(57)【要約】【課題】金型内部の重合性ラクタム液の温度が加圧部材を伝って外部へ逃げ出すことがなく、原料の温度低下を招かないようにし、温度の低下が原因である結晶化の不均一をなくし、白結晶を生じたりする問題を防止する。【解決手段】重合性ラクタム液を金型１内に注型し、加圧部材２４を開口に挿入するとともに加圧・加熱して重合するポリアミド樹脂成形体の製造方法において、加圧部材２４は型内で重合性ラクタムに接する下部２４ｂと型外の上部２４ａとの間に断熱部２６を設けた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質上無水のラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合性ラクタム液を型内に注型し、加圧部材を開口に挿入するとともに加圧・加熱して重合するポリアミド樹脂成形体の製造方法において、加圧部材は型内で重合性ラクタムに接する下部と型外の上部との間に断熱部を設けたことを特徴とするポリアミド樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
加圧部材の上部と下部との間の内部に空洞を設けた請求項１記載のポリアミド樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
加圧部材の上部と下部との間に断熱材を介在させた請求項１記載のポリアミド樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
断熱材がポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストから選ばれてなる少なくとも一つの素材である請求項３記載のポリアミド樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
実質上無水のラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合性ラクタム液を注型する型と、該型に挿入して重合性ラクタム液を加圧するための加圧部材を有するポリアミド樹脂成形体の製造装置において、加圧部材は型内で重合性ラクタムに接する下部と型外の上部との間に断熱部を設けたことを特徴とするポリアミド樹脂成形体の製造装置。
【請求項６】
加圧部材の上部と下部との間の内部に空洞を設けた請求項５記載のポリアミド樹脂成形体の製造装置。
【請求項７】
加圧部材の上部と下部との間に断熱材を介在させた請求項５記載のポリアミド樹脂成形体の製造装置。
【請求項８】
断熱材がポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストから選ばれてなる少なくとも一つの素材である請求項７〜８記載のポリアミド樹脂成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無水のラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合性ラクタム液を型内に注型して加圧状態で重合させることによってポリアミド樹脂成形体を製造する製造方法及び製造装置において、特に棒状体を成形する際に温度低下によるポリアミド樹脂の結晶化の不均一をなくし外観不良をなくすことができる製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミド樹脂成形体は、軽量化や無給油運転や静音化等を目的として金属製ギア、ローラ、車輪などの代替品としてしばしば用いられており、丸棒などの棒状体が成形される。その製造方法としては、例えば特許文献１に記載するように金型内に無水ラクタムに重合触媒と重合開始剤を加えた重合性ラクタム液を注型して、加熱することによって重合させて所望の成形体を得る方法がある。
【０００３】
しかし、このような方法で成形する場合に、成形体の頂部が重合収縮によりひけを生じてしまうことがあり、ひけの生じた部分は不良となるために除去しなければならず原料のロスとなっていた。また、成形体の中心部においてボイドを生じる問題もあった。
【０００４】
そこで、ひけやボイドの問題を解消するために特許文献２に示すように重合中に加圧部材により加圧ながら重合を行うといった技術がある。加圧しながら重合そして成形を行うことで重合収縮によるひけやボイドの発生を防止することができ、不良の少ない成形品を得ることができるようになった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３７２６６号公報
【特許文献２】特開昭６４−１６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ひけやボイドといった問題は発生しにくくなったが、成形品の頂部において白い米粒状の白結晶の発生が見られる場合があり、その部分が外観不良となってしまうという問題があった。
