JPH0615652A - 反応樹脂成形型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な成形が行えかつ少量生産に適し、簡易
に作製可能な反応樹脂成形型及びその製造方法の提供。 【構成】 所定粒子と樹脂粒子との何れか一方の粒子の
表面に、当該粒子より小さい粒径の他方の粒子を被覆し
て形成された粒子・樹脂複合粉体12を用いて反応樹脂成
形型10, 20を構成する。前述と同様な粒子・樹脂複合粉
体12を、母型15の周囲に充填して突き固めた後、母型15
を取外しあるいは取り外さないまま、加熱のみあるいは
加熱及び加圧を行うことにより、樹脂粒子を互いに融着
させて賦形する。この際、所定粒子としてセメント粒子
を用い、加熱の代わりに、充填前の複合粉体12に水を加
えて硬化させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は反応樹脂成形型に関し、
反応硬化型樹脂を用いる反応射出成形(RIM)やレジント
ランスファモールディング(RTM) の成形型などに利用で
きる。

【０００２】

【背景技術】従来より、合成樹脂は極めて多岐に渡る物
品の材料として多用されている。一般に、合成樹脂製品
の製造には主に射出成形や押出成形が用いられている
が、近年では反応射出成形(RIM; Reaction Injection M
oulding)の利用が進められている。通常の射出成形(IM)
は、熱可塑性合成樹脂等のポリマーを加熱溶融させて成
形型内に射出し、冷却により硬化させてキャビティに応
じた所定形状を得るものである。

【０００３】これに対し、反応射出成形(RIM) は、触媒
等により反応硬化する反応硬化型樹脂 (主に二液反応型
のポリウレタンやポリアミド等) を用い、この樹脂のモ
ノマーを触媒等とともに成形型内に射出し、型内で反応
を進行させて硬化させ、型の形状に応じた所定形状を得
るものである。このような反応射出成形では、通常の射
出成形のように型内が高温高圧にならないため成形型が
簡素化できるとともに、射出時がモノマーであるため流
動性が高く、型内の隅々まで行き渡るので複雑な形状の
成形も良好に行えるという利点がある。最近では、ナフ
サの分解残滓から得られるジシクロペンタジエン (DCP
D) をRIM 成形することがなされており、このDCPD-RIM
による成形品では繊維強化を行わないでも比較的高い
強度が得られるため、大型構造物等の樹脂成形も試みら
れている。

【０００４】一方、合成樹脂製品として、ガラス繊維や
カーボン繊維により強度を高めた繊維強化プラスチック
(FRP)の利用も盛んである。このような繊維強化プラス
チックの製法としては、ハンドレイアップやスプレーア
ップ等のオープンモールディングとともに、シートモー
ルディングコンパウンド(SMC; Sheet Moulding Compoun
d)やレジントランスファモールディング(RTM; Resin Tr
ansfer Moulding)等のクローズドモールディングが用い
られている。

【０００５】このうち、レジントランスファモールディ
ング(RTM) は、成形型内に予め強化繊維を収容してお
き、ここに結合用の合成樹脂を充填して強化繊維ととも
に硬化させるものである。ここで、結合用の合成樹脂と
しては不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ
等の反応硬化型樹脂が用いられており、型内で反応硬化
させる点でRTM は前述のRIM(反応射出成形) 、特に樹脂
中に強化繊維を混入するSRIMと類似している。

【０００６】ところで、前述したRIM やRTM の反応樹脂
成形型としては、例えば通常の射出成形に用いられる金
属型の他に、電鋳型などの既存の成形型が使用されてい
る。しかし、前述した金属型および電鋳型は製造工程が
煩雑で、多くの製作日数と、作業に熟練を要し、製造コ
ストが高く、多品種少量生産には不適当である。一方、
金属鋳造などで用いられる砂型、つまり型用砂等の細粒
を凝固させて形成された成形型は、製品を取出すために
成形毎に崩すことが一般的であり、砂の再利用も行える
ことから一回の成形コストを極めて安価にできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】反応樹脂成形型として
砂型を用いた場合、型内表面を構成する砂粒が荒いため
に成形品の表面を良好にすることが難しいという問題が
ある。特に、反応樹脂成形では型内に導入される樹脂モ
ノマーの流動性が高いため、このモノマーが型の砂粒間
に浸透し易く、成形品の表面凹凸が顕著となって表面性
を著しく悪化させ易い。

【０００８】更に、砂型では型を構成する砂粒間の隙間
から通気が生じ、砂粒間に存在する空気中の酸素や湿気
等が型内に侵入することがある。このような酸素や湿気
等が侵入して型内の樹脂モノマーあるいは触媒に接触す
ると、これらの本来の反応性が低下して硬化が進まなく
なり、成形が行えなくなるという問題があった。

