KR860000579B1 - 반응 사출 성형법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반응 사출 성형법

제1도는 본 발명의 태양에 의한 반응사출 성형법을 나타낸 개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 몰드 2 : 가스 트랩

3 : 밸브 4 : 혼합 헤드

5 : 캐비티 11, 12, 13, 14 : 파이프

본 발명의 반응 사출 성형법에 관한 것이다.

반응 사출 성형법은 반응성이 높은 액상 출발물질을 몰드에 사출시키고 몰드 내에서 중합, 성형을 달성시키는 방법이다. 이러한 반응 사출 성형법에 있어서는, 적어도 두 종류 이상의 반응성이 높은 액상 출발물질은 혼합 헤드내에서 접촉, 혼합시킨 다음에 몰드에 사출시킨다. 그렇지만, 출발 물질이 접촉, 혼합될시, 기포가 들어가기 때문에 최종 성형제품 내부에 기포가 존재하게 된다. 또한 액상 출발 물질이 몰드내에서 중합, 성형되기 때문에 중합시 밀도가 변하게 되거나 중합 반응이 불균일하게 진행되어 최종 성형제품의 표면이 부드럽지 못하며 쉽게 분해되기 쉬운 결과를 낳게 된다.

본 발명의 목적은, 출발물질을 불활성 가스를 사용하여 내압을 0.5-20kg/㎠.G로 유지시킨 몰드 내에 사출시키고, 몰드의 내압을 출발물질의 중합성형이 완결될 때까지 출발물질의 사출에 의해 증가된 압력보다 높은 수준으로 유지시킴을 특징으로 하여, 종래의 반응 사출 성형법에서 일어나는 제반 문제점을 해결한 새로운 반응 사출 성형법을 제공하는데 있다.

또한 이러한 본 발명의 방법에 따라, 기포가 거의 없으며 표면이 매우 부드러운 성형 제품을 제공할 수 있다.

본 발명은 나일론, 불포활 폴리에스테르, 에폭시 수지 및 폴리우레탄의 반응 사출 성형에 응결할 수 있다. 특히 본 발명의 반응 사출성형법은 ω-락탐을 이용한 나일론 성형 제품을 제조하는데 적합하다.

본 발명의 특별한 태양으로서 ω-락탐의 반응 사출성형에 관한 내용을 상술하면 다음과 같다.

중합 반응에 사용할 ω-락탐으로서는 r-부티로락탐, δ-바레토락탐, ε-카프로락탐, ω-에난토락탐, ω-카프릴락탐, ω-운데카노락탐 및 ω-라우릴락탐을 들 수 있는데, 이러한 ω-락탐은 그 자체만을 사용할 수 있거나 그들의 둘 또는 그 이상의 혼합물의 형태로 사용할 수 있다.

알칼리 촉매로서는 공지의 ω-락탐의 알칼리 중합에 사용된 모든 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들명, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속; 이들의 하이드라이드, 옥사이드, 하이드록사이드, 알킬화 생성물, 알콕사이드 및 그리그나드 화합물; 나타륨 나프탈렌; 및 상술한 바와 같은 금속 또는 금속 화합물과 ω-락탐과의 반응 생성물(예; ω-락탐의 나트륨 및 칼륨염)등을 사용할 수 있다. 일반적으로 사용할 알칼리 촉매의 양은 ω-락탐을 기준으로 하여 0.05-10몰%가 바람직한데, 더욱 바람직하게는 0.2-5몰%이다.

또한 공지의 알칼리 중합법에서 사용한 모든 조촉매를 본 발명에 사용할 수 있다. 이들의 예로는, N-아실 락탐, 유기 이소시아네이트, 산 클로라이드, 산 무수물, 에스테르, 우레아 유도체, 카보디이미드 및 케텐 등을 들 수 있다. 사용할 조촉매의 양은 ω-락탐을 기준으로 하여 0.01-5몰% 이다.

더우기 상기의 조촉매와 조촉매의 작용을 하는 폴리올, 폴리아민 또는 폴리카복실산과의 반응 생성물도 조촉매로 사용할 수 있다. 이들의 예로는 이소시아네이트(예; 헥사메틸렌 디이소시아네트 및 4, 4'-디페닐메탄 디이소시아네이트)와 폴리올(예; 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부타디엔 글리콜, 폴리에스테르 글리콜 및 폴리(ε-카프로락톤)디올), 폴리아민(예; 폴리옥시에틸렌 디아민, 폴리옥시프로필렌디아민 및 아미노-말단 폴리아미드), 또는 폴리에틸렌 하이드록시디글리콜 산 또는 카복실-말단 폴리부타디엔 또는 폴리아미드 등과의 반응생성물 등을 들 수 있다.

