進めるところを、本発明で
は樹脂の結晶化が十分に進む前に、加圧ピストン１３を
上昇させるとともに底部１１を固定した状態でジャケッ
ト部１２のみ上昇させ、重合が完了した中間成形体１６
を離型して冷却する（図６）。この中間成形体１６は低
結晶性の成形体であるが、結晶化度としては４０％以下
であることが好ましい。ただし、結晶化度が２０％より
低いようなものの場合は、重合が完全に完了していない
ため、金型からの離型ができず好ましくない。
と重合が完了し、その後、通常ならば熱のかかった状態
でしばらく放置して結晶化を進めるところを、本発明で
は樹脂の結晶化が十分に進む前に、加圧ピストン１３を
上昇させるとともに底部１１を固定した状態でジャケッ
ト部１２のみ上昇させ、重合が完了した中間成形体１６
を離型して冷却する（図６）。この中間成形体１６は低
結晶性の成形体であるが、結晶化度としては４０％以下
であることが好ましい。ただし、結晶化度が２０％より
低いようなものの場合は、重合が完全に完了していない
ため、金型からの離型ができず好ましくない。
【００３５】それから、この低結晶性の中間成形体１６
をアニーリング（加熱処理）する前に輪切り加工（カッ
ト）して所望の成形体のサイズとするとともに長尺時の
長手方向の樹脂内残留応力を解放する。
をアニーリング（加熱処理）する前に輪切り加工（カッ
ト）して所望の成形体のサイズとするとともに長尺時の
長手方向の樹脂内残留応力を解放する。
【００３６】次にアニーリングオーブンなどを用いてア
ニーリング（加熱処理）し、結晶化を進めて結晶化度を
４２％以上とし芯材入りポリアミド樹脂成形体を得る。
ここでアニーリング後の結晶化度が４２％未満である
と、高強度、高硬度、低吸水性、耐摩耗性といった注型
ポリアミド樹脂本来の性能を発揮できない。
ニーリング（加熱処理）し、結晶化を進めて結晶化度を
４２％以上とし芯材入りポリアミド樹脂成形体を得る。
ここでアニーリング後の結晶化度が４２％未満である
と、高強度、高硬度、低吸水性、耐摩耗性といった注型
ポリアミド樹脂本来の性能を発揮できない。
【００３７】成形体の最終用途がギアである場合には、
所定サイズにカットした成形体１を更に芯材２の周囲の
ポリアミド樹脂部分をギア形状に加工することで最終製
品であるギアを得ることができる。
所定サイズにカットした成形体１を更に芯材２の周囲の
ポリアミド樹脂部分をギア形状に加工することで最終製
品であるギアを得ることができる。
【００３８】芯材２のキャビティ１４内へのセットであ
るが、長尺の芯材２の上端部および下端部付近に芯材ガ
イド１８を芯材２に対して直角方向に取り付けてジャケ
ット部１２の内壁にも固定することによって芯材２のポ
リアミド樹脂に対する同心度を確保することができる。
芯材ガイド１８はこの形態に限らず例えば底部１１に設
けた凹部をもって芯材ガイドとし、芯材をその凹部に装
着することによって芯材を固定する方法をとっても構わ
ない。また、凹部に装着するのと芯材ガイドを用いる方
法を併用することも可能である。
るが、長尺の芯材２の上端部および下端部付近に芯材ガ
イド１８を芯材２に対して直角方向に取り付けてジャケ
ット部１２の内壁にも固定することによって芯材２のポ
リアミド樹脂に対する同心度を確保することができる。
芯材ガイド１８はこの形態に限らず例えば底部１１に設
けた凹部をもって芯材ガイドとし、芯材をその凹部に装
着することによって芯材を固定する方法をとっても構わ
ない。また、凹部に装着するのと芯材ガイドを用いる方
法を併用することも可能である。
【００３９】本発明で使用する上記ラクタムは、実質上
無水のα−ピペリドン、ε−カプロラクタム、ω−ラウ
ロラクタム、ω−エナントラクタム、カプリルラクタ
ム、ω−デカノラクタム、ω−ウンデカノラクタム等あ
るいはこれらの２種類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。
無水のα−ピペリドン、ε−カプロラクタム、ω−ラウ
ロラクタム、ω−エナントラクタム、カプリルラクタ
ム、ω−デカノラクタム、ω−ウンデカノラクタム等あ
るいはこれらの２種類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。
【００４０】また、本発明で使用するアニオン重合触媒
は、水素化ナトリウム、水素化リチウム、ナトリウム、
カリウム等公知のラクタムの重合触媒を使用することが
でき、その添加量はラクタムに対して０．１〜２．０モ
ル％である。
は、水素化ナトリウム、水素化リチウム、ナトリウム、
カリウム等公知のラクタムの重合触媒を使用することが
でき、その添加量はラクタムに対して０．１〜２．０モ
ル％である。
【００４１】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