【０００９】ところで、反応樹脂成形型として、単に樹
脂とセメントとを混合して製造するポリマーセメント型
も考えられる。しかしながら、このポリマーセメント型
では、樹脂とセメント、更には必要に応じて加えられる
骨材等の混合比が混合品の場所により安定せず、養生時
に硬化（凝結）むらが生じるため、反応樹脂成形型とし
ては不適切であり、混合むらを防ぐには、養生の条件等
が煩雑であるという欠点がある。また、セメントの可使
時間が短く、混合、型施工など繁雑だが精度を要求され
る作業に対して、時間的制約が厳しいという欠点があ
る。

【００１０】本発明の目的は、良好な成形が行え、か
つ、少量生産に適し、簡易に作製可能な反応樹脂成形型
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、特開平1-2104
72号公報に示される複合粉体あるいはその類似品を用い
て反応樹脂成形型を作製すれば、極めて都合がよいこと
に着目してなされたものである。ここに、特開平1-2104
72号公報に示される複合粉体の類似品とは、セメント粒
子の代わりにケイ砂等の所定の粒子を用いたものであ
り、セメント粒子のように水硬性を有する粒子であるこ
とを有しない。

【００１２】具体的には、本発明に係る型は、所定粒子
と樹脂粒子との何れか一方の粒子の表面に、当該粒子よ
り小さい粒径の他方の粒子を被覆して形成された粒子・
樹脂複合粉体を用いて構成されたことを特徴とする反応
樹脂成形型である。本発明に係る方法は、所定粒子と樹
脂粒子との何れか一方の粒子の表面に当該粒子より小さ
い粒径の他方の粒子を被覆して形成された粒子・樹脂複
合粉体を、母型の周囲に充填して突き固めた後、母型を
取外しあるいは取り外さないまま、加熱のみあるいは加
熱及び加圧を行うことにより、樹脂粒子を互いに融着さ
せて賦形することを特徴とする反応樹脂成形型の製造方
法である。本発明に係る他の方法は、樹脂粒子の表面
に、当該粒子より小さい粒径のセメント粒子を被覆して
形成された粒子・樹脂複合粉体に水を加えて後、母型の
周囲に充填して突き固め、次いで、母型を取外しあるい
は取り外さないまま、賦形することを特徴とする反応樹
脂成形型の製造方法である。

【００１３】本発明において、所定の粒子としてはセメ
ント粒子が好ましいが、ケイ砂、その他の微細粒子でも
よい。本発明において用いられる樹脂粒子用の樹脂は、
ポリエチレンビニルアルコール(EVOH)、ポリエチレン(P
E)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS) 樹脂、
塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、または、フラン樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用
いられる。

【００１４】本発明において、粒子・樹脂複合粉体の製
造は、例えば特開平1-210472号公報に示されるように、
ケーシング内に回転体を設け、この回転体には、粉体材
料をケーシングに押圧して粉体層を形成する摩擦（押
圧）片とこの粉体層を引き剥がす掻取り片とを設けてお
き、ケーシング内に、セメント粒子あるいはケイ砂等の
細粒と前述の樹脂粒子とを投入するとともに、回転体を
回転させながら常温〜180 ℃程度に加熱して行う。この
際、熱可塑性樹脂の場合は、ガラス転移点以上に温度が
上がってもよいが、熱硬化性樹脂の場合は、架橋重合温
度以上に温度が上がらないようにする。また、複合粉体
の製法は他の方法でもよい。

【００１５】このような複合粉体材料において、中心と
なる核粒子と被覆粒子とのそれぞれの粒径は、用いる原
料粒子の粒径、混合割合、処理条件等によっても異な
り、一概に規定することはできないが、一般には、１〜
1000μｍ程度の粒径の核粒子に0.1 〜100 μｍ程度の粒
径の被覆粒子が付着したものとされる。また、核粒子と
被覆粒子との割合についても、製造条件等により様々な
ものが提供され、核粒子のほとんど全表面が被覆粒子で
厚く被覆されたものから、核粒子のごく一部のみに被覆
粒子が付着したものまで、様々な状態を採り得る。この
ように、核粒子の表面に被覆粒子が付着し、核粒子を被
覆粒子で被覆してなる複合粉体材料は、用いる原料粒子
の物性や、製造条件等によっても異なるが、通常の場
合、粒径１〜100 μｍ程度の複合粉体として提供され
る。なお、本発明において、用いるセメント材料として
は、特に制限はなく、通常のポルトランドセメント、ロ
ーマンセメント、アルミナセメント、あるいはその他の
各種セメント材料を用いることができる。本発明に係る
型の製造にあたり、型の加熱硬化のために、粒子・樹脂
複合粉体に付与する加熱温度は、熱可塑性樹脂の場合
は、通常、樹脂のガラス転移温度(TG)以上とし、また、
熱硬化性樹脂の場合は、通常、架橋重合温度以上とす
る。また、本発明において、核粒子が樹脂で、被覆粒子
がセメントである場合には、樹脂成分を加熱硬化させる
のではなく、セメント成分に加水して硬化させてもよ
い。この場合は、樹脂の加熱硬化は行ってもよいが、必
ずしも行わなくともよい。

