JPH03114711A - 合成樹脂の注型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は注型方法に係り、特に紫外線硬化型液状樹脂を
利用しての注型方法に関するものである。

（従来技術） 従来からマスターを基に１’（ＴＶシリコーンゴムによ
り型取りしたシリコーンゴム型のキャビティに液状合成
樹脂を注入硬化させ成形品を得る注型法が開発されてい
る。

注型法による部品の成形は、型の製作を短時日に低コス
トでできることから、多品種少量生産や試作品の成形の
分野で広く普及してきている。

従来の注型法に利用されている合成樹脂は、主剤と硬化
剤とより成る２液型のポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂
であった。

（発明が解決しようとする課題） 従来の２液型合成樹脂を利用しての注型の場合には、２
液の混合時に樹脂液中に空気が混入するので混合を真空
中で行わなければならなく、また２液温合により急速に
硬化反応が進むので可使時間が短く、注型作業も素早く
行うことが必要であった。

さらに、２波型合成樹脂で注型を行った場合、硬化速度
の早い樹脂を利用しても注型後６０°Ｃ１〜２時間の加
熱硬化を行わないと完全硬化せず成形品を型から取り出
すことはできない。

このため少し多量（５０〜１００個程度）の成形品を得
ようとすると型を多数用意しない限り、総ての成形品を
得るまでにはかなりの時間がかかることとなる。

本発明は前記したような従来技術の欠点を解消するため
ｌ夜型でしかも速硬化性の合成樹脂による注型について
検討を重ねた結果創案されたものである。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、マスターを基に光学的に透明なＲＴ
Ｖシリコーンゴムにより型取りし透明シリコーンゴム型
を形成する工程、この透明シリコーンゴム型のキャビテ
ィ内に紫外線硬化型液状樹脂を注入する工程及びこの紫
外線硬化型液状樹脂がキャビティ内に注入された透明シ
リコーンゴム型に紫外線を照射し液状樹脂を硬化させる
工程とより成り、好ましくは紫外線硬化型液状樹脂がヒ
スフェノールＡのエチレンオキサイド付加物のジアクリ
レートとフェニルグリノジルエーテルのアクリル酸エス
テルとの混合物であるモノマーに対し、光重合開始剤と
して２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モ
ルホリノフェニル）−ブタン−１を配合した組成物であ
ることを特徴とする合成樹脂の注型方法である。

（作用） 本発明は前記したように構成され、その作用は注型用に
利用する合成樹脂液として紫外線硬化型を利用するのて
樹脂液はＩ夜型であって混合作業に必要な可使時間を心
配する必要がなく、さらに硬化は数分以下と極めて短時
間に行うことができる。

また前記したような組成の紫外線硬化型液状樹脂を利用
すると特に硬化性と成形品の物性とがずぐれたものとな
る。

（実施例） 紫外線硬化型合成樹脂は、その硬化機構によりラジカル
重合系とカチオン重合系とに大別される。

現在紫外線硬化型合成樹脂が実用化されているのは、塗
料、インク、接着剤、画像材料の分野であり、ここで利
用されているのは、主に（メタ）アクリル系モノマーの
ラジカル重合を利用したものであり、この代表的なもの
としてはエボギシ樹脂とアクリル酸との付加反応物であ
るエボキソアクリレート（ビスフェノールＡ型ビニルエ
ステル、商品名リポキシ［昭和高分子］）が挙げられる
。

この合成樹脂は耐薬品性、硬化性、耐熱性等はすぐれて
いるものの、粘度が高く注型が難しく注型性を高めるた
め各種重合成モノマーや反応性希釈剤を加えて粘度を下
げると硬化性が下がって肉厚の厚い６のの硬化ができな
くなり、さらに成形収縮が大きくなって良好な注型品が
得られなかった。

また、カチオン重合系合成樹脂は、酸素により硬化が阻
害されなかったり、成形収縮率が低いといったような利
点があるものの、硬化の際にＮ２等のガスが発生するの
で、肉厚の成形品の場合内部に気泡が含まれた状態とな
ってしまうので注型用には適していなかった。

