JPH0459315A

JPH0459315A - 構造用反応射出成形方法

Info

Publication number: JPH0459315A
Application number: JP17165690A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Oki; 大木　義孝
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-26

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、補強用の繊維マットを挿入した金型内に吸熱
反応によって重合する樹脂の液状原料を射出し、この金
型内で上記液状原料を重合反応させて繊維強化樹脂成形
品を得る構造用反応射出成形方法の改良に関する。

（従来の技術）従来から、樹脂成形品を得るにあたって、金型内に吸熱
反応によって重合する樹脂の液状原料を射出し、金型内
で上記液状原料を重合反応させて成形品を得る反応射出
成形方法はよく知られている（特公昭６１−４６４１号
公報等）。

この反応射出成形方法では、一般に液状原料にはアルカ
リ重合法によって重合するナイロン原料（ω−ラクタム
等）が用いられる。そして、金型内に射出される液状原
料は、触媒（アルカリ重合法に使用される公知のアルカ
リ触媒）を含む液状原料Ａと、助触媒または反応開始剤
（アルカリ重合法に使用される公知のもの）を含む液状
原料Ｂとを混合したものとされる。

第１図はこの反応射出成形方法において使用される装置
の概略構成を示すものである。この装置は、樹脂成形品
を得るための金型２と、上記２種の液状原料を混合する
ためのミキシングヘッド４とから主に構成されている。

金型２は上型６と下型８とからなり、これらの間には成
形品を得るためのキャビティ１０が形成されている。

ミキシングヘッド４は上型６に取付けられていて、この
ミキシングヘッド４には前記液状原料Ａ。

Ｂの供給管１２ａ、１２ｂと戻し管１４ａ、１４ｂとが
連結されている。また、ミキシングヘッド４内には図示
していないか、液状原料Ａと液状原料Ｂとを混合する混
合室が形成されており、さらにこの混合室内にはバルブ
が設けられていて、このバルブは非成形時には前記液状
原料Ａ、Ｂの供給管１２ａ、１２ｂと戻し管１４ａ、１
４ｂとをそれぞれ対応させて連通させてその液状原料Ａ
。

Ｂを未混合のまま回収する一方、成形時には液状原料Ａ
、Ｂを混合室内に導いて当該混合室内で混合させるよう
になっている。

また、ミキシングヘット４は混合室内で混合した液状原
料をキャビティ１０内に注入するためのノズル１６を有
しており、このノズルは上型６内に埋設された状態で設
けられていて、混合室内で混合された液状原料はこのノ
ズル１６を介してキャビティ１０内に射出注入されるよ
うになっている。

そして、キャビティ１０内に射出注入された混合状態の
液状原料Ａ、Ｂはここで重合反応して固化し、所望の樹
脂成形品か得られることになる。

ここで、上記重合反応は吸熱反応であるため、その反応
熱を供給するために金型２には加熱手段が設けられてい
て、この加熱手段によって金型２の温度は混合状態の液
状原料Ａ、Ｂの溶融温度以上で且つ生成される樹脂の溶
融温度以下に保たれるようになっている。

また、上記のような反応射出成形方法によって樹脂成形
品を得る際、金型２のキャビティ１０内に上記液状原料
を射出注入する以前に、予め第２図に示すように補強用
のカーボンファイバーやグラスファイバー等の繊維系素
材で構成される繊維マット１８を挿入し、この後に第３
図に示すようにキャビティ１０内に混合状態の液状原料
Ａ、　　Ｂを射出注入して、高強度で高剛性な繊維強化
樹脂成形品を得るようにした構造用反応射出成形方法が
周知となっている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記従来の構造用反応射出成形方法において
は、金型２内に挿入される繊維マット１８は断熱性を有
するので、この繊維マット１８の中心部には金型２から
の熱が伝わり難いという問題点があった。すなわち、金
型２からの熱がその繊維マット１８の中心部まで充分に
伝わらないと、その中心部付近において前記混合状態の
液状原料Ａ、Ｂの重合反応が安定して行れ難く、それら
液状原料Ａ、Ｂが未反応のまま残る虞れがある。そして
、液状原料Ａ、Ｂが未反応のまま残ると、液状原料Ａ、
Ｂは常温において粉末状となるので、成形された繊維強
化樹脂成形品は所望の強度および剛性が得られない不良
品となってしまう。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、所望の強度および剛性を有した良質な繊
維強化樹脂成形品を安定して生産し得る、歩留りの良い
構造用反応射出成形方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明は、補強用の繊維マッ
トを挿入した金型内に吸熱反応によって重合する液状原
料を射出し、該金型内で該液状原料を重合反応させて繊
維強化樹脂成形品を得る構造用反応射出成形方法におい
て、前記繊維マットの繊維表面に前記液状原料の熱によ
って発熱反応を起す発熱剤層を予め形成しておく。