アヌレート誘導体であり、その添加量はラクタムに対し
て０．０５〜１．０モル％の範囲が好ましい。
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
アヌレート誘導体であり、その添加量はラクタムに対し
て０．０５〜１．０モル％の範囲が好ましい。
【００４２】上記製造方法では、アニオン重合触媒をラ
クタムに添加し溶解した後、アニオン重合開始剤を注型
時または注型後に添加混合する方法、またはアニオン重
合触媒を含むラクタムとアニオン重合開始剤を含むラク
タムとを注型時または注型後に添加混合する方法によっ
て調整する。
クタムに添加し溶解した後、アニオン重合開始剤を注型
時または注型後に添加混合する方法、またはアニオン重
合触媒を含むラクタムとアニオン重合開始剤を含むラク
タムとを注型時または注型後に添加混合する方法によっ
て調整する。
【００４３】また、ラクタムの重合は１００〜２１０℃
の温度で実施可能であるが、好ましくは１３０から１８
０℃である。
の温度で実施可能であるが、好ましくは１３０から１８
０℃である。
【００４４】尚、本発明方法を実施するに際して、上記
成分以外に重合を阻害しない油類、ワックス、ステアリ
ン酸カルシウム等の滑剤や、カーボン繊維、ガラス繊維
などの補強材を添加することも可能である。
成分以外に重合を阻害しない油類、ワックス、ステアリ
ン酸カルシウム等の滑剤や、カーボン繊維、ガラス繊維
などの補強材を添加することも可能である。
【００４５】
【実施例】次に本発明および従来技術の方法を用いて芯
材入りポリアミド樹脂成形体を製造した。
材入りポリアミド樹脂成形体を製造した。
【００４６】［実施例１］ 内径９０ｍｍ、長さ１２０
０ｍｍの円筒形金型内中心部に表面ローレット加工を施
した直径６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鉄製の芯材をセ
ットし、予熱後金型と芯材の間隙に触媒を添加した重合
性ε−カプロラクタム液を注型した。
０ｍｍの円筒形金型内中心部に表面ローレット加工を施
した直径６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鉄製の芯材をセ
ットし、予熱後金型と芯材の間隙に触媒を添加した重合
性ε−カプロラクタム液を注型した。
【００４７】金型を１５０℃に維持して３０分後に金型
から芯材入り成形体を取り出した。樹脂部分の結晶化度
は３５％であった。
から芯材入り成形体を取り出した。樹脂部分の結晶化度
は３５％であった。
【００４８】これを２０ｍｍの厚さにカットした後にオ
ーブン内で１９０℃×３時間の条件で熱処理（アニーリ
ング）を行った。芯材入りポリアミド樹脂成形体を破損
などの問題なく得ることができ、得られた成形体の樹脂
部分の結晶化度は４５％であった。
ーブン内で１９０℃×３時間の条件で熱処理（アニーリ
ング）を行った。芯材入りポリアミド樹脂成形体を破損
などの問題なく得ることができ、得られた成形体の樹脂
部分の結晶化度は４５％であった。
【００４９】得られた成形体の物性を測定した。その結
果を表１に示す。
果を表１に示す。
【００５０】［実施例２］ 注型後金型内に維持する時
間を１時間にして金型から取り出した成形体の樹脂部分
の結晶化度を３９％にした以外は実施例１と同様に芯材
入りポリアミド樹脂成形体を製造し、得られた成形体の
物性を測定した。その結果を表１に示す。
間を１時間にして金型から取り出した成形体の樹脂部分
の結晶化度を３９％にした以外は実施例１と同様に芯材
入りポリアミド樹脂成形体を製造し、得られた成形体の
物性を測定した。その結果を表１に示す。
【００５１】［比較例１］ 注型後金型内に維持する時
間を２時間にして金型から取り出した成形体の樹脂部分
の結晶化度を４２％にした以外は実施例１と同様に芯材
入りポリアミド樹脂成形体を製造した。その結果を表１
に示す。
間を２時間にして金型から取り出した成形体の樹脂部分
の結晶化度を４２％にした以外は実施例１と同様に芯材
入りポリアミド樹脂成形体を製造した。その結果を表１
に示す。
【００５２】［比較例２］ 熱処理（アニーリング）を
しなかった以外は実施例２と同様に芯材入りポリアミド
樹脂成形体を製造し、得られた成形体の物性を測定し
た。その結果を表１に示す。
しなかった以外は実施例２と同様に芯材入りポリアミド
樹脂成形体を製造し、得られた成形体の物性を測定し
た。その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１の結果より、離型直後の結晶化度を４
０％以下という所定の範囲にした実施例１、２は、クラ
ックや芯材と樹脂とのあいだのズレが発生することもな
く、アニーリング後の物性も高いものを得ることができ
ているのに対して、比較例１では、カット中にクラック