【００１６】

【作 用】このような本発明においては、樹脂粒子の溶
融固化あるいはセメントの加水凝固により、成形型内へ
の空気や湿気等が遮断され、型内に導入された反応樹脂
のモノマーの反応性が失われる等の不都合が回避される
とともに、当該モノマーの型剤内への浸透が防止され、
成形品の表面状態が良好に維持される。この際、樹脂粒
子を溶融固化させた方が、より表面性状が良好となる。
型の製作にあたり、本発明では従来の金型、電鋳型に比
べ、製作時間が1/100〜1/1000、製作費用が1/5 〜1/100
となり、製造コストが安価にでき、少量生産に適した
成形を行うことができることになる。

【００１７】本発明に用いられる粒子・樹脂複合粉体
は、比較的粒径の大きいセメント等の所定粒子又は樹脂
粒子の表面が、比較的粒径の小さい樹脂粒子又はセメン
ト等の所定粒子で被覆され、両者が強固に融着一体化し
た安定な粉体材料であって、乾式の粒子状であることか
ら取り扱い性が良く、現場での混合、あるいは予め混合
した場合の混合比の変化等の問題を解消できる。従っ
て、型の各部の性質も均一にでき、不通気性も均一とな
って成形品の品質が均一になる。この場合、複合粉体と
型製造の工程とを完全に分離できるため、工程管理が容
易となる。

【００１８】また、複合粉体は微粉体であるため、母型
による賦形が容易であり、母型の形状を忠実に再現でき
る。更に、通常１回、多くても２〜３回の使用で破壊さ
れる従来の砂型より数段長い寿命であり、この点でもコ
スト低減になる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明の第１実施例に係る１組の型の
半分（雌型）を構成する反応樹脂成形型10（半体）が示
されている。反応樹脂成形型10は、最外側に構造体とし
て金属製のケース11を有し、その内部の開口側には粒子
・樹脂複合粉体12が設置されている。粒子・樹脂複合粉
体12とケース11との間には粒度の荒い砂粒等によるバッ
キング材13が充填され、粒子・樹脂複合粉体12はこのバ
ッキング材13を介してケース11内の所定位置に安定保持
されている。

【００２０】粒子・樹脂複合粉体12は、成形品あるいは
同等の輪郭を有する模型からなる母型15の表面に略一定
の厚さで充填された後、適宜に突き固められ、その後必
要に応じて加熱して形成されたものであり、内部に成形
品に応じた所定形状の型表面14を有するとともに、分割
面PLで二分割されている。

【００２１】粒子・樹脂複合粉体12には内部の型表面14
に連通する図示しない樹脂導入路が構成され、この樹脂
導入路を介して外部の樹脂供給装置（図示せず）から反
応硬化型樹脂が注入されて成形品が形成される。

【００２２】型１０の製造にあたり、使用する粒子・樹
脂複合粉体12が、大きな樹脂粒子の周囲に微細なセメン
ト粒子が被覆されているものである場合は、母型15の周
囲への粒子・樹脂複合粉体12の充填に先立ち、複合粉体
12に適量の水を加え、セメント凝結により複合粉体12の
固定を行ってもよい。

【００２３】また、複合粉体12の樹脂粒子を加熱硬化さ
せる場合、加熱に先立って母型15を取り外してもよい
し、母型15を取付けたままでもよい。この場合、加熱温
度は、熱可塑性樹脂の場合は、通常、樹脂のガラス転移
点以上とし、また、熱硬化性樹脂の場合は、通常、架橋
重合温度以上とする。

【００２４】このような本実施例に係る型10を用いて反
応硬化型樹脂の成形を行うには、半分の成形型10の複合
粉体12側に、この成形型10と対をなす形状の半分の型20
（図１中鎖線で示す）を配置する。これらの両型10, 20
をRIM, RTM用の成形機によって一般の成形手順で成形す
る。

【００２５】すなわち、DCPD等の反応硬化型樹脂を適宜
な触媒や硬化剤と混合し、直ちに樹脂導入路を通して両
型10, 20の型表面14内に射出する。この際、温度調整用
パイプ等の適宜な温度調整手段により型表面14を反応に
適した所定温度に維持し、型10, 20の内部の樹脂が反応
硬化するのを待つ。反応に必要な時間が経過したら、反
応樹脂成形型10, 20を分割面PLで分割することにより、
型表面14の形状に応じた成形品が取り出される。この
際、成形型10, 20は、繰り返し使用可能である。反応硬
化型樹脂は、DCPDに限らず、一般に用いられるあらゆる
反応硬化型の樹脂を使用できる。

