JPH11501267A - 熱硬化性樹脂加圧ゲル化注型品の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、硬化性樹脂組成物を加熱された型に導き、そして加圧下でさらに樹脂を供給して組成物の収縮を補填することにより硬化されたプラスチック成形品を製造する方法であって、型内への導入前もしくは型内への導入のできるだけ直後のいずれか、またはその両方に上記硬化性樹脂組成物を、ゲル化前の型の十分な充填および入口から最も遠い点から型入口の点まで引き続く漸進的ゲルを可能にする温度まで加熱することからなり、そして型の入口部分は型の最終充填箇所の温度と少なくとも同じ高さの温度まで加熱される、上記硬化されたプラスチック成形品を製造する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 熱硬化性樹脂加圧ゲル化注型品の製造 本発明は熱硬化性樹脂での成形品の製造方法に関するものである。 熱硬化性樹脂を用いて物品を成形するための自動加圧ゲル化法（ＡＰＧ）はよ く知られており、そして型中に加圧下で液状硬化性樹脂を供給すること、および 型の外側から供給される加圧された液体が型内の液状樹脂と接触したままであり 、その間に型入口から最も離れた点および／または型入口まで充填される最後の 点から上記樹脂がゲル化または固化するのを確実にすることから実質的に構成さ れる。これを確実にすることにより、加えられた圧力が液体樹脂系上に維持され 、そしてゲル進行がこのパターンを追随し、ボイドや収縮のないすぐれた成形品 は外部加圧源から供給されるさらなるの液体で重合収縮分を補填することにより 得られる。 この方法は複雑形状および単純形状の成形品の両方の製造のための実施におい て同様に十分証明されている。上記方法は非常に低い不良率で高品質の成形品の 長い連続製造時間のために使用され得る。そのような成形品の製造は特許ＥＰ０ ３３３４５６Ｂ１およびＵＳ５０６４５８５に記載されており、そしてこれらに おいて、入口の点で約１２０℃ないし１６０℃の範囲にあり、入口から最も遠い 点で１３０℃ないし１７０℃の範囲にあり、その最も遠い点が常により高温であ り、そして入口地点 での温度より約１０℃高い樹脂入口から最も遠い点での理想的な温度を有するよ うな型セット（型整定）内の温度を有する型を実質的に充填することから構成さ れる。そのような正の温度勾配はこの方法に特に適しているエポキシ／無水物硬 化性組成物からすぐれた成形品を得るために重要であると記載されてきた。温度 は上記のような望ましいゲル化シーケンス（順序）を確実にするために、成形操 作において線状勾配を達成するように選択されている。 しかしながら、資本設備、例えば型およびプレス機の最大限の利用性を達成す るため、ユニットあたりの労働コストを下げるため、そして熱可塑性樹脂射出成 形により製造される同等物またはドウ（プレミックス）もしくはシート成形用コ ンパウンド適合成形型成形品の製造速度に近づくか、またはそれを越すために、 上記成形方法の速度を高めることに対する大きな要望がある。上に引用した特許 において教示される条件は所望タイプの樹脂系を用いてこの製造速度を可能にす るものではない。 プロセスの速度を高めるために、より高い温度が使用され得る。しかしながら 、温度勾配が維持されている公知方法を用いると、樹脂硬化剤系の分解を生じる ので、型のより熱い端部での温度勾配をあまり高めることはできない。 温度勾配を排除するか、または入口地点が入口から最も遠い点に比べより高温 であるように逆転することによ り、成形サイクル時間の短縮が樹脂の分解や所望のゲルシーケンスの変更なしに 達成され得ることを、本発明者等は今見出した。最終的な結果は、入口から最も 遠い点でのあらゆる温度に対し、そして使用されるあらゆる樹脂系に対し、プロ セスの速度が高められるということである。 従って、本発明は、硬化性樹脂組成物を加熱された型に導き、そして加圧下で さらに樹脂を供給して組成物の収縮を補填することにより硬化されたプラスチッ ク成形品を製造する方法であって、型内への導入前もしくは型内への導入のでき るだけ直後のいずれか、またはその両方に上記硬化性樹脂組成物を、ゲル化前の 型の十分な充填および入口から最も遠い点から型入口の点まで引き続く漸進的ゲ ル(progressive gel)を可能にする温度まで加熱することからなり、そして型の 入口部分は型の最終充填箇所の温度と少なくとも同じ高さの温度まで加熱される 、上記硬化されたプラスチック成形品を製造する方法を提供する。 実際に用いられる温度はゲル化の所望のシーケンスが起こることを可能にする あらゆる温度であってよいが、ただし樹脂系自身の分解が起こらない温度とする 必要がある。