【０００７】
その白結晶が発生する原因としては、原料である重合性ラクタム液を注型して重合時にラクタム液と接する加圧部材の温度が低下することにより、重合時の結晶化が不均一になってしまうことが考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は加圧部材が温度低下になることを防止することによって、重合時の結晶化の不均一を解消し、加圧部材が接する成形体の頂部付近において白結晶が発生するといった不具合が発声するのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上のような課題を解決するために本発明の請求項１では、実質上無水のラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合性ラクタム液を型内に注型し、加圧部材を開口に挿入するとともに加圧・加熱して重合するポリアミド樹脂成形体の製造方法において、加圧部材は型内で重合性ラクタムに接する下部と型外の上部との間に断熱部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２では、加圧部材の上部と下部との間の内部に空洞を設けたポリアミド樹脂成形体の製造方法としている。
【００１１】
請求項３では、加圧部材の上部と下部との間に断熱材を介在させたポリアミド樹脂成形体の製造方法としている。
【００１２】
請求項４では、断熱材がポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストから選ばれてなる少なくとも一つの素材であるポリアミド樹脂成形体の製造方法としている。
【００１３】
請求項５では、実質上無水のラクタムに少なくともアニオン重合触媒とアニオン重合開始剤とを加えた重合性ラクタム液を注型する型と、該型に挿入して重合性ラクタム液を加圧するための加圧部材を有するポリアミド樹脂成形体の製造装置において、加圧部材は型内で重合性ラクタムに接する下部と型外の上部との間に断熱部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６では、加圧部材の上部と下部との間の内部に空洞を設けたポリアミド樹脂成形体の製造装置としている。
【００１５】
請求項７では、加圧部材の上部と下部との間に断熱材を介在させたポリアミド樹脂成形体の製造装置としている。
【００１６】
請求項８では、断熱材がポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストから選ばれてなる少なくとも一つの素材であるポリアミド樹脂成形体の製造装置としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１及び６では、加圧部材の上部と下部との間に断熱部を設けたものとしていることから、金型内部の重合性ラクタム液の温度が加圧部材を伝って外部へ逃げ出すことがなく、原料の温度低下を招くことがないので、温度の低下が原因である結晶化の不均一をなくすことができ、白結晶を生じたりする問題を解決することができる。
【００１８】
請求項２及び７では、加圧部材に設ける断熱部は加圧部材の内部に設けた空洞部としており、該空洞部によって熱が加圧部材を伝って外部に逃げるのを防止することができる。
【００１９】
請求項３及び８では、加圧部材の上部と下部との間に断熱材を介在させたものとしていることから、該断熱材により熱伝導が遮られ型内の原料の温度低下を防止することができる。
【００２０】
請求項４及び９では、断熱材の素材がポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストであると限定している。耐熱性に優れた素材であり、加圧部材の温度が上昇しても融け出したりすることがなく、断熱の効果を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び図２は本発明に係るポリアミド樹脂成形体の製造方法に用いられる製造装置の正面図及び側面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は筒状金型と移動可能な原料押圧部の組合せ状態を示す図であり、図５は注型ポリアミド樹脂成形体を筒状金型から脱型するときの製造装置の側面図であり、図６は加圧部材の正面図であり、図７は図４のＣ部拡大図である。
【００２２】
本発明のポリアミド樹脂成形体の製造方法にて得られる成形体の形状は限定されるものではないが、断面が円形の丸棒や正方形、長方形の角柱などの棒状体などが挙げられる。
【００２３】
図１のように筒状の金型１と筒状金型１内に注入される重合性ラクタム液を重合中に常時加圧する原料押圧部２、そして重合完了後にポリアミド樹脂成形体を筒状金型から容易に取り出せるように金型を上昇させる金型移動部３から構成されている。
