JPH05220776A - 反応射出成形用金型及びそれを用いる成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 金型構造を複雑にすることなく、所望の表面
性状の成形品を成形するための金型と、該金型を用いて
所期の成形品を成形する成形方法を提供する。 【構成】 成形品を形成するための成形材が充填される
キャビティ３が、第１金型１と第２金型２とからなる金
型において、成形品の製品面と非製品面との境界部近傍
に断熱層６を設け、アンダーカットが生じない位置に金
型の分割面１１を設けた金型と、該金型の断熱層６で隔
てられた両側に温度差をつけて成形する反応射出成形
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反応射出成形用金型及
び該金型を用いた反応射出成形による成形品の製造法に
関する。更に詳しくは、断熱層による断熱構造を有する
反応射出成形用金型及び該金型の断熱層で隔てられた両
側に温度差をつけて成形を行う反応射出成形法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】反応射出成形（以下ＲＩＭ）は、熱可塑
性樹脂の射出成形に比較して低い型締め圧で成形可能な
ため、大型の成形品を成形することができる上、得られ
る成形品の機械的強度、耐熱性が優れている他、ガラス
繊維強化等も自由におこなえるので、その成形品は自動
車分野、建設土木分野、流通分野等で盛んに利用されて
いる。

【０００３】このような反応射出成形に用いる金型は、
一般に図３に示すごとく構成されている。即ち、第１金
型と第２金型に二分された金型により、ノズルタッチ８
とランナー９とゲート１０とキャビティー３とが連通構
成されている。ランナー９には反応原液を充分混合させ
るためにミキシング構造が設けられることが多い。ま
た、キャビティー３の周囲にはエアー抜きのために図２
に示すように溝１２を設け、キャビティー内のエアーが
成形時にスムースに外部に排出されるように構成されて
いる。

【０００４】第１金型及び／または第２金型には、必要
に応じてインサート材が固定される。また、成形品の形
状によりアンダーカットとなる場合には、その部分に入
れ子を用いたり、割型構造にして成形品を脱型できるよ
うにして成形を行っている。第１金型及び第２金型内部
には温調のための配管１３、１４が埋設されており、第
１金型及び第２金型をそれぞれ所望の温度に調節する。

【０００５】上記構成によれば、図３に示すように、反
応射出成形機のミキサーを経由した反応液をノズルタッ
チ８、ランナー９、ゲート１０を経て、キャビティー３
に注入、充填し、反応液が硬化したのち、金型を開いて
脱型し、成形品を得る。

【０００６】かかる成形においては、第１金型と第２金
型の金型温度に温度差をつけて成形する方法が一般に公
知の技術である（例えば、特開平２−１６７３３３
号）。第１金型と第２金型の金型温度に温度差をつけて
成形することにより、成形品の一面を、金型面を転写し
た、ヒケや気泡のない表面外観の美麗な面とすることが
できる。以下、この面を製品面と呼び、他の一面を非製
品面と呼ぶ。従って、外観を重視する成形品において
は、かかる製品面が目視される面となるように第１金型
と第２金型の金型温度に差をつけ、シール部材として用
いる成形品等においては、かかる製品面がシール面とな
るように第１金型と第２金型の金型温度に差をつけて成
形する。

【０００７】例えば、ノルボルネン系モノマーを原料と
し、メタセシス触媒系で塊状重合する場合、金型温度の
高い側の成形品表面が金型面をよく転写した美麗な製品
面となるが、原料によっては、金型温度の低い側の成形
品表面が製品面となる場合もある。

【０００８】しかしながら、上記のごとき反応射出成形
用金型による反応射出成形においては、成形品によって
は美麗な表面とする必要があるものの、そのように金型
を分割すると図３に示すようにアンダーカット部５が生
じ、成形品の脱型が困難になる場合がある。

【０００９】従来、このような場合には、アンダーカッ
ト部５を入れ子または割型にして成形を行い、成形後に
は成形品と入れ子を一体に取り出し、しかる後に入れ子
を取り除いて成形品を得、入れ子は再び金型にとりつけ
たり、割型を分解して成形品を取り出した後、再び割型
を組み立てて成形していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記金型によれば、所
望の部位を製品面として成形することは可能だが、成形
品の脱型のたびに入れ子または割型を取り外し、成形品
を脱型した後、再び金型にセットする必要があるため、
工程が複雑になり、作業効率が悪いという問題点があっ
た。

