JP7065793B2 - 官能化された3次元成形体を製造する方法 - Google Patents
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Description
a)複合材を金型に装入する工程、ここで複合材は、少なくとも1種の繊維材料と、少なくとも1種の化合物V1と、少なくとも1種の化合物V2とを含有し、装入時の複合材の温度は、15~40℃の範囲にある、
b)複合材を金型内で成形して3次元成形体にする工程、
c)複合材または3次元成形体を、少なくとも1種の射出成形ポリマーを金型内で射出することにより官能化させる工程、および
d)官能化された3次元成形体を金型から取り出す工程、
を含む、金型内で複合材から官能化された3次元成形体を製造する方法において、
化合物V1およびV2が、金型内で架橋することで熱硬化により硬化し、金型の温度が、少なくとも方法工程a)およびb)で、互いに独立して80℃~180℃の範囲にあり、ここで
i)方法工程c)を、方法工程b)を実施する間に開始するか、
ii)方法工程c)を、方法工程b)が終わった後に初めて開始する、
ことを特徴とする方法により解決される。
i)方法工程a)およびb)における金型の温度が、互いに独立して、80℃~180℃、好適には85℃~120℃であること、ならびに/または
ii)方法工程a)~d)における金型の温度が、80℃~180℃、好適には85℃~160℃、特に好ましくは90℃~120℃であること、ならびに/または
iii)少なくとも1種のさらなる熱処理工程を、方法工程b)の前、方法工程c)の前、および/もしくは方法工程c)の後に実施し、ここで方法工程a)~d)における金型の温度が、80℃~180℃、好適には85℃~160℃、特に好ましくは90℃~120℃であること、
が好ましい。
a)複合材を金型に装入する工程、ここで複合材は、アクリル酸/スチレンアクリレートコポリマー、天然繊維と合成繊維との混合物、およびポリオールを含み、複合材は、温度が15~40℃の範囲にあり、金型の温度が80℃~180℃である、
b)複合材を成形して金型の3次元成形体にする工程、ここで金型の温度は、80℃~180℃である、
c)3次元成形体を、少なくとも160℃の温度に加熱した射出成形ポリマーを射出することにより金型内で官能化させる工程、ならびに
d)官能化された3次元成形体を金型から取り出す工程、
を含み、
アクリル酸および/またはスチレン/アクリレートコポリマー系のポリマーと化合物V2とを金型内で反応させることにより互いに架橋させ、熱硬化により硬化させ、方法工程b)が終わった後に初めて方法工程c)を開始し、
ここで方法工程b)の後かつ方法工程c)の前に、または方法工程c)の間に、さらなる熱処理工程を実施し、ここで複合材を、金型内で80℃~180℃の温度に曝すことを特徴とする。
Acrodur 2850X:熱可塑性硬化結合剤
Acrodur DS3515:ポリカルボン酸および架橋剤としてのポリオールにより改質された、熱硬化により硬化するスチレン/アクリレート分散液
Acrodur 950L:ポリカルボン酸および架橋剤としてのポリオールから得られた、熱硬化により硬化する溶液
Ultramid B3WG6:ポリカプロラクタム系の高温安定性の熱可塑性樹脂。
面積45×45cm2の不織布からの天然繊維マットに、28%のAcrodur 2850X溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで100℃で乾燥させ、170℃で30秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
面積45×45cm2の木材繊維マットに、20%のAcrodur 2850X溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで100℃で乾燥させ、170℃で30秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
面積45×45cm2の不織布からの天然繊維マットに、50%のAcrodur DS3515溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで100℃で乾燥させ、150℃および4barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
面積45×45cm2の木材繊維マットに、35%のAcrodur 950L溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで80℃で乾燥させ、150℃および5barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
面積45×45cm2の不織布からの天然繊維マットに、50%のAcrodur DS3515溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで100℃で乾燥させ、110℃および4barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
面積45×45cm2の木材繊維マットに、35%のAcrodur 950L溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで80℃で乾燥させ、110℃および5barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
天然繊維マットに含有される繊維の20%がポリエチレンテレフタレートからの繊維である、面積45×45cm2の不織布からの天然繊維マットに、50%のAcrodur DS3515溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで100℃で乾燥させ、150℃および4barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
天然繊維マットに含有される繊維の20%がポリエチレンテレフタレートからの繊維である、面積45×45cm2の木材繊維マットに、35%のAcrodur 950L溶液を含浸させ、このようにして得られた温度T1の複合材を、温度T2の圧縮用および射出成形用の金型に移す。複合材を2%未満の残留水分になるまで80℃で乾燥させ、150℃および5barの圧力で20秒以内に所望の厚さ1.6~1.8mmに圧縮する。引き続き、複合材にUltramid B3WG6を射出して、官能化させる。
熱可塑性硬化複合材(A1~A4およびB1~B4)は、金型または熱可塑性硬化複合材のどちらかを加熱した場合、金型の温度に関わらず、基本的に良好な成形性を示す。しかしながら、熱可塑性の硬化可能な複合材は、これを離型の間に加熱しなかった場合のみ、反りなく、射出成形用金型から取り出すことが可能である(A2およびB2)。よって、射出成形用金型は、溶融物が射出成形用金型内で冷却されて凝固するために、熱可塑性硬化複合材の溶融物よりも低い温度に調整してある必要がある。