【００２６】このような本実施例によれば、成形型10,
20として粒子・樹脂複合粉体12を用いることで、製造工
程が大幅に簡略化でき、製造コストを安価にすることが
できる。特に、複合粉体12の硬化を、水を用いず、加熱
による樹脂粒子の溶融硬化により行えば、作業を全くの
乾式とすることができて養生等が不要となるから、作業
時間を短縮でき、より製造コストを低減できる。従っ
て、本実施例において、複合粉体12としては、セメント
粒子と樹脂粒子との複合粉体が好ましく、特に、セメン
ト粒子に微細な樹脂粒子を被覆し、加熱により樹脂粒子
を溶融硬化させたものが、より好ましい。すなわち、セ
メント粒子を用いれば、一般のケイ砂に比べ粒径を微細
にでき、より平滑な型表面14を形成できるからである。

【００２７】また、型10, 20を不通気性に形成できるた
め、型内に射出された反応硬化型樹脂および触媒や硬化
剤などの反応性が空気中の酸素や湿気等により損なわれ
ることがなく、確実かつ良好な成形を行うことができ
る。型表面14は、樹脂粒子あるいはセメント粒子の硬化
により比較的平滑に形成されるから、型内に射出された
反応硬化型樹脂の成形品の表面形状をも平滑で良好なも
のにすることができる。

【００２８】更に、粒子・樹脂複合粉体12の粒子は微細
に形成されているため、母型15の表面の複雑あるいは細
かな形状模様等にも確実に対応することができ、成形結
果を良好にできる。また、ケース11と粒子・樹脂複合粉
体12との間にバッキング材13を充填したため、粒子・樹
脂複合粉体12をケース11内側形状に対応させる必要がな
く、複合粉体12に必要な原料を削減することができる。

【００２９】図２には、本発明の第２実施例を示す１組
の型の半分（雄型）を構成する反応樹脂成形型30（半
体）が示されている。

【００３０】本実施例では、母型35は中央部が凹面状に
形成されて型表面34とされ、この母型35の中央部の凹面
状の型表面34の部分を覆うに十分な範囲に、粒子・樹脂
複合粉体32が所定厚さで充填され、突き固められてい
る。複合粉体32上には、前述の実施例と同様なバッキン
グ材33が配置され、これらのバッキング材33及び複合粉
体32を収納するようにケーシング31が設けられて反応樹
脂成形型30の半体が構成される。

【００３１】このような本実施例を用いる反応硬化型樹
脂の成形は、前述の第１実施例と同様であり、その他の
作用効果も同様である。

【００３２】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、以下に示すような変形も本発明に含まれる
ものである。すなわち、型表面14,34の形状やケース11,
31の形態、樹脂導入路の数や位置、温度調整用パイプの
配置等は成形品や使用樹脂に応じて適宜設定すればよ
く、ケース11,31、バッキング材13,33、温度調整用パイ
プ等は本発明に必須ではなく、適宜省略してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば型
の材料として粒子・樹脂複合粉体を用いたため、反応樹
脂成形型を簡易に作製でき、良好な成形が行えるととも
に少量生産に適したものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す断面図。

【符号の説明】

10, 20, 30 反応樹脂成形型 12, 32 粒子・樹脂複合粉体 14，34 型表面 15, 35 母型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定粒子と樹脂粒子との何れか一方の粒
   子の表面に、当該粒子より小さい粒径の他方の粒子を被
   覆して形成された粒子・樹脂複合粉体を用いて構成され
   たことを特徴とする反応樹脂成形型。
2. 【請求項２】 所定粒子と樹脂粒子との何れか一方の粒
   子の表面に当該粒子より小さい粒径の他方の粒子を被覆
   して形成された粒子・樹脂複合粉体を、母型の周囲に充
   填して突き固めた後、母型を取外しあるいは取り外さな
   いまま、加熱のみあるいは加熱及び加圧を行うことによ
   り、樹脂粒子を互いに融着させて賦形することを特徴と
   する反応樹脂成形型の製造方法。
3. 【請求項３】 樹脂粒子の表面に、当該粒子より小さい
   粒径のセメント粒子を被覆して形成された粒子・樹脂複
   合粉体に水を加えて後、母型の周囲に充填して突き固
   め、次いで、母型を取外しあるいは取り外さないまま、
   賦形することを特徴とする反応樹脂成形型の製造方法。