JPH07232343A

JPH07232343A - 熱硬化性樹脂の反応射出成形法

Info

Publication number: JPH07232343A
Application number: JP2775294A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Takeuchi; 醇雄武内
Original assignee: Nippo Ltd; Nippo Sangyo Co Ltd
Current assignee: Nippo Ltd; Nippo Sangyo Co Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】大形・肉薄の成形品等を、ＲＩＭ法やＳＲＩ
Ｍ法で成形する場合の、型代も含めて成形装置が極めて
高価、脱気不十分に由来する不良品が生じ易い等の問題
を概ね解消させ得る、熱硬化性樹脂の反応射出成形法を
提供する。【構成】複数種類の樹脂原料を、夫々個別に計量・圧
送してミキシングチャンバー内で混合させたうえ、閉ざ
された成形型内に注入して反応硬化させる方法に於い
て、成形型は上下分割型とし、型壁の一部を可撓性材料
で作り樹脂原料の注入圧により可逆的に膨出変形する様
に構成し、又、大気圧による型締を可能にする型締用真
空回路を型合わせ面に周設し、更に、型壁の適宜に箇所
に成形キャビティ内の残存気体を吸引排除する吸気口を
設けた構成のものを用いる。成形型には、型壁の温度を
経時変化させる型温調節手段を付設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数種類の液状の樹脂
原料を、夫々個別に計量・圧送してミキングチャンバー
に送り込み、混合された樹脂原料を閉ざされた成形型内
に注入して反応硬化させる、熱硬化性樹脂の反応射出成
形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱硬化性樹脂の反応射出成形法の代表例
としては、ポリウレタン樹脂の反応射出成形法（ＲＩＭ
成形法）が周知である。又、このＲＩＭ法で作られる
成形品の強度を増す為に、成形キャビティ内に予めガラ
ス繊維等の繊維質強化材を配設したうえ、樹脂原料を注
入するＳＲＩＭ成形法も行われている。そして、ＲＩＭ
成形法に適した新タイプの樹脂原料として、ナフサの分
解生成物であるＣ⁵留分中に１０数％含まれるジシクロ
ペンタジエン（ＤＣＰＤ）が台頭しつつある。このＤＣ
ＰＤ系の熱硬化性樹脂は、ＤＣＰＤに反応触媒を配合し
たＡ液と、ＤＣＰＤに促進剤を配合したＢ液とを、ミキ
シングチャンバー内で混合したうえ成形型に注入し、型
内で重合させることによって生成する。ＤＣＰＤを樹脂
原料とするＲＩＭ成形法の特徴は、約８０℃程度に加熱
すると重合反応が極めて迅速に進行するので、脱型迄の
所要時間が１〜２分と従来技術に比べて著しく短縮出来
ること、Ａ，Ｂ両液の混合比が所定の値から５〜１０％
程度ずれても、製品の物性にあまり影響が現れないこ
と、繊維質強化材が無くてもＡＢＳ樹脂並みの物性が得
られること等である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】処で、ＲＩＭ成形法に
よって作られる成形品は、例えば、車両のボデーパネル
とか機器類のハウジング等の様に、比較的大形で肉厚が
薄く、生産ロット数が少ないものが多い。と言うのは、
熱可塑性樹脂を成形する量産向きの射出成形機は、射出
圧が極めて高いので型代を含む成形装置が高価に過ぎる
し、熱可塑性樹脂では所要の構造強度が得られない場合
も多いからである。その点で、かなり低い圧力で注入出
来るＲＩＭ成形法によれば、安価・軽量な成形型で足り
る様になる。然し、薄肉の大形品や複雑な形状品を成形
する場合には、狭い成形キャビティ内での流通抵抗が増
すので、殊に、繊維質補強材を配設した場合には、型内
への樹脂原料の注入圧を３〜７Ｋｇ／ｃｍ²に保つ必要
があり、ＲＩＭ成形法であっても、成形型は、剛性と耐
久性を備えたアルミ型や電鋳型等の高価なものが必要に
なる。又、従来技術では、成形キャビティ内の残存気体
を型外に排除する為に、型合わせ面に設けた脱気口が常
に型の最上部に位置する様に、重い成形型を回転させる
機構が必要であった。この残存気体には、空気の他に、
樹脂原料のタンク内に封入した酸化防止用のＮ²ガス
や、樹脂原料の吸湿水に由来する水蒸気も含まれてお
り、此等を成形キャビティ２から完全に排除しないと、
成形品に欠損部分やボイドが生じることになる。残存気
体の排除は、ＤＣＰＤの様に硬化反応が極めて迅速に進
行する樹脂原料の場合には特に重要になる。そこで、本
発明の目的は、殊に、大形・薄肉品や形状が複雑な物品
を、ＲＩＭ成形法やＳＲＩＭ成形法に準ずる方法で成形
する場合の難点である、型代も含めて成形装置が極めて
高価、脱気不十分に由来する不良品が生じ易い等の問題
を概ね解消させ得る、熱硬化性樹脂の反応射出成形法を
提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
の本発明よる熱硬化性樹脂の反応射出成形法は、互いに
反応する複数種類の樹脂原料を、夫々個別に計量・圧送
してミキシングチャンバーに送り込み、混合された樹脂
原料を閉ざされた成形型内に注入して反応硬化させる方
法に於いて、上型と下型とから成る前記成形型は、樹脂
原料の注入圧によって成形キャビティの容積を一次的に
拡張させる為に、型壁の一部を可撓性材料で構成し、大
気圧による型締を可能にする為に、型合わせ面には型締
用真空回路を周設し、成形キャビティ内の残存気体を吸
引排除する為に、型壁の適宜の箇所に吸気口を設けたも
のを用いる方法を採用した。そして、成形型には、型壁
の温度を、成形工程の進行に伴って経時変化させる型温
調節手段を付設するとよい。