このような状況から先ず注型に適した紫外線硬化型合成
樹脂の選定に関する検討を行い、ビスフェノールＡのエ
チレンオキサイド付加物のアクリレート（以降モノマー
ｌと呼ぶ）が８００〜１４００ＣＰＳと比較的低粘度で
硬化性も良く肉厚品も均一に硬化し、しかも成形収縮率
が低く耐熱性や硬度もすぐれた注型に適した合成樹脂で
あることを見出した。

このような合成樹脂の具体例としては次のようなものを
挙げることができる。

（ＳＡＲＴＯＭＢＲ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｒ ３４９） ０ （日本化薬（株）ＫＡＹＡＲＡＤ　　Ｒ５５１）このよ
うなモノマー■の紫外線硬化による注型物は柔軟性、伸
び、じん性の点で不十分であるので、モノマーＩに配合
しこれらの物性を改良するモノマーについて検討した。

その結果、フェニルグリシジルエーテルのアクリル酸エ
ステル（以降モノマー■と呼ぶ）は、モノマー■に良く
相客し前記した物性の改良に効果があるとともに、粘度
は１５０ＣＰＳと低く硬化性にすぐれまた成形収縮率も
低いといった特性により注型用樹脂としての特性にもす
ぐれていることを見出した。

このモノマーＨの具体的例としては次のものを挙げるこ
とができる。

Ｈ （共栄社油脂化学工業（株） エポキシエステルＭ−６００Ａ） 次に前記したモノマーに対する光重合開始剤の検討とし
て、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ１−（４−モル
ホリノフェニル）−ブタン−１（以降開始剤Ａと呼ぶ）
と、 １−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン（以降開
始剤Ｂと呼ぶ） との比較を行った。

紫外線硬化型合成樹脂としてモノマー■のＫＡＹＡＲＡ
Ｄ　　Ｒ５５１を用い、４ＫＷ・８０Ｗ／ｃｍ（高圧水
銀灯）、高さ２１ｃｍ、１分間照射の照射条件で紫外線
硬化を行い光重合開始剤濃度と硬化深さとの関係を検討
した結果は第１図に示す通りである。

この結果によると開始剤Ａの方が開始剤Ｂに比べてはる
かに効果的であり、濃度としてはここでは図示しないが
濃度と物性との関係も考えて、０゜５〜２重量％とする
ことが好ましいことが解った。

次にモノマー■に対するモノマーＨの配合比を時々変え
、開始剤の種類も変えた場合の硬化物の物性を検討した
結果を第２図〜第６図に示す。

この結果によるとモノマーＩに対してモノマー■を配合
したことにより衝撃強度及び伸びが改良され、引張り強
度、曲げ強度及び硬度は低下する傾向にあり、このよう
な結果から配合比は重量比で９：ｌ〜６：４程度の範囲
が好ましいことが解るとともに、衝撃強度の向上には開
始剤Ａの配合が好ましいことが解った。

尚前記検討における試験条件は、モノマーＩとしてはＫ
ＡＹＡＲＡＤ　　Ｒ５５１を用い、モノマーＨ及び開始
剤Ａ、Ｅは先に例として挙げた製品を用い、ダンベル状
の試験片を４．ＫＷ・８０ｗ／８ Ｃｍ、高圧水銀灯、高さ２１ｃｍ、２分照射の条件で硬
化させた。

光重合開始剤をモノマーに加熱溶解させる際にモノマー
が熱によって重合するのを防ぐために重合禁止剤の配合
が必要であり、これは通常使用される重合禁止剤のいず
れを用いても良く、例えばハイドロキノンモノメチルエ
ーテルを１００〜２００ＰＰＭの範囲で配合することが
好ましい。