【００１１】そこで、本発明者らは上記欠点を解消する
ために鋭意研究した結果、金型の一部に断熱層を設ける
ことにより、入れ子または割型構造とせずに簡便な構造
の金型となり、該金型を用いて成形することによって所
望の部位を製品面として効率的に成形可能であることを
見いだした。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】かくして、本発明によ
れば、第一の発明として、成形品を形成するための成形
材が充填されるキャビティが第１金型と第２金型の分割
面を組み合わせることにより形成される金型において、
成形品の製品面と非製品面との境界部に金型の分割面を
設けるとアンダーカットを生じる反応射出成形用金型で
あって、前記境界部近傍に断熱層を設け、アンダーカッ
トが生じない位置に金型の分割面を設けることを特徴と
する反応射出成形用金型が提供され、他の発明として、
成形材を金型に供給して行う反応射出成形法において、
前記金型を用い、該金型の断熱層で隔てられた部分に温
度差をつけて成形することにより、一方を製品面とし、
他方を非製品面とすることを特徴とする成形品の製造法
が提供される。

【００１３】以下に、本発明を詳述する。

【００１４】ＲＩＭ ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリウレア樹脂、ポリノルボルネン系樹脂のような
二液性の熱硬化性樹脂の成形においては、反応射出成形
（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉ
ｎｇ）による成形品の製造が行われている。反応射出成
形は、主剤と硬化剤あるいは触媒と助触媒のように単一
では反応しないものを別々に、モノマーとともにまたは
別にタンクに保管し、ポンプまたはシリンダーなどでそ
れぞれを所定の比率でミキサーに搬送し、それぞれを混
合した後、速やかに型締め状態の金型のキャビティーに
反応液を注入し、金型内で硬化反応を完結させ、成形品
を得る成形法である。

【００１５】このような成形に類似する成形方法とし
て、ＬＩＭ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏ
ｌｄｉｎｇ）、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
Ｍｏｌｄｉｎｇ）、ＲＩ（Ｒｅｓｉｎ Ｉｎｊｅｃｔ
ｉｏｎ）などがあるが、ここでは、これらの成形法をも
含めて、一括してＲＩＭと呼ぶ。

【００１６】本発明においては、一般にＲＩＭ用原料と
して知られている二液性の熱硬化性樹脂ならば原料とし
て使用することが出来る。

【００１７】具体的な原料としては、例えばポリアミド
ならば、ε−カプロラクタムを主成分とし、アニオン触
媒と重合開始剤を組み合わせた原料が挙げられる。ポリ
ウレタンならば、ポリエーテルポリオールをベースポリ
マーとして、エチレングリコール、変性４，４’−ジフ
エニルメタンジイソシアネート、三級アミンと錫系触媒
を組み合わせた原料が挙げられる。

【００１８】ポリノルボルネンならば、例えば、ジシク
ロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、エチルノル
ボルネン等のノルボルネン系モノマーにハロゲン化タン
グステン、ハロゲン化モリブデン、モリブデン酸アンモ
ニウム、タングステン酸アンモニウム等の触媒とアルキ
ルアルミニウムハライド、アルコキシアルキルアルミニ
ウムハライド、アリールオキシアルキルアルミニウムハ
ライド等の助触媒、エーテル類、エステル類、ケトン
類、ニトリル類、アルコール類等を組み合わせた原料が
挙げられる。

【００１９】これらの原料には、必要に応じて、フェノ
ール系、リン系、アミン系等の各種のプラスチック用酸
化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料等の着色剤、有機
系及び無機系の各種難燃剤、シリコーン、二流化モリブ
デン、テトラフルオロエチレン、その他のしゅう動化
剤、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＳＢＳ（スチレン−ブタ
ジエン−スチレンブロック共重合体）、ＳＩＳ（スチレ
ン−イソプレン−スチレンブロック共重合体）のような
エラストマーの耐衝撃性付与剤、ガラス繊維、カーボン
繊維等の機械強度付与剤、ポリスチレン、ポリウレタン
等の発泡体の軽量化材、金属その他のインサート物等の
種々の添加剤、充填剤を加えたり、金型内に配置して成
形することができる。

【００２０】ＲＩＭ用金型 かかる成形に用いる金型は、熱可塑性樹脂の射出成形に
比較して低圧で成形されるため、安価な材料で製造する
ことが出来る。また、大型の成形品の成形を行うため、
軽量な材料が好まれる。具体的には、金属の他、エポキ
シ、ウレタン、シリコーンなどの樹脂、木材、セラミッ
クスなどが使用できるが、温度差をつけやすくするため
に金属製の金型を用いるのが好ましい。

【００２１】金型の温調方法はヒーターによる金型の温
調、金型の内部に埋設した配管中に水、油等の熱媒体を
循環させる温調等種々あるが、金型の内部に埋設した配
管を用いた温調方法が、安定した温調が得られ易いため
好ましい。