【０００５】

【作用】上型と下型とから成る成形型は、必要に応じて
成形キャビティ内に繊維質補強材を配設したうえ、型を
閉ざし、型合わせ面に設けた型締用真空回路を減圧装置
に接続すると、大気圧によって自然に型締される。そこ
で、複数種類の液状の樹脂原料を、夫々個別に計量・圧
送してミキングチャンバーに送り込み、混合された樹脂
原料を大気圧以下の注入圧で成形キャビティ内に注入す
ると、可撓性材料で作られた型壁部分がこの注入圧によ
って可逆的に膨出変形し、成形キャビティの容積が一次
的に拡張されるので、この低い注入圧でも樹脂原料は確
実に注入される。次いで、型壁の適宜に箇所に設けた吸
気口を減圧装置に接続すれば、拡張された成形キャビテ
ィ内の残存する空気や樹脂原料が同伴したガスや水蒸気
が吸引排除されると共に、型壁の膨出部分が原形に復帰
して成形キャビティ内の全域に亙って樹脂原料が完全に
充満する。そして、樹脂原料の注入から成形品の脱型に
至る成形工程の進行段階で、成形型に付設した型温調節
手段によって型温を経時変化させ、硬化反応速度を制御
すれば、注入中の樹脂原料の粘度は流展に支障を来たさ
ない低さに留められ、注入完了後は迅速に硬化させられ
る。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明をＤＣＰＤ系の熱硬化性樹脂
を素材とし、繊維質補強材で強化した成形品を作る場合
に適用した一実施例に就いて、図面を参照しながら説明
する。本発明による成形法の主要な特徴は成形型の構成
にあるので、先ず、この成形型の構造に就いて図１及び
図５を参照しながら説明する。成形型Ａを構成する下型
１の材料として、この実施例では、日邦産業（株）製
の、アルミニュウム粉末を配合した樹脂用型材（商品名
コアロイ）を使用しており、十分な剛性と耐熱性に加え
て、良好な熱伝導性を備えている。

【０００７】下型１に設けた成形キャビティ２の周縁部
には、ナイフエッジ状に次第に浅くなるエッジ部２ａを
形成している。又、下型１の周縁部の肉厚を増した部分
に木製の周縁補強材３を埋設している。４は下型１の型
合わせ面に周設した型締用真空回路で、所定幅を持った
浅い溝状をなしている。この溝の底面には、角棒状の型
締パッキン５を取付ける２条のパッキン溝５ａ，５ａ
を、所定間隔を隔てて平行状に溝全長に亙って設けてい
る。