【００２４】
まず、上記筒状金型１は上端部に重合性ラクタム液を注入する原料注型口１１を持った平板状の支持板１２と重合性ラクタム液を重合成形する細長い筒状のキャビティ１３を有し、他方下端部には重合反応したポリアミド樹脂成形体の抜き取り口となる開閉可能な底蓋１４を装着している。また、重合性ラクタム液の重合を促進させるために上記キャビティ１３の外周部には熱媒体導入部１５があり、金型温度を一定に保持するようになっている。
【００２５】
上記熱媒体導入部１５には通常スチームあるいはオイル等の熱媒体を導入して循環させることが好ましく、熱媒体の導入口１６及び排出口１７がある。
【００２６】
本発明において用いる筒状金型１の材質は通常注型して得られるポリアミド樹脂成形体を製造する際に用いるアルミニウム、鉄などの熱伝導率の良い金属が適切である。但し、銅の合金はラクタムのアニオン重合を妨害するのでラクタムと接触する部分に使用すべきではない。また、上記金型のキャビティ１３の内面には特別に離型剤をコーティングする必要はないが、取り出し性をよくするために製品表面を平滑に成形するためにできる限り平滑に仕上げをし、更にメッキ処理をすることが望ましい。
【００２７】
また、原料押圧部２は前記筒状金型１の支持板１２の上方に配置されているが、これを構成しているシリンダー２２は支持板１２上に固定された支持台２３の上面に固着され、更に筒状金型１のキャビティ１３の入り口付近へ嵌入される加圧部材２４が上記シリンダー２２のロッド２５に取り外しできるように固着されている。従って、該シリンダー２２の作動によって加圧部材２４は上記キャビティ１３の入り口を上下方向に移動し、キャビティ１３内に注入した重合性ラクタム液が重合反応している間、該ラクタム液を常時加圧するようになっている。
【００２８】
このような製造装置を用いてポリアミド樹脂成形体を加圧成形することができるが、加圧部材にて加圧する過程において従来は加圧部材を伝って熱が逃げてしまい、結晶化が不均一になってしまい成形体の上部付近において米粒状の白結晶が生じる問題があった。そこで本発明では図６に示すように加圧部材２４の型外に位置する上部２４ａと原料に接する下部２４ｂとの間に断熱部２６を設けることによって熱が逃げないようにして、結晶化が均一になるようにし、白結晶などの不具合が生じるのを防止している。
【００２９】
加圧部材２４はアルミニウムやアルミニウム合金などからなることが好ましい。断熱部２６としては加圧部材の内部に空洞部２６ａを設けることによって断熱部２６としたり、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、アスベストなどからなる断熱材２６ｂを仕切りとして配置することによって断熱部２６として熱を遮断したりしている。もちろん両方を併用することも加納である。
【００３０】
加圧部材２４はアルミニウムやアルミニウム合金、鉄などからなっており、空洞部を設けて断熱部２６とする場合には、肉厚を５〜１０ｍｍとすることが好ましい。５ｍｍ未満であると十分な機械的強度を確保することができなくなるので好ましくない。また、断熱材を仕切りとして配置する場合には、５〜１５ｍｍの厚みとすることが好ましい。５ｍｍ未満であると十分な断熱効果を得ることができず、１５ｍｍを超えても結晶化を不均一にするのを防止する効果としてはあまり変わらない。
【００３１】
上記加圧部材２４は本実施例の場合には円筒形の棒状体であり、特に注入したラクタム液と接する先端部は図７に示すように円錐形のくぼみ部２７とこのくぼみ部２７に連通した少なくとも一つの溝部２８を有し、該くぼみ部２７は成形体頂部の未反応物及びひけを阻止し、溝部２８で該くぼみ部２７の空気を外部へ排出している。更に、この先端部付近に嵌入されたリング状のシーリング材２９はラクタム液が金型外部へ流出するのを防止している。更に、本発明に係る製造装置を構成している金型移動部３においては、基板３１に固定された相対向する一対の垂直フレーム３２と該垂直フレーム３２の頂部に固定された水平フレーム３３が配置され、また、ガイド棒３４が垂直フレーム３２の中間部に位置し、水平フレーム３３に取り付けられている。
【００３２】
このガイド棒３４に挿入されたブラケット３５はその一端が筒状金型の支持板１２に、他端が垂直フレーム３２の側壁に取り付けられたシリンダー３６のロッドに固定され、また該ガイド棒３４に挿入されたブラケット３５はその一端が筒状金型の支持板１２に、他端が垂直フレーム３２の側壁に取り付けられたシリンダー３６のロッドに固定され、また該ガイド棒３４に挿入された下位のブラケットは筒状金型１のほぼ中央部を固定している。
【００３３】
従って、上記シリンダー３６を作動させると図５に示されるように筒状金型１とこれに連結した加圧部材１４は上方へ移動する。これによって筒状金型１の底蓋１４が開けやすくなり、注型ポリアミド成形体の脱型を容易にしている。
【００３４】