【００２２】本発明に係る金型の断熱層とパーティング
ラインを含む部分においても、温度差を一定に保つため
に、温調配管を設けて温度制御することが好ましい。し
かし、あえて金型の内部に温調配管を埋設するなどして
温調構造をとらなくても、該部分は型締め時に第１金型
と第２金型の接触を通して加温あるいは徐冷され、金型
温度を所定の温度に保つことができる。

【００２３】本発明にかかる金型では、図１に示すよう
に、断熱層６を、金型の製品面と非製品面の近傍に設け
る。この断熱層は、断熱材を用いずに、断熱のための切
れ込みだけをいれることにより、エアー層を断熱層６と
して用いてもよいが、切れ込みに断熱材を充填して用い
ることが望ましい。断熱材はジョンマンパッキン（石綿
圧縮成形シート）、ガラス積層板、セラミックボード、
断熱紙等ならばよく、特に限定されないが、ジョンマン
パッキンを充填した断熱層が断熱効果が高く、特に好ま
しい。断熱層６の厚みは通常０．５ｍｍ〜１５ｍｍ、好
ましくは、１ｍｍ〜５ｍｍ、断熱層６の切れ込みは、キ
ャビティー面から通常５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは、
１０ｍｍ〜１５ｍｍである。断熱層６は、キャビティー
３近くまでとるほうが断熱効果が高くなるが、キャビテ
ィー３に余り近すぎると金型に強度がなくなるため限度
がある。

【００２４】ＲＩＭ成形 エラストマーや老防等の所定の充填剤及び添加剤を配合
した主剤と硬化剤、または触媒を配合したモノマーと助
触媒を配合したモノマーをそれぞれ別々に原料タンク内
にいれる。原料内の揮発成分等を除くために脱泡を行っ
た後、常圧に戻す。原料によってはエアー中の水分や酸
素が原料の反応活性を低下させるので、そのような場合
は窒素中で上記操作を行う。

【００２５】金型温度は使用原料によっても異なるが、
２０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃、より好ま
しくは５０〜１２０℃である。金型温度が高いと原料の
反応がはやくなり、不均一になったり、金型に充填しき
らないうちに原料が硬化してしまい、成形品が得られな
くなったりする。

【００２６】型温差は５〜１００℃、好ましくは１０〜
８０℃、より好ましくは、１０〜５０℃である。使用原
料によって美麗としたい面側の金型温度を決定する。型
温に差をつけることによって、原料の反応状態、金型内
での流動状態を調節し、特定の面にヒケやベタツキが生
じることを防止し、また、発泡状態を規制する。

【００２７】ポンプやシリンダーで原料を混合ミキサー
に送り込み、混合後、金型のキャビティーに注入する。
混合方法は、衝突混合、パワーミキサーによる混合、ス
タティツクミキサーによる混合等種々の方法がある。原
料の性状、反応性等を勘案して、適宜混合方法を選定す
る。一般的な成形条件としては、衝突混合の場合、射出
圧５０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ²程度である。

【００２８】原料によっては、反応時に不要なガスが発
生するものもある。このような原料を扱う場合のひとつ
の方法としては、原料混合時に攪拌しながら脱気をおこ
ない、しかる後に所定の温度に加温した金型内に反応液
を注入して成形する方法があるが、必ずしも必要な操作
ではない。

【００２９】逆に、発泡成形品を得るために発泡剤を添
加する他、反応射出成形機のパワーミキサーに窒素等の
ガスを吹き込みながら攪拌混合した原料を金型内に注入
し、成形することも可能である。

【００３０】硬化反応が進み、金型から脱型できる程度
に樹脂が硬化したら、金型を開き、成形品を脱型する。
必要ならば、反応を完結させるために、オーブン等でキ
ュアする。

【００３１】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、所望の部位
を製品面とした成形品を成形するに際し、金型の一部に
断熱層を設けることにより、入れ子または割型構造とな
らない簡便な構造の金型と、該金型を用いて、作業効率
良く、成形品の所望の位置に美麗な製品面を持つ成形品
を製造する成形法が提供される。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明の金型についての１実施例を
図面を参照して詳述する。

【００３３】〔実施例１〕図１は、本発明にかかる反応
射出成形用金型の実施例を示す側面図である。図２は本
発明にかかる反応射出成形用金型の第２金型の平面図で
ある。説明のために第１金型をＡ、第２金型のキャビテ
ィー面で断熱層と金型の分割面を含む部分をＣ、第２金
型のＣ以外の部分をＢとする。