【０００８】更に、下型１の型壁には、型壁の温度を成
形工程の進行に伴って経時変化させる型温調節手段を、
成形キャビティ２の底面に臨ませる様にして埋設してい
る。この場合の型温調節手段は、成形キャビティ２の底
面に近接させて配設した電熱ヒーター１４と、電熱ヒー
ター１４の外側に配設されて冷却水を流す通水パイプ１
５とから成る。図示は省いたが、電熱ヒーター１４に
は、発熱量を経時変化させる通電制御回路付設し、又、
通水パイプ１５に流す水の温度及び流量を経時変化させ
る制御装置を設けている。

【０００９】型締パッキン５は、その下端部をパッキン
溝５ａ内に嵌着させた状態で、その上端側は下型１の型
合わせ面から幾分突出させている。６は型締用真空回路
４に連通する様にして下型１に組付けた減圧用配管で、
後述する減圧装置に接続される。７は下型１の型合わせ
面に周設した溝状の成形用真空回路（吸気口）で、型締
用真空回路４の内側に位置し、ピンチオフ８を介して成
形キャビティ２に連通している。ピンチオフ８は、成形
型の大きさや形状に応じて高さを０.１〜０.５ｍｍ、長
さは１０〜６０ｍｍの範囲に設定している。

【００１０】成形型Ａを構成する上型１１は可撓性材料
で作られており、この場合は、耐薬品性ポリエステルに
軟質ポリエステルを２０〜３０％配合した可撓性ポリエ
ステル樹脂と、チョップド・ストランドマットとを素材
としている。上型１１の周縁部には、図５に示した様
に、下型１の周縁部の補強構造と同様の補強構造を設け
ている。

【００１１】この補強周縁部の上側には、吸気用配管１
２を、成形用真空回路７内に連通する様に組付けてい
る。又、上型１１の真ん中に
は、成形キャビティ２内への樹脂原料の注入口１３を設
けている。図中の符号Ｂは樹脂原料、Ｃは繊維質補強
材、Ｄは成形製品である。

【００１２】図６に、成形型Ａを含む成形装置の全体構
成を略示した。３１は成形装置本体で、原料樹脂を貯留
する原料タンク、樹脂原料の定量圧送装置、減圧装置及
びそれ等の制御部等を収め、キャスターにより移動可能
である。３２は成形時に成形型Ａから溢れ出たプラスチ
ック材料を収容するトラップで、その蓋部分には成形型
Ａから伸びる吸引用配管１２の末端と、減圧装置に連な
る吸引配管３３の始端とが連結されている。減圧装置に
連なる型締用の減圧用配管６には、バルブ３４を介在さ
せている。尚、この図の成形型Ａの形状は、図１〜４の
それとは相異させてある。

【００１３】図７は、成形型Ａへの樹脂原料の供給系統
を略解した見取図である。ＤＣＰＤ系の熱硬化性樹脂
は、ＤＣＰＤに反応触媒を配合したＡ液と、ＤＣＰＤに
促進剤を配合したＢ液とを、成形型内に注入する直前に
混合し、成形型Ａ内で重合反応を完結させることによっ
て生成する。そこで、成形装置本体３１内には、樹脂原
料となるＡ液を貯留する原料タンク４１Ａと、Ｂ液を貯
留する原料タンク４１Ｂとが収められている。両原料タ
ンク４１Ａ，４１Ｂ内にはＮ²ガスを封入し、又、Ａ，
Ｂ両液の液温を夫々４０℃内外に保たせている。

【００１４】４２は、与圧されたＡ，Ｂ両液を衝突させ
て混合するミキシングヘッドで、Ａ液及びＢ液の夫々の
導入口ａ及びｂと、成形型Ａの注入口１３に接続する注
入ノズルｃとを備えている。導入口ａと原料タンク４１
Ａ、及び導入口ｂと原料タンク４１Ｂとは、夫々原料配
管４３Ａ及び４３Ｂによって結ばれている。４４Ａ及び
４４Ｂは、原料配管４３Ａ及び４３Ｂに夫々介在させた
計量・吐出ポンプで、その作動制御装置４５によって、
Ａ液とＢ液との夫々の吐出量及び吐出比と、吐出圧とを
任意に設定することが出来る。