（作　用）上記のようにしてなる本発明の構造用反応射出成形方法
においては、金型内に挿入する補強用の繊維マットの繊
維表面に、金型内に射出される液状原料の熱によって発
熱反応を起す発熱剤層を予め形成しておくので、金型内
に液状原料を射出注入すると、この液状原料の熱で繊維
マットの繊維表面の発熱剤が発熱反応を起し、この反応
熱が液状原料の重合反応に供されて、繊維マット中心部
付近における重合反応が安定的に行われるようになる。

（実　施　例）本発明に係わる構造用反応射出成形方法は、従来の構造
用反応射出成形方法に基いてこれを改良したものであり
、第１図〜第３図で説明した従来技術は基本的に共通す
るものとなっている。

つまり、本発明に係わる構造用反応射出成形方法が従来
の方法と異なるところは、金型２内に混合状態で射出注
入される樹脂の液状原料Ａ、Ｂの注入温度以下の所定温
度で発熱反応を起こす発熱剤層を、繊維マット１８の繊
維表面に当該繊維マット１８を金型２内に挿入する以前
に予め形成しておくことにある。

以下に、本発明に係わる構造用反応射出成形方法につい
て、より詳細な実施例をあげて説明する。

なお、本実施例の構造用反応射出成形方法ではその装置
自体には、従来方法で使用しているものと同一のもの（
第１図）を使用するので、その説明は省略する。

まず本実施例では、成形する繊維強化樹脂成形品の樹脂
材質はナイロン系とし、その原料にはナイロン系原料の
うちのひとつであるε−カプロラクタムを主成分とする
液状原料Ａ、Ｂを用いる。

ここで、液状原料Ａは主原料のε−カプロラクタムが９
８　ｐｂｗ　、触媒としてε−カプロラクタムから生成
されるマグネシウムブロマイドカプロラクタム（グリニ
ヤール試薬）が２　ｐｂｗの各割合で調合される。また
、液状原料Ｂは主原料のε−カプロラクタムが６０ｐｂ
シ１反応開始剤としてポリエーテルカプロラクタムが４
０１ｐｂｗの各割合で調合される。

金型２内に挿入する補強用の繊維マット１８には、グラ
スファイバーの短繊維をアクリル等で結着してマット状
にしたものを使用する。

繊維マット１８の繊維表面、すなわちグラスファイバー
の表面に予め形成する発熱剤層はウレタン系とし、この
ウレタン系の発熱剤層は後述する１液ウレタンを満した
浴槽に繊維マット１８を浸漬するか、あるいは１液ウレ
タンを繊維マット１８に塗布するなどして形成する。

上記１液ウレタンには、その樹脂成分としてアセト酢酸
エチルブロックのＭＤＩ　　（４，４’　−ジフェニル
メタンジイソシアネート、ＮＧＯ−２５％）を８２　ｗ
　ｔ％、ポリエステルポリオール（Ｍ−８，０００、固
形分６０％、０ＨＶ−１１２）を１７ｗｔ％、さらに触
媒としてジブチルチンジラウレートを１　ｗ　ｔ％の各
割合で配合し、これらの樹脂成分をメチルエチルケトン
を溶剤にして溶解したもの（浸漬する場合）、あるいは
キシレンとメチルイソブチルケトンとを各々５割づつ混
合した溶剤で溶解したもの（塗布する場合）を用いる。