【００３４】成形品の大きさは幅約１ｍ、奥行き約１
ｍ、高さ約３０ｃｍ、肉厚約３〜５ｍｍである。

【００３５】図１に示すように、本発明にかかる金型に
おいては、図３に示すようなアンダーカット形状５をさ
けるために、金型の分割面１１を、型開き時にムリ抜き
を生じない位置に設け、製品面にする部分と非製品面に
する部分の境界に断熱層６を設ける。断熱層６の厚みは
３ｍｍで、キャビティー面から１２ｍｍの位置まで切込
みをいれる。

【００３６】本実施例においては、金型温度調節用の温
調配管はＡ、Ｂだけでなく、Ｃにも設けている。金型温
度調節用の温調配管１３、１４、１５によりＡ、Ｂ、Ｃ
はそれぞれ独立に所定の温度に調整することができる。

【００３７】本実施例においては、ＡとＣは同じ製品面
性状に成形するため、金型温度を同一温度に設定する。
Ｂの温度はＡ、Ｃと温度差をつけて設定する。このよう
に温度差をつけることによってＣの成形品の表面が製品
面または非製品面として成形される。

【００３８】〔実施例２〕成形の１実施例を以下に述べ
る。なお、断わりのない場合は、文中の記載は重量単位
である。

【００３９】図１に示す金型を型締め機にボルトで固定
し、ノルボルネン系モノマーを原料として、メタセシス
触媒系の触媒と助触媒を用いて、ＲＩＭ成形を行った。
ＡとＣは８０℃に温調し、Ｂは５０℃に温調した。 第
１金型と第２金型の各部分の型温が設定温度に達してか
ら成形を始めた。

【００４０】原料は、ジシクロペンタジエンとエチルノ
ルボルネンを４／１のモル比で混合したモノマー１００
部に対して、スチレン−イソプレン−スチレンブロック
共重合体（クインタック３４２０、日本ゼオン社商品
名）５部を溶解したゴム溶液を二分して、それぞれをＲ
ＩＭ成形機の原料タンクに入れ、減圧して溶液中のエア
ーを除いた後、窒素ガスでタンク内を常圧に戻した。

【００４１】以下の作業はすべて窒素雰囲気下で行っ
た。一方のゴム溶液にトリ（トリデシル）アンモニウム
モリブデートをモノマーに対して１０ミリモル濃度、酸
化防止剤であるイルガノックス１０１０（チバガイギー
社商品名）をゴム溶液に対し１．５部となるように添加
し溶解した。他の一方のゴム溶液に、モノマーに対して
ジエチルアルミニウムクロリド（ＤＥＡＣ）４１ミリモ
ル濃度、１，３−ジクロロプロパノール４０ミリモル濃
度となるようにそれぞれ添加した。それぞれの反応原液
を減圧下で脱泡しながら攪拌をおこなった後、タンク内
の圧力を常圧に戻した。

【００４２】それぞれの反応原液をシリンダーによって
一定量計量し、射出圧力１００（Ｋｇ／ｃｍ²）で、１
／１の容積比で衝突混合し、所定の温度に加温された金
型のノズルタッチからキャビティーへ注入、充填した。
３分後に型締め機を作動して金型を開け、成形品を脱型
した。

【００４３】成形品は、第２金型側に残っていたが、作
業員が手で軽くはずすことができた。ＡとＣの成形品表
面は美麗な製品面、Ｂの成形品表面は非製品面となり、
所望の表面の成形品を成形できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型の断面図

【図２】本発明に係る金型の第２金型の上面図

【図３】従来の金型の断面図

【符号の説明】

１；第１金型 ２；第２金型 ３；キャビティー ５；アンダーカット ６；断熱層 ８；ノズルタッチ ９；ランナー １０；ゲート １１；分割面 １２；エアー抜き溝 １３；Ａ部温調配管 １４；Ｂ部温調配管 １５；Ｃ部温調配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形品を形成するための成形材が充填さ
   れるキャビティが第１金型と第２金型の分割面を組み合
   わせることにより形成される金型において、成形品の製
   品面と非製品面との境界部に金型の分割面を設けるとア
   ンダーカットを生じる反応射出成形用金型であって、前
   記境界部近傍に断熱層を設け、アンダーカットが生じな
   い位置に金型の分割面を設けることを特徴とする反応射
   出成形用金型。
2. 【請求項２】 成形材を金型に供給して行う反応射出成
   形法において、請求項１記載の金型を用い、該金型の断
   熱層で隔てられた部分に温度差をつけて成形することに
   より、一方を製品面とし、他方を非製品面とすることを
   特徴とする成形品の製造法。