従って、あらゆる組成物のうち非常に反応性の系、例えば脂肪族ア ミン硬化エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ビニルエステルポリウレタンまたは不 飽和ポリエステルの場合、１００℃−１５０℃またはそれ未満であり、一 方、無水物硬化エポキシ樹脂に対しては２００℃またはそれ以上と高いものであ る。 本発明の方法の実施において、樹脂系は型に入る前または型部材に入った後の いずれかに所望温度まで可及的速やかに加熱され、そして外部供給(external fe ed supply)がなされるべきである。これを行うために、より低温の樹脂外部入口 により近い型温度はできるだけ高く、入口から最も遠い部分と少なくとも同じ高 さにすべきであり、そして、それよりも高くしてもよい。この試みを採用するこ とにより、樹脂系は導入の際に所望のゲル化温度まで可及的速やかに加熱され、 そしてゲル化開始前に達する必要があり、そこからゲルフロント（ゲル前線）が 入口点に向けて漸進する型の最も遠い点または充填終了箇所まで上記樹脂系が進 行する際に、上記温度近傍に保持される。 この試みは、入口の点から型の最も離れた点または充填終了箇所までゼロ温度 勾配か、または負の温度勾配を必要とするので、上記方法に対する全ての過去の 教示と相反する。 表面が明瞭度の高い面を有する成形品を製造するために、この面を与える型の 部分を逆の面を製造する型の部分に比べより高温まで加熱することが必要である と、よく記載され、そして長い間信じられてきた。この成形技術は一般に用いら れ、そして、大型か、または複雑な成形品が製造される場合、および見かけの外 観が非常に重 要である場合に特に用いられる。 一方の型（型の半分）から対応する他方の型（対応する型の半分）まで、型全 体を通じて、個々の半分の型内の温度変化に関係なく、温度の差異がないという 、本発明の迅速型内加熱原理を用いてすぐれた成形品が製造され得ることを、本 発明者等は今見出した。さらに、成形品全体でゼロまたは非常に低い温度差異で の操作、特に成形品の厚さ全体で比較的低い差異での操作により、非常に低いス トレス（応力）レベルが達成されることが見出されている。このことは、ゼロま たは低い全体の型温度差異が実質的に反りがなく、従って応力がない平滑シート を生じる、加圧ゲル化シートの製造により特に明らかにされる。 従って、全体の型温度差異を除外するものではない本発明は、ゼロまたはゼロ に近い相当する半分の型同士の温度差異が使用される場合に高品質の実質的に応 力のない成形品の迅速製造という利点を有する。このことは、型半分の両方が一 定温度である場合に特にそのようであり得、また、型部材の入口近傍でより高温 で、かつ、入口から最も遠い箇所または充填の最終箇所でより低温である場合に 特に当てはまり得る。 本発明の方法は薄いまたは厚い壁（断面）を有する成形品の製造のために使用 され得る。それらはまた、大きい表面積、少なくとも１つの大きな線状寸法また は複雑形状を有する成形品の製造のために特に適している。組 成物は例えば家庭用衛生用品、例としてシンク、浴槽、シャワートレーおよび洗 面器（たらい）、家庭用作業場等の物品製造に使用するためのシートスラブスト ック、タンク等の耐薬品性容器および腐食性液体を扱うポンプ、バルブおよびパ イプ等の部品、および車および他の乗物に使用するための耐衝撃性成形品、およ び電気的適用品の成形に使用され得る。 無水物硬化エポキシ樹脂（無水物で硬化されるエポキシ樹脂）は典型的には、 電気絶縁体および家庭用機器のような種々の物品の成形に使用され、すぐれた製 品が約１０分ないし６０分またはそれ以上に及ぶ工程時間（サイクル時間）でも って得られる。 典型的には、１−２ｃｍの厚さまたはそれ以下の断面の注型品のための慣用的 な成形条件は入口地点で１４０℃−１６０℃、入口から最も遠い箇所で１５０℃ −１７０℃までの型内に設定された温度勾配からなる。そのような条件はエポキ シ無水物組成物を用いて約９−１５分の型内サイクルを与える。これは熱可塑性 樹脂射出成形またはある種の適合部材ドウ成形用コンパウンド（ＤＭＣ）または シート成形用コンパウンド（ＳＭＣ）成形方法ほど速くはない。 高速サイクル加圧ゲル化成形のために本発明の方法を用い、そして従来保持さ れてきた慣行および操作を逆転させることにより、すぐれた成形品が、入口から 充填最終箇所または入口から型の最も遠い箇所への一定または 負の温度勾配を用いて、型充填時間に比べ、より短時間で製造され得ることを、 本発明者等は今驚くべきことに見出した。 