ここで、上記１液ウレタン中のアセト酢酸エチルブロッ
クのＭＤＩ等のブロックトイソシアネートにあっては、
そのブロックは一般にある一定の温度下で解除され、こ
のブロックの解除状態でポリオールと発熱を伴いながら
反応しウレタンを生成する。そして、本実施例で使用す
る上記１液ウレタンの場合には、樹脂成分のブロックト
イソシアネート（アセト酢酸エチルブロック）のブロッ
クは前述した液状原料Ａ、Ｂのε−カプロラクタムの溶
融温度において充分に解除され得るものとなっている。

上記のようにしてグラスファイバー表面に発熱剤層が予
め形成された繊維マット１８は、従来の構造用反応射出
成形方法と同様に、金型２のキャビティ１０内に挿入さ
れる（第２図）。爾後、前記した液状原料Ａと液状原料
Ｂとが各々の供給管１２ａ、１２ｂを通じてミキシング
ヘッド４内の混合室に供給され、ここで衝突混合された
液状原料Ａ、Ｂはノズル１６を介してキャビティ１０内
に射出注入される（第３図）。この際、金型２の温度は
、加熱手段によってε−カプロラクタムの溶融温度より
高く、かつε−カプロラクタムの重合により生成される
ナイロン生成物の溶融温度より低い、約１２０℃〜１５
０℃の範囲内の設定温度に保持されている。

キャビティ１０内において液状原料（ε−カプロラクタ
ム）の重合反応は以下のようにして行われる。すなわち
、反応開始段階では触媒のマグネシウムブロマイドカプ
ロラクタムが反応して先駆物質アシルイミノ化合物が生
成される。次にこの先駆物質にε−カプロラクタムが反
応して重合反応が行われる。この重合反応は吸熱反応で
あって、この反応に必要な熱は金型２から構成される装
置りか、さらに繊維マット１８の繊維表面に形成された
発熱剤層の発熱剤（１液ウレタン）の反応熱も供される
。つまり、液状原料Ａ、Ｂ（ε−カプロラクタム）がキ
ャビティ１０内に射出注入されると、その液状原料Ａ、
Ｂ自体のもつ熱によって上記発熱剤が発熱反応を起し、
この反応熱が液状原料（ε−カプロラクタム）の重合反
応に供されることになる。

なお、金型２は加熱手段によって液状原料Ａ。

Ｂの溶融温度以上に昇温されているため、キャビティ１
０の内周面に近い部分に位置する繊維マット１８の繊維
表面の発熱剤層は液状原料射出注入前に反応を終えてし
まう惧れかあるか、この部分は金型２からの熱が伝わり
やすい箇所であって、発熱剤の反応による熱の供給はな
くとも液状原料Ａ、Ｂの重合反応は行われ得る。

一方、繊維マット１８自体の断熱性によって金型２から
の熱が伝わりにくい繊維マット１８の中心部付近では、
液状原料の射出注入によって発熱反応を起す発熱剤の反
応熱が、当該繊維マット１８の中心部付近における液状
原料Ａ、Ｂの重合反応に供されることになる。

このようにして、キャビティ１０内の全体に液状原料Ａ
、Ｂの重合反応に必要な熱が供給され、重合により生成
されたナイロン樹脂が固化すると、内部に補強用の繊維
マット１８が配された高強度で高剛性な繊維強化ナイロ
ン樹脂成形品が得られるのである。

次に、本発明に係わる構造用反応射出成形方法によって
得られる繊維強化樹脂成形品と、従来の構造用反応射出
成形方法によって得られる繊維強化樹脂成形品との比較
実験結果を述べる。

実験Ｉでは、従来の構造用反応射出成形方法によって繊
維強化ナイロン樹脂成形品を平板状に成形した。液状原
料Ａ、Ｈには上記実施例と同じものを用い、補強用の繊
維マット１８自体にも上記実施例において使用したもの
と同じくグラスフィイバーをアクリルで結着してマット
状に形成したものを使用した。