次に、本発明に係る注型ポリアミド成形体を成形する方法について説明する。まず、筒状金型１を最下位の位置に設置して、該金型の熱媒体導入部１５にスチームを導入して金型温度１３０℃〜１５０℃に保持した後、所定の配合からなる液温１３０℃程度のε−カプロラクタムを原料注型口１１よりキャビティ１３内へ注入する。この場合、加圧部材２４は原料注型口１１よりやや上方に位置している。
【００３５】
その後、原料押圧部２を作動させて加圧部材２４を下降させてラクタム液と接触させると同時に、約１２０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で加圧し、その後ラクタム液の重合及び結晶化によって長さ方向の収縮が発生するが、この収縮速度を下回らない速度で連続的に加圧する。加圧時間が約２０〜２５分になるとほぼ重合が完了する。
【００３６】
その後金型移動部３を作動させるが、この場合シリンダー３６の作動によって筒状金型１を所定の高さまで上昇させる。この場合、該金型の温度を１３０〜１５０℃に保持する。これにより、筒状金型の底蓋１４を開放し、続いて上記加圧部材２４を下降させることによって注型ポリアミド成形体の一部を金型より露出させた後、リング体を成形体に嵌め込んで締め付けた後、該成形体の頂部と加圧部材２４の離型を行って該成形体を筒状金型から抜き出す。
【実施例１】
【００３７】
上部と下部をアスベストからなる断熱材で仕切るとともに内部に空洞部を設けたアルミニウム製の加圧部材を用いた１５５℃余熱の加圧成形用蒸気ジャケット付き金型（内寸：内径５３ｍｍ×長さ１２２０ｍｍ、金型余熱時加圧部材は金型内部に挿入した状態で余熱）に、熱溶融させたε−カプロラクタムに水素化ナトリウム及びイソシアネートを添加した原料液を注型し、加圧部材で面圧２０ＭＰａをかけてφ５０ｍｍ×１０００ｍｍのポリアミド樹脂製丸棒を成形（アニオン重合）した。
【００３８】
加圧部材の余熱時間を５分として、加圧部材先端の温度及び米粒状の白結晶の発生深さを測定した。その結果を表１に示す。
【実施例２】
【００３９】
加圧部材の余熱時間を１０分とした以外は実施例１とまったく同様にしてポリアミド樹脂製丸棒を成形し、加圧部材先端の温度及び米粒状の白結晶の発生深さを測定した。その結果を表１に示す。
【実施例３】
【００４０】
加圧部材の余熱時間を１５分とした以外は実施例１とまったく同様にしてポリアミド樹脂製丸棒を成形し、加圧部材先端の温度及び米粒状の白結晶の発生深さを測定した。その結果を表１に示す。
【比較例１】
【００４１】
加圧部材として断熱材の仕切り及び空洞部を設けていないものを用いた以外は実施例３と同じ条件でポリアミド樹脂製丸棒を成形し、加圧部材先端の温度及び米粒状の白結晶の発生深さを測定した。その結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表1の結果から実施例１〜３においては米粒状白結晶の発生深さが最も大きい実施例１でも８ｍｍの寸法におさまっているのに対して、断熱材の仕切り及び空洞部も設けていない比較例１では２０ｍｍの範囲にまで米粒状白結晶が発生しており、本発明の効果を確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、重合性ラクタム液を金型内で重合させて成形を行う注型ポリアミド樹脂成形体の製造に関して、重合収縮によるひけを防止するために重合中に加圧部材で加圧しながら成形する方法で、加圧部材から熱が逃げるのを防止し、成形体の結晶化の不均一による不良の発生を解消したポリアミド樹脂成形体の製造方法及び製造装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る注型ポリアミド樹脂成形体の製造装置の正面図である。
【図２】製造装置の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】筒状金型と原料押圧部の組合せを示したものである。
【図５】注型ポリアミド樹脂成形体を筒状金型から脱型するときの側面図である。
【図６】図４のＣ部拡大図である。
【図７】加圧部材の構造を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      筒状金型
２      原料押圧部
３      金型移動部
１１    原料注型部
１４    底蓋
２２    シリンダー
２３    支持台
２４    加圧部材
２４ａ  上部
２４ｂ  下部
２６    断熱部
２６ａ  空洞部
２６ｂ  断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005238716.tif 000008
【図６】
2005238716.tif 000009
【図７】
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