また、紫外線硬化型合成樹脂による注をの場合、型のキ
ャビティ内への樹脂の完全な注入を行うためＩＯｍｍＨ
ｇ程度の真空度での注入を行うので、成形物への気泡の
混入を防ぐには合成樹脂液中の水分含有量は０．０５重
量％以下とする必要かある。

このため合成樹脂液の配合に際して、モノマー中に光重
合開始剤、重合禁止剤等を所定量配合し、加熱処理済の
吸湿剤（例えばバイエル社製のバイリット）を入れた多
孔質の袋を入れ、４０〜６０℃にて５分程度攪拌混合後
、３０分間１０ｍｍＨｇ以上の真空度に保ち脱水さＵ“
、その後室温まで冷却すると合成樹脂液中の水分量は０
．０５重量％以下となる。

注型に利用する型はマスターの転写性にすぐれしかも複
雑形状の成形品の離型を容易？こ行ゎぜるために透明な
ＲＴＶシリコーンゴムにより形成することが好ましい。

透明なＲＴＶシリコーンゴムとしては例えばトーレシリ
コーン（株）のｃＸ５２−０８４が、透明度も良く硬さ
ＪＩＳＡ４．５、引張強さ４８　ｋｇ／Ｃｍ２、伸び３
２０％、引き裂き強さＪＩＳＡＩ１ｋｇ／ｃｍと注型用
の型材としては十分な物性を持っていた。

合成樹脂液の紫外線硬化は波長２０００〜８゜００Ａの
紫外線で行われ、このような紫外線を発するランプとし
ては低圧又は高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ等があるが、高圧水銀灯又はメタルハライド
ランプを利用すると、硬化効率が良く肉厚成形物も短時
間に硬化させることができる。

以上のような各種検討結果にもとづいて、実際に紫外線
硬化により成形を行った例を次に示す。

実施例１ ・合成樹脂液 モノマー１（ＫＡＹＡＲＡＤ　Ｒ５５１）９０ｇモノマ
ーＨＩＯｇ 開始剤Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｇ重合禁
止剤（ハイドロキノンモノメチルエーテル）　　　　　
　　　　　　　　　１１００ＰＰ、ゴム型 厚さ３ｍｍのダンベル試験片形状を型取りした肉厚３０
ｔｎｍの透明シリコーンゴム型 ・合成樹脂液の注入 １０ｍｍＨｇの真空度で真空注入 ・硬化 ８０Ｗ／ｃｍ強度の高圧水銀灯下て２分・結果 表面のべとつきやクラックの発生の無い良好な硬化物が
得られた。

実施例２ ・合成樹脂液 １ モノマーＩ（ＫＡＹＡＲＡＤＲ５５１）１４０ｇモノマ
ーＩＩ　　　　　　　　　　　　　　６０ｇ開始剤Ａ　
　　　　　　　　　　　　　　　２ｇ重合禁止剤（ハイ
ドロキノンモノメチルエーテル）　　　　　　　　　　
　　　　　１１００ＰＰ・ゴム型 第７図に示ずような１５５Ｘ８５Ｘ４０ｍｍの大きさで
厚さｍａｘ　３　ｍｍのミシン部品としての回路ケース
を型取りした厚さｍａｘ６０ｍｍの透明シリコーンゴム
型。

・合成樹脂液の注入及び硬化 後で説明する第８図に示す紫外線照射型真空注入装置に
より行った。

・結果 成形物は良好な硬化状態で得られ、この成形物に２液型
のアクリルウレタン塗料（日本ペイント、ｍａｘスペリ
オ）で塗装を行い６０℃−３０分の加熱により密着良好
な塗膜が得られた。

またシリコーンゴム型は紫外線照射により次第に黄変し
ていくが、５０〜１００個程度の成形２ には何ら支障はなかった。

第８図に示す紫外線照射型真空注入装置について説明す
ると、１が排気口】２を持ち内面に反射板２を貼った真
空箱であり、この真空箱１には回転及び上下動自在の軸
４を持っ型載置台３と、回転及び左右方向に摺動自在の
軸６を持つポリカップ取付台５とが配備され、壁の一面
には光透過窓７が設けられている。