아실 락탐(예; 아디폴리 비스-카프로락탐 및 테레프탈로일비스-카프로락탐) 또는 카르바미도락탐(예; 헥사메틸렌-1, 6-비스-카르바미도락탐 및 N-페닐-N'-이소프로필-P-페닐렌-비스-카르바미도락탐)과 상술한 바와 같은 폴리올 또는 폴리아민과의 반응생성물도 또한 들 수 있다. 상술한 바와 같은 반응생성물들을 조촉매로 사용할시, 이들의 양은 ω-락탐을 기준으로 하여 1-60중량%이다.

ω-락탐의 중합은 ω-락탐의 융점과 형성된 폴리아미드 융점과의 범위내의 온도로 수행 한다.

본 발명에 있어서, ω-락탐의 중합은 중합반응을 방해하지 않은, 가소제, 충전제, 섬유, 발포제, 염로, 안료 또는 안정제(예 : 산화방지제)의 존재하에 수행할 수 있다. 가소제로서는 N-알킬 피롤리돈 또는 디알킬이미다졸리논이 바람직하며 ω-락탐을 기준으로 하여 2-25중량%를 사용한다. 충전제로서는 칼슘 카보네이트, 올라스토나이트, 카올린, 그래피트, 석고, 장석, 운모, 석면, 카본블랙 및 몰리브덴 디설파이드 등이 있으며, 섬유로서는 유리 섬유(예 분말 유리), 흑연 섬유, 섬유상 마그네슘 화합물, 칼륨 티타네이트 섬유, 광물섬유, 보론 섬유 및 강철 섬유 등이 있다.

충전제 또는 섬유는 ω-락탐을 기준으로 하여 2-50중량%를 사용할 수 있다. 발포제로서는 벤젠, 톨루엔 및 크실렌을 사용함이 바람직하며, ω-락탐을 기준으로 하여 1-15중량%를 사용한다.

본 발명을 본 발명의 한 태양을 나타내는 도면에 따라 상술하면 다음과 같다.

출발물질을 사출시키기 전에, 질소 가스와 같은 불활성 가스를 파이프 11, 가스 트랩 2 및 파이프 12를 통하여 몰드의 내압이 0.5-20kg/㎠.G, 바람직하게는 1-10kg/㎠.G가 되도록 몰드에 주입시킨다. 만일 몰드내의 내압이 0.5kg/㎠.G 이하일 때는 최종 성형제품에 기포가 함유하게 된다. 비록 몰드 1의 내압이 20kg/㎠.G를 초과할지라도, 목적하는 바의 효과를 달성할 수는 있지만, 몰드의 제조원가가 증가하고 여러 산업적인 면에서의 단점이 발생하게 된다.

알칼리 촉매를 함유하고 있는 용융된 ω-락탐과 조촉매를 함유하고 있는 용융된 ω-락탐은 각각 파이프 13과 14를 통하여 혼합 헤드 14로 공급하는데, 여기서 이들은 서로 혼합된다. 그리고 혼합물을 중합온도로 미리 가열된 몰드 1의 캐비티 5로 사출시킨다. 이때 몰드의 하부에 위치한 개공을 통하여 캐비티 내로 출발물질을 사출시키는 것이 바람직하다. 한편 바람직한 방법은 아니지만 알칼리촉매와 조촉매를 용융된 ω-락탐에 결합시킨 다음, 이 혼합물을 캐비티 5 내로 즉시 사출시키는 방법을 채택할 수 있다. ω-락탐의 중합 성형은 캐비티 5 내에서 완성된다.

몰드 1의 내압은 출발 물질을 캐비티 5 내로 사출시킨으로써 증가하게 되지만, 캐비티 5는 파이프 12를 통해 가스 트랩 2와 연결되어 있기 때문에 몰드 1의 과도한 내압의 증가가 방지된다. 만일 몰드 1의 내압이 과도하게 증가한다면, 출발물질을 사출시키기 위한 내압을 증가시키기 위해서는 거대한 크기의 사출장치를 사용함이 필요로 하게 되는데, 이렇게 하게 되면 산업적으로 여러 단점이 뒤따르게 된다. 가스 트랩 2의 내부 용적은 개비티 5의 내부 용적보다 적어도 3배의 크기로 함이 바람직하다. 가스 트랩 대신에, 압력이 일정한 수준에 도달할시 작동시킬 안전 밸브를 파이프 11과 12 사이에 부착시킬 수 있다.

내부에 기포가 없으며 표면이 부드러운 나일론 성형 제품을 얻기 위해서는 출발물질의 중합성형이 완결될 때까지 몰드 1의 내압을 출발물질을 함유한 ω-락탐을 사출시킴으로써 증가된 압력보다 높은 수준으로 유지해야 한다. 몰드의 내부에 주어진 압력의 상한선은 최종 성형 제품의 형상에 따라 변하지만, 보통 50kg/㎠.G이다. 몰드 1의 압력을 출발물질을 사출시킴으로써 증가된 압력보다 높은 수준으로 유지시키는 것은 출발 물질을 캐비티 5 내로 사출시킨 후에 밸브 3을 개방시켜 목적하는 바의 압력이 얻어질 때까지 파이프 11로부터 압축 불활성 가스를 도입시킴으로써 달성할 수 있다.