実験■と■では、本発明に係わる構造用反応射出成形方
法によって実験Ｉと同形の繊維強化ナイロン樹脂成形品
を成形した。液状原料Ａ、Ｂおよび繊維マット１８自体
には当然のごとく実験Ｉとまったく同じものを用いた。

そして、実験■では１液ウレタンの樹脂成分をメチルエ
チルケトンに溶解したものに繊維マット１８を浸漬して
その繊維表面に発熱剤層を形成し、一方実験■では１液
ウレタンの樹脂成分をキシレンとメチルイソブチルケト
ンを各々５割りづつ配合した溶剤で溶解したものを繊維
マット１８に塗布して繊維表面に発熱剤層を形成した。

なお、各実験１．　　Ｉｆ、　ｍにおいて、金型２の温
度はすべて１４０℃とし、液状原料Ａ、Ｂの各温度は１
００℃とした。また、金型２内への混合状態の液状原料
Ａ、Ｂの射出速度は３００ｇ／ｓｅｃとし、その射出時
間は２．５ｓｅｃとした。

実験Ｉ（従来の構造用反応射出成形方法）において得ら
れた繊維強化ナイロン樹脂成形品の断面は成形直後は繊
維マット１８の中央部近傍の繊維周囲にウェット部が残
り、放置後にはこのウェット部は粉状となった。実験Ｉ
Ｉ、ＩＩＩ（本発明に係る構造用反応射出成形方法）で
得られた繊維強化ナイロン樹脂成形品の断面は繊維マッ
ト１８の繊維と樹脂マトリクス（原料の重合生成物）が
密着し、均一で良好なマトリクスを示した。

また強度測定（３点曲げ試験：ＪＩＳ）によると、実験
Ｉ（従来の構造用反応射出成形方法）で得られた繊維強
化ナイロン樹脂成形品は９．　５ｋｇｆ／ｍｒＡの曲げ
強度を示し、実験Ｉｆ、ｍ（本発明に係る構造用反応射
出成形方法）で得られた繊維強化ナイロン樹脂成形品は
それぞれ１６．５ｋｇｆ／７゜１６．８ｋｇｒ／−の曲
げ強度を示した。

したがって、これらの結果から明らかなように、本発明
に係わる構造用反応射出成形方法によれば、従来の構造
用反応射出形成方法に比較して、各段に良質な繊維強化
樹脂成形品が得られる。

（効　果）以上実施例で詳細に説明したように、本発明に係わる構
造用反応射出成形方法によれば、金型内に射出注入され
る液状原料の熱によって発熱反応を起す発熱剤層を予め
補強用の繊維マットの繊維表面に形成しておくようにし
たので、この発熱剤層を有する繊維マットを金型内に挿
入して液状原料を射出すると、この液状原料の熱で繊維
マットの繊維表面の発熱剤が発熱反応を起し、この反応
熱が液状原料の吸熱重合反応に供されるようになる。

このため、金型からの熱が伝わりにくい繊維マットの中
心部付近においても液状原料の吸熱重合反応を安定して
行わせることができるようになり、もって所望の強度お
よび剛性を有する良質な繊維強化樹脂成形品を歩留りよ
く安定して生産することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明と従来例とに共通するもので、
第１図は構造用反応射出成形方法において用いられる装
置の概略構成を示す一部破断側面図、第２図は金型内に
補強用の繊維マットを挿入した状態を示す要部断面図、
第３図は第２図の状態の金型内に液状原料を射出した状
態を示す要部断面図である。２・・・・・・金型４・・・・・・ミキシングヘッド６・・・・・・上型８・・・・・・下型０・・・・・・キャビティ２ａ、１２ｂ・・・・・・供給管４ａ、１４ｂ・・・・・・戻し管６・・・・・・ノズル８・・・・・・繊維マット

Claims

【特許請求の範囲】

補強用の繊維マットを挿入した金型内に吸熱反応によっ
て重合する液状原料を射出し、該金型内で該液状原料を
重合反応させて繊維強化樹脂成形品を得る構造用反応射
出成形方法において、前記繊維マットの繊維表面に前記
液状原料の熱によって発熱反応を起す発熱剤層を予め形
成しておくことを特徴とする構造用反応射出成形方法。