８は真空箱１に隣接した紫外線発生室で室内に紫外線反
射用のコールドミラーｌＯで覆われた高圧水銀灯９が配
備され、真空箱１の光透過窓７と対向する壁に紫外線の
真空箱ｌに対する照射を開閉するためのシャッター１１
が設けられている。

１８は紫外線照射室８内の排気と高圧水銀灯９を冷却す
るための排気口であり、１９が吸気口であり、１３は真
空箱ｌの排気口Ｉ２を開閉するための真空ポンプ（図示
せず）に接続する排気管中に設けられた真空開閉弁であ
る。

以上のように構成される装置を利用しての合成樹脂液の
注入及び硬化作業は次のように行う。

先ず、合成樹脂液１７を計量したポリカップ１６をポリ
カップ取イ」台５に取り付けるとともに、型載置台３に
注入口Ｉ５を取り付けた透明シリコーンゴム型１４を載
置した状態で真空箱１を閉じる。

次に、型載置台３を上下させて透明シリコーンゴム型１
４が高圧水銀灯９に対向する高さとなるように位置合せ
するとともに、ポリカップ取付台５も左右に摺動させて
透明シリコーンゴム型１４の注入口１５に対して位置合
わせをする。

その後、真空開閉弁１３を開いて真空箱Ｉ内を１０ｍｍ
Ｈｇ程度の真空度にするとともにポリカップ取付台５を
回動させ、合成樹脂液１７を注入口１５を介して透明シ
リコーンゴム型１４のキャビティ内に注入し、その後真
空箱１内を常圧に戻す。

最後にシャッター１１を開いて高圧水銀灯９からの紫外
線を型載置台３の回転により回転している透明シリコー
ンゴム型１４に４分程度照射してキャビティ内に注入さ
れた合成樹脂液１７の硬化を行わせ、作業を終了する。

５ （効果） 本発明は以上のような構成及び作用のものであるが、こ
の効果は第９図に示される従来法との作業工程の比較に
より明らかとなる。

すなわち、従来法においては気泡の混入のない成形物を
得るために絶えず作業を真空中で行わなければならず、
しかも２液温合後は硬化反応が進んでいるのでこれを短
時間で効果的に行う必要があったが、本発明の紫外線硬
化法では全くこのようなことを考える必要がなく作業工
程は極めて単純である。

また、硬化時間も大１１］に短縮されるので成形時間も
大巾に短縮される。

以上のように本発明は、極めて効率的に合成樹脂の成形
を行うことのできる注型法を提供し、試作品の形成や多
品種少量生産に多大の効果を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光重合開始剤の硬化性を示す図、第２
〜第６図は本発明の合成樹脂液の配合と６ 物性との関係を示す図で、第２図は衝撃強度、第３図は
引張り強度、第４図は伸び、第５図は硬度、第６図は曲
げ強度を示し、第７図は紫外線硬化成形物の斜視図、第
８図は紫外線硬化注入装置を示す図、第９図は従来法と
本発明との作業工程を比較する図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスターを基に光学的に透明なＲＴＶシリコーン
   ゴムにより型取りし透明シリコーンゴム型を形成する工
   程、この透明シリコーンゴム型のキャビティ内に紫外線
   硬化型液状樹脂を注入する工程及びこの紫外線硬化型液
   状樹脂がキャビティ内に注入された透明シリコーンゴム
   型に紫外線を照射し液状樹脂を硬化させる工程とより成
   ることを特徴とする合成樹脂の注型方法。
2. （２）紫外線硬化型液状樹脂が、ビスフェノールＡのエ
   チレンオキサイド付加物のジアクリレートとフェニルグ
   リシジルエーテルのアクリル酸エステルとの混合物であ
   るモノマーに対し、光重合開始剤として２−ベンジル−
   ２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）
   −ブタン−１を配合した組成物であることを特徴とする
   請求項第１項記載の注型方法。