が発生しており、また、比較例２では成形体にクラック
などの異常は発生しなかったものの、物性は実施例１、
２より劣る結果となっていて、結晶化度を低い状態でカ
ットしその後アニーリングするという本発明の効果が確
認できる。
０％以下という所定の範囲にした実施例１、２は、クラ
ックや芯材と樹脂とのあいだのズレが発生することもな
く、アニーリング後の物性も高いものを得ることができ
ているのに対して、比較例１では、カット中にクラック
が発生しており、また、比較例２では成形体にクラック
などの異常は発生しなかったものの、物性は実施例１、
２より劣る結果となっていて、結晶化度を低い状態でカ
ットしその後アニーリングするという本発明の効果が確
認できる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１では、成
形体内部に芯材を埋設した芯材入りポリアミド樹脂成形
体の製造方法において、少なくとも一方に開口を有する
モールド中に芯材をセットした状態で、実質上無水のラ
クタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開
始剤とを加えた重合性ラクタム液をモールド内に注型し
て加熱して重合し、重合完了後樹脂の結晶化が進む前に
離型して冷却し、所定長さにカットしたのちにアニーリ
ングを行うことを特徴とする。
形体内部に芯材を埋設した芯材入りポリアミド樹脂成形
体の製造方法において、少なくとも一方に開口を有する
モールド中に芯材をセットした状態で、実質上無水のラ
クタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開
始剤とを加えた重合性ラクタム液をモールド内に注型し
て加熱して重合し、重合完了後樹脂の結晶化が進む前に
離型して冷却し、所定長さにカットしたのちにアニーリ
ングを行うことを特徴とする。
【００５６】このように、ポリアミドの重合後に結晶化
が十分に進む前、具体的には結晶化度が４０％以下の状
態で離型して冷却することによって結晶化率が低い状態
となっており、その状態のままで部品の長さにカットし
てしまう。カットすることによって樹脂長手方向の樹脂
内残留応力を解放し、その後アニーリングすることによ
って樹脂の結晶化を進め、高強度、高硬度、低吸水性、
耐摩耗性などの特性に優れた成形体を製造することがで
きる。
が十分に進む前、具体的には結晶化度が４０％以下の状
態で離型して冷却することによって結晶化率が低い状態
となっており、その状態のままで部品の長さにカットし
てしまう。カットすることによって樹脂長手方向の樹脂
内残留応力を解放し、その後アニーリングすることによ
って樹脂の結晶化を進め、高強度、高硬度、低吸水性、
耐摩耗性などの特性に優れた成形体を製造することがで
きる。
【００５７】また、請求項２では芯材表面に凹凸を設け
たものを使用するとしており、芯材と周囲のポリアミド
樹脂とのあいだで回転してしまったり、抜けてしまうと
いうような問題を防止することができる。設ける凹凸の
形状は限定されるものではなく、ローレット加工、ネジ
きり加工などどんなものでもよい。
たものを使用するとしており、芯材と周囲のポリアミド
樹脂とのあいだで回転してしまったり、抜けてしまうと
いうような問題を防止することができる。設ける凹凸の
形状は限定されるものではなく、ローレット加工、ネジ
きり加工などどんなものでもよい。
【００５８】そして請求項３では、重合装置にはモール
ドの開口に挿入される加圧ピストンを備えており、重合
する際には前記加圧ピストンをモールドの開口に挿入し
て加圧した状態で重合するとしており、このように芯材
をモールド内に固定して加圧重合を行うことによってヒ
ケや内部欠陥の少ない成形体を効率よく製造することが
できる。
ドの開口に挿入される加圧ピストンを備えており、重合
する際には前記加圧ピストンをモールドの開口に挿入し
て加圧した状態で重合するとしており、このように芯材
をモールド内に固定して加圧重合を行うことによってヒ
ケや内部欠陥の少ない成形体を効率よく製造することが
できる。
【図１】本発明の製造方法によって得られるポリアミド
樹脂成形体の平面図である。
樹脂成形体の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ポリアミド樹脂成形体に使用する心材の斜視図
である。
である。
【図４】本発明の製造方法に用いる製造装置に心材をセ
ットしラクタムを注型したところの断面図である。
ットしラクタムを注型したところの断面図である。
【図５】本発明の製造方法に用いる製造装置で重合して
いるところの断面図である。
いるところの断面図である。
【図６】本発明の製造方法に用いる製造装置から脱型し
ているところの断面図である。
ているところの断面図である。