【００１５】次に、上記構成の作用を図１〜図４も参照
しながら説明する。先ず、図１に示した様に上型１１を
外した状態で、成形キャビティ２内に、所定量の繊維質
補強材Ｃを配設する。そして、下型１に上型１１を被せ
て、減圧装置を駆動させると共に減圧用配管６に設けた
バルブ３４を開くと、型締用真空回路４内が減圧される
ので、従来技術の様に型締具を使った面倒な型締作業を
行わなくても、上型１１は大気圧により自ずから下型１
に密着されて、型締操作は極めて簡単・迅速に完了す
る。

【００１６】一方、Ａ液及びＢ液の吐出量及び吐出比と
吐出圧とを、作動制御装置４５によって設定する。又、
下型１の型温が、成形工程の進行に伴って、予め試行錯
誤により決定した最適の温度変化プログラムに従って経
時変化する様に、型温調節手段の作動条件を設定して置
く。

【００１７】然る後、ミキシングヘッド４２の注入ノズ
ルｃを注入口１３に連結したうえ、計量・吐出ポンプ４
４Ａ，４４Ｂを駆動させ、３０〜７０Ｋｇ／ｃｍ²に与
圧したＡ液とＢ液とをミキシングへッド４２内で所定の
量比で衝突混合させた後、成形キャビティ２内に充填す
る。この時、成形用真空回路７は大気に連通させる。但
し、材料粘度が極めて高い場合には、注入補助の為、若
干の負圧を掛ける。この充填圧は、注入口１３部分でお
よそ０.９３Ｋｇ／ｃｍ²（約０.９気圧）内外と、従来
技術の３〜７Ｋｇ／ｃｍ²に比べて遥かに低く設定して
いる。

【００１８】ところが、この低い注入圧を受けると、可
撓性材料で作られた上型１１の肉薄部分が、図２に示し
た様に上向きに膨出変形し、成形キャビティ２の容積が
拡張される。その為、低い注入圧でも、樹脂原料Ｂを成
形キャビティ２内に容易に充填することが出来る。この
充填を終えた段階では、成形キャビティ２内の周縁部に
は、図示の様に樹脂原料Ｂの未充填部分が残存する。

【００１９】そこで、注入口１３を図示を省いた栓体で
密封したうえ、成形用真空回路７を減圧装置に接続する
と、上記の未充填空隙の残存気体はエッジ部２ａを通っ
て吸引排除されるので、成形キャビティ２内の樹脂原料
は、繊維質補強材Ｃの繊維間隙をたどって成形キャビテ
ィ２内にあまねく行き渡り、膨出変形した上型１１は図
３に示した様に、その変形復元力により正常な原形に戻
る。又、樹脂原料に伴われて原料タンク４１Ａ，４１Ｂ
から成形キャビティ２内に侵入したＮ²ガスや、樹脂原
料からの蒸発水は、未充填空隙の残存空気と共に、成形
キャビティ２の外に確実に吸引排除される。

【００２０】予め、幾分過剰に充填された樹脂原料は、
この時、トラップ３２内に吸引収容される。その後、上
記減圧状態のままで樹脂原料の硬化を待つが、この注入
及び硬化待ちの間の型温は、樹脂原料が成形キャビティ
２内に流展するのを妨げない程度に於いて次第に昇温さ
せ、充填完了直後に所定の最高温度に達する様に型温調
節手段を働かせる。これによって、樹脂原料の完全硬化
迄に要する時間は、ＤＣＰＤの反応特性により、高々１
〜２分と、従来のＦＲＰ成形法の常識からすれば極端に
短時間で足りる。そして、硬化完了と共に通水パイプ１
５に冷却水が流されて型温は急速に低下する。そこで、
減圧解除して上型１１を取り除けば、気泡が全く又は殆
ど残存しない極めて良好な成形製品Ｅを、図４に示した
様に取り出すことが出来る。

【００２１】上記の成形方法によれば、樹脂原料の注入
圧は大気圧以下で足りるので、成形型Ａも簡素な構造で
足り、従来技術に比べて型製作費の大幅低減と、型軽量
化が達成される。又、型締は型締用真空回路４内を減圧
することにより、大気圧を利用して行うので、従来の型
締具は不要化し、成形キャビティ２内と減圧装置とを結
ぶ配管のバルブの開閉操作だけで足りるので、型締とそ
の解除を極めて能率的に行える。