例えばＥＰ０３３３４５６Ｂ１において、家庭用シンク製造のためのサイクル 時間は少なくとも１５分間である。実際の時間は製造される製品の大きさに依存 する。しかしながら、本発明の方法と上記ＥＰ明細書に示されたものと同一のエ ポキシ配合物を用いて、本発明者等は１２分未満、しばしば１０分未満の全体の 充填、ゲルおよび脱型サイクルで台所用シンクを製造した。 型のゲル化時間は６分未満、好ましくは４分未満であってよい。 すぐれた型サイクル時間は、１７５℃ないし２００℃の一定温度での型設定ま たは１７０℃−２２０℃、例えば１９０℃−２００℃の入口温度そして１７０− ２００℃、例えば１７５℃の入口最遠点温度とし、分解のない高温での高速ゲル のために設計されたエポキシ無水物系でもって達成され得る。 本発明の方法における使用のための適当なエポキシ樹脂系はＥＰ０５３３４６ ５，ＥＰ０５９９６００およびＥＰ０６０４０８９に記載されている。 従って、従来全く不適当であると考えられていたこれらの方法を採用すること により、本発明者等は、加圧ゲル化成形方法における主要な好結果を達成し、そ して特に類似の大きさおよび成形物品の製造のためのあらゆる 他の方法と競合されるべき型サイクルを減らし得、その場合、課題な壁または塊 （バルク）の厚さによる発熱作用がゲル化シーケンス不規則性を引き起こさない 。 同様の非古典的型温度設定が他の、そしてより反応性の熱硬化性樹脂系に対し て同じ効果を得るために使用され得、その場合より低温範囲がより適当であろう ことは当業者には明らかである。 本発明は以下の実施例により説明される。 実施例１ エポキシ含量５．２モル／ｋｇを有する液体変性ビスフェノールＡエポキシ樹 脂１００部、微粉砕シリカ２５０部、液体無水物硬化剤８４部および潜促進剤を 含有するエポキシ樹脂組成物を用いて台所用シンクが製造される。 ５０℃で混合物は真空下攪拌され、そして次に約５．６リットルの容量を有し 、全体の高さ９００ｍｍ、幅６００ｍｍおよび均一な厚さ０．６ｍｍの形状のキ ャビティを与える２分割鋼製金型の底端部内に１００−２５０ｋＰａの圧力で圧 入される。 型の温度は型の各々半分全体にわたり実質的に１７５℃である。シンクは約６ 分２０秒のサイクル時間で製造される。 実施例２ 平滑シートが実施例１におけるようなエポキシ樹脂組成物を用いて製造される 。型の寸法は７００×５００× ６ｍｍであり、そして圧入温度は５５℃である。型の両半分は１４８℃の入口温 度まで加熱され、そして入口から最遠部の温度は１４６℃である。 平滑シートは５−６分の成形サイルクで得られ、そして１３５℃で３時間の後 硬化サイクルの後、ひずみを示さなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 バッドコック，ウイリアム ウォルター チャールズ イギリス国 シービー11 ４ティーダブリ ュ エセックス サッフロン ウォルデン リトルバリー ノース エンド ２ (72)発明者 ルッチ，マルコ スイス国 4123 アルシュビル クルツェ ランゲベーク ７アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．硬化性樹脂組成物を加熱された型に導き、そして加圧下でさらに樹脂を供給 して組成物の収縮を補填することにより硬化されたプラスチック成形品を製造す る方法であって、型内への導入前もしくは型内への導入のできるだけ直後のいず れか、またはその両方に上記硬化性樹脂組成物を、ゲル化前の型の十分な充填お よび入口から最も遠い点から型入口の点まで引き続く漸進的ゲルを可能にする温 度まで加熱することからなり、そして型の入口部分は型の最終充填箇所の温度と 少なくとも同じ高さの温度まで加熱される、上記硬化されたプラスチック成形品 を製造する方法。 ２．樹脂組成物が型温度まで、または型温度より高く予備加熱された型に導かれ る請求項１記載の方法。 ３．硬化性樹脂組成物がポリエステル、ビニルエステル、アクリル、ウレタンま たはエポキシ樹脂である請求項１または２記載の方法。 ４．硬化性樹脂組成物がエポキシ／無水物系であり、入口箇所の型温度が１７０ ℃−２２０℃であり、そして最終充填箇所の温度が１７０℃−２００℃である請 求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。 ５．入口箇所の温度が１９０℃−２００℃であり、そして最終充填箇所の温度が １７５℃である請求項４記載の方法。 ６．型温度が１７５℃−２００℃の一定温度である請求項４記載の方法。 ７．請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法により製造される硬化された プラスチック成形品。