１ ポリアミド樹脂成形体
２ 芯材
３ 貫通孔
４ 側面
５ 外周部
１０ 製造装置
１１ 底部
１２ ジャケット部
１３ 加圧ピストン
１４ キャビティ
１５ パッキン
１６ 中間成形体
１７ 重合性ラクタム液
１８ 芯材ガイド
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ２９Ｌ 15:00 Ｂ２９Ｌ 15:00
31:32 31:32
(56)参考文献 特開 平６−271664（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−16614（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−68209（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−212307（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−10352（ＪＰ，Ａ)
特開 平12−127180（ＪＰ，Ａ)
特許2622813（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 39/10,39/24
B29C 39/26,39/38
C08G 69/18
Claims (3)
- 【請求項１】 成形体内部に芯材を埋設した芯材入りポ
リアミド樹脂成形体の製造方法において、少なくとも一
方に開口を有するモールドからなる重合装置を用い、前
記モールド中に芯材をセットした状態で、実質上無水の
ラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合
開始剤とを加えた重合性ラクタム液をモールド内に注型
して加熱して重合し、重合完了後樹脂の結晶化度が４０
％以下の状態で離型して冷却し、所定長さにカットした
のちにアニーリングを行うことを特徴とする芯材入りポ
リアミド樹脂成形体の製造方法。 - 【請求項２】 芯材表面に凹凸を設けている請求項１記
載の芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法。 - 【請求項３】 重合装置にはモールドの開口に挿入され
る加圧ピストンを備えており、重合する際には前記加圧
ピストンをモールドの開口に挿入して加圧した状態で重
合する請求項１または２記載の芯材入りポリアミド樹脂
成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15257599A JP3440217B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 芯材入りポリアミド樹脂の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15257599A JP3440217B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 芯材入りポリアミド樹脂の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000334750A JP2000334750A (ja) | 2000-12-05 |
| JP3440217B2 true JP3440217B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=15543480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15257599A Expired - Lifetime JP3440217B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 芯材入りポリアミド樹脂の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440217B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4694019B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-06-01 | 三ツ星ベルト株式会社 | 芯材入りポリアミド樹脂成形体の製造方法 |
-
1999
- 1999-05-31 JP JP15257599A patent/JP3440217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000334750A (ja) | 2000-12-05 |
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