【００２２】尚、上記各実施例に於いて、細部の構成は
適宜に変更しても、本発明の目的は達成される。例え
ば、樹脂原料は、ＤＣＰＤ系樹脂に限られず、複数種類
の樹脂原料を、所定の配合割合で混合して反応硬化させ
る、周知の様々なタイプの熱硬化性樹脂を使用出来る。
そして、熱硬化性樹脂の種類によっては、成形型Ａを加
熱炉内で間接加熱する等してもよいし、反応熱が多量に
発生する樹脂は加熱が不要になる。又、吸気口は、成形
キャビティ２の形状等によっては、図示した成形用真空
回路７に限られるものではなく、単純な開口部でも足り
る。そして、成形製品の要求特性によっては、ガラス繊
維に代表される各種の繊維質補強材は省いても勿論よ
い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明によって明らかな様に、本発
明による熱硬化性樹脂の反応射出成形法は、以下に列挙
した如き様々の優れた効果を奏する。ａ）樹脂原料の注入圧によって、型壁の可撓性材料で
作られた部分が可逆的に膨出するので、大気圧以下の低
い注入圧でも、樹脂原料を成形キャビティ内に確実に充
填出来る。ｂ）そして、充填完了後に成形キャビティ内の残存空
気や、樹脂原料中に混在された不活性ガスや水蒸気を吸
引排除するので、成形キャビティが極めて狭いか、或は
その形状が複雑であっても、又、成形キャビティ内に予
め繊維質補強材を配設した場合でも、ボイドや欠損部分
の発生による不良品は殆ど生じくなる。ｃ）樹脂原料の充填後に成形キャビティ内の強制排気
を行うので、従来技術の様に、脱気孔を常に成形型の最
上部に位置させる為に、成形型を回転させる等の不経済
な補助機構が不要になる。る。ｄ）型締を大気圧を利用して行い、又、樹脂原料の注
入圧が大気圧以下で足りることにって、安価・軽量な成
形型で足り、型締装置も不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、成形型の構
成を説明した縦断面図である。

【図２】同上、樹脂原料の注入時に成形型の型壁の一部
が膨出した状態を示す縦断面図である。

【図３】同上、注入を終えた成形型の縦断面図である。

【図４】同上、成形品を脱型した状態の縦断面図であ
る。

【図５】同上、成形型の要部の拡大縦断面図である。

【図６】同上、成形型も含めた、成形装置の全体構成の
見取図である。

【図７】同上、成形型Ａへの樹脂原料の供給系統を略解
した見取図である。

【符号の説明】

Ａ成形型Ｂ樹脂原料Ｃ繊維質補強材Ｄ成形製品１下型２成形キャビティ２ａエッジ部３周縁補強材４型締用真空回路５型締パッキン５ａパッキン溝６減圧用配管７成形用真空回路（吸気口）８ピンチオフ１１上型１２吸引用配管１３注入口１４電熱ヒーター（型温調節手段）１５通水パイプ（型温調節手段）３１成形装置本体３２トラップ３３吸引配管３４バルブ４１Ａ，４１Ｂ原料タンク４２ミキシングヘッドａ，ｂ導入口ｃ注入ノズル４３Ａ，４３Ｂ原料配管４４Ａ，４４Ｂ計量・吐出ポンプ４５作動制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 105:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに反応する複数種類の樹脂原料を、
夫々個別に計量・圧送してミキシングチャンバーに送り
込み、混合された樹脂原料を閉ざされた成形型内に注入
して反応硬化させる方法に於いて、上型と下型とから成る前記成形型は、樹脂原料の注入圧により成形キャビティの容積を一次的
に拡張させる為に、型壁の一部を可撓性材料で構成し、大気圧による型締を可能にする為に、型合わせ面には型
締用真空回路を周設し、成形キャビティ内の残存気体を吸引排除する為に、型壁
の適宜の箇所に吸気口を設けたものを用いること特徴と
する熱硬化性樹脂の反応射出成形法。
【請求項２】前記成形型には、型壁の温度を、成形工
程の進行に伴って経時変化させる型温調節手段を付設し
たことを特徴とする請求項１記載の熱硬化性樹脂の反応
射出成形法。