本発明による成形体の温度耐性を調べるために、例A2、B2、C3、D3、E3、F3、G3およびH3の加工材料から、長さ30cmおよび幅5cmで成形体を裁断した。これらの成形体を、互いに25cm離れた2つの台に置いた。成形体の中央に、100gの重りを置き、この構造体を120℃で30分にわたり乾燥棚に入れた。乾燥棚内での滞留時間の終了後に、成形体の水平面からの曲がり(たわみ)を測定した。成形体の水平面からの曲がりが測定されなかった場合、成形体は、温度耐性があると判断した。
熱硬化性硬化複合材(C3、D3、E3、F3、G3およびH3)は、高温(例えば120℃)でも安定しており、その際、その形状が変わらない。そのことから、本発明による熱硬化性硬化複合材は、材料がより高い温度に曝される領域およびより高い融点の材料が必要とされる領域における使用にも非常によく適している。
Claims (11)
- 以下の工程a)~d):
a)複合材を金型に装入する工程、ここで前記複合材は、少なくとも1種の繊維材料と、少なくとも1種の化合物V1と、少なくとも1種の化合物V2とを含有し、装入時の前記複合材の温度は、15~40℃の範囲にある、
b)前記複合材を前記金型内で成形して3次元成形体にする工程、
c)前記複合材または前記3次元成形体を、少なくとも1種の射出成形ポリマーを前記金型内で射出することにより官能化させる工程、および
d)前記官能化された3次元成形体を前記金型から取り出す工程、
を含む、金型内で複合材から官能化された3次元成形体を製造する方法において、
前記化合物V1およびV2が、前記金型内で架橋することで熱硬化により硬化し、前記金型の温度が、少なくとも方法工程a)およびb)で、互いに独立して80℃~180℃の範囲にあり、ここで
i)前記方法工程c)を、前記方法工程b)を実施する間に開始するか、
ii)前記方法工程c)を、前記方法工程b)が終わった後に初めて開始し、
前記射出成形ポリマーが、前記方法工程c)で前記金型に導入される際に、少なくとも160℃の温度に加熱してある、
ことを特徴とする、方法。 - 少なくとも1種の前記繊維材料が、天然繊維を含み、ここで前記天然繊維を、合成繊維と任意で組み合わせることができることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記化合物V1が、少なくとも1種の反応性側基を有し、前記化合物V2が、前記化合物V1の前記反応性側基と反応可能な化合物であることを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 前記化合物V1が、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン/アクリル酸コポリマー、スチレン/メタクリル酸コポリマー、マレイン酸系のポリマーであるか、アルカリ金属塩系のポリマーであるか、アクリル酸またはメタクリル酸エステル系のポリマーであるか、ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル、エポキシド樹脂またはポリウレタン系のポリマーであり、かつ/または前記化合物V2が、ポリオール、ポリアミン、ポリエポキシドまたはポリカルボン酸であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- i)前記方法工程a)およびb)における前記金型の温度が、互いに独立して、80℃~180℃であること、ならびに/または
ii)前記方法工程a)~c)における前記金型の温度が、80℃~180℃であること、ならびに/または
iii)少なくとも1種のさらなる加熱工程を、前記方法工程b)の前、前記方法工程c)の前、および/もしくは前記方法工程c)の後に実施し、ここで前記金型の温度が、80℃~180℃であること、
を特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。 - i)前記複合材における少なくとも1種の前記繊維材料の割合が、前記複合材の重量を基準として、少なくとも50重量%であること、ならびに/または
ii)前記複合材における前記化合物V1およびV2の割合が、前記複合材の重量を基準として合計で、最大でも70重量%であること
を特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - i)前記方法工程a)およびb)における前記金型の温度が、一定に保たれるか、5℃以下で変動すること、ならびに/または
ii)前記複合材は、前記方法工程a)による前記金型への装入時に、温度が20~30℃の範囲にあること、ならびに/または
iii)前記化合物V1の反応性側基が、酸基またはエポキシ基であること、ならびに/または
iv)前記複合材が、少なくとも1種の繊維材料、少なくとも1種の化合物V1および少なくとも1種の化合物V2のみならず、1種以上の触媒も含有すること、ならびに/または
v)前記方法工程b)における前記複合材の方法を圧縮として実施すること、ならびに/または
vi)前記方法工程c)を、前記方法工程b)が終わった後に初めて開始すること
を特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 前記金型が、圧縮用の金型と射出成形用金型とを組み合わせたものであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 前記射出成形ポリマーが、100℃超の融点を有する高温安定性の熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 前記射出成形ポリマーは、前記射出成形ポリマーの総重量を基準として、最大でも70重量%が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、天然繊維、ガラスビーズまたはこれらの混合物から選択される材料で強化されていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 以下のように規定される工程a)~d):
a)前記複合材を前記金型に装入する工程、ここで前記複合材は、アクリル酸および/またはスチレン/アクリレートコポリマー系のポリマー、ポリオール、および天然繊維と合成繊維との混合物を含有し、前記複合材は、温度が15~40℃の範囲にあり、前記金型の温度が80℃~180℃である、
b)前記複合材を前記金型内で成形して3次元成形体にする工程、ここで前記金型の温度は、110℃~150℃である、
c)前記3次元成形体を、少なくとも160℃の温度に加熱した射出成形ポリマーを射出することにより前記金型内で官能化させる工程、ならびに
d)前記官能化された3次元成形体を前記金型から取り出す工程、
を含み、
アクリル酸および/またはスチレン/アクリレートコポリマー系のポリマーとポリオールとを前記金型内で反応させることにより互いに架橋させ、熱硬化により硬化させ、前記方法工程b)が終わった後に初めて前記方法工程c)を開始し、
ここで前記方法工程b)の後かつ前記方法工程c)の前に、または前記方法工程c)の間に、さらなる熱処理工程を実施し、ここで前記複合材を、前記金型内で80℃~180℃の温度に曝すことを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
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