ω-락탐의 중합 성형이 완료된 후에는 몰드 1에서 나일론 성형 제품을 분리시킨다.

본 발명을 실시예와 비교 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서는 도면에 나타난 장치를 사용하였다.

[실시예 1]

다음 조성을 갖는 두 성분을 제조하고 110℃로 유지한다.

성분 A : ε-카프로락탐-500g

나트륨 카프로락탐-9.6g

성분 B : ε-카프로락탐-300g

헥사메틸렌 디이소시아네이트-21g

폴리옥시프로필렌 디아민-200g

(Jefferson Chemicol Co. 제품으로서 Jeffomine D 200).

가스 트랩 2(내부 용량 약 2000cc)와 파이프 11의 중간에 위치한 밸브 3으 개방시켜 질소가스가 통하게 함으로써 145℃로 예열된 몰드 1(내부 용량 700cc)의 내압을 1kg/㎠.G.까지 증가시킨 다음 밸브를 닫는다. 그리고는 성분 A와 B를 각각 350cc씩 몰드의 하부에 부착되어 있는 혼합 헤드 4로 계량 공급하고(혼합헤드 4에서 각 성분들은 약 30kg/㎠.G의 압력하에 서로 접촉, 혼합된다), 형성된 혼합물을 몰드 1 내부로 사출시킨다. 이렇게 혼합물을 사출시킴으로써 몰드 1의 내압은 약 1.6kg/㎠.G까지 상승하게 된다.

다음에는 밸브 3을 개방시켜 질소가스가 통하게 함으로써 몰드 1의 내압 2kg/㎠.G.까지 상승시킨 후 밸브 3을 닫는다. 성형 작업이 완성될 때까지는 몰드 1의 내압을 약 2kg/㎠.G로 유지시킨다.

약 5분 경과 후, 완성된 성형제품을 몰드 1에서 꺼낸다.

이렇게 하여 얻어진 성형제품은 그의 내부에 어떠한 기포도 존재하지 않고 그의 표면 또한 매우 부드러웠다.

[비교 실시예 1]

출발물질을 사출시키기 전에 몰드 1의 내부에 압력을 가하지 않고 실시예 1의 절차를 반복한다.

이렇게 하여 얻은 성형 제품에는 그 내부에 수 많은 기포가 함유되어 있었으며 표면이 우둘투둘하고 표면 촉감도 좋지 못하였다.

[실시예 2]

다음과 같은 조성을 갖는 두 성분을 제조하고 110℃로 유지시킨다.

성분 A : ε-카프로락탐-500g

나트륨 카프로락탐-9.6g

분쇄된 유리 섬유-100g

(Unitica UM Glass Co. 제품으로서 Short Fiber Es 25T).

성분 B : ε-카프로락탐-300g

4, 4'-디페닐메탄-비스카바미도

카프로락탐-59.5g

폴리옥시프로필렌 디아민-200g

분쇄된 유리 섬유-100g

(Short Fiber ES 25T)

출발물질을 사출시키기 전에 몰드 1의 내압을 3kg/㎠.G로 유지하고 출발물질을 사출시킨 후 몰드 1의 내압을 5kg/㎠.G로 유지하고 실시예 1의 절차를 반복한다. 이렇게 하여 얻은 성형 제품에는 그 내부에 어떠한 기포도 없었으며 그의 표면도 매우 부드러웠다.

Claims (6)

1. 반응 사출 성형법에 의하여 성형 제품을 제조하는 방법에 있어서, 출발 물질을, 불활성 가스를 사용하여 내압을 0.5 내지 20kg/㎠.G로 유지시킨 몰드 내에 사출시키고, 출발 물질의 중합 성형이 완결될 때까지 몰드의 내압을 출발물질의 사출에 의해 증가된 압력보다 높은 수준으로 유지시킴을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 출발물질을 사출시킬 몰드의 내압을 1 내지 10kg/㎠.G로 유지시키는 방법.
3. 제1항에 있어서, 출발물질이 ω-락탐으로 이루어진 방법.
4. 제1항에 있어서, 출발물질이 ω-락탐; 알칼리 촉매 0.05 내지 10몰%(ω-락탐을 기준) 및 N-아실락탐, 유기 이소시아네이트, 산 클로라이드, 산 무수물, 에스테르, 우레아 유도체, 키보디이미드 및 케텐중에서 선택된 조촉매 0.01 내지 5몰%(ω-락탐을 기준) 또는 상기의 조촉매와 폴리올, 폴리아민 또는 폴리카복실산과의 반응생성물 중에서 선택된 조촉매 1 내지 60중량%(ω-락탐을 기준)와의 혼합물인 방법.
5. 제3항에 있어서, ω-락탐의 중합성형을 ω-락탐의 융점 이상, 형성된 폴리아미드의 융점 이하에서 수행하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 중합 성형시 몰드의 내압을 50kg/㎠.G 이하의 수준으로 유지시키는 방법.

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