JP2009286012A

JP2009286012A - ポリアミド樹脂板状成形体の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2009286012A
Application number: JP2008141784A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamamoto; 正明山本
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】成形体の表面のヒケや内部に発生する真空ボイド、金型隙間からの空気の吸い込みによる気泡の発生といった問題をより完全に防止することができるポリアミド樹脂板状成形体の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】重合性ラクタム液を型内に注型して重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、上型２を下型１との間に所定間隔をもって配置することで第１型面３と第２型面４との間にキャビティＣを形成し、第１型面３と第２型面４とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、前記キャビティＣ内の重合性ラクタム液の重合を進行させ重合が十分に進行した時点で上型２にて重合性ラクタム液の加圧を開始し加圧下で更に重合を続け、重合が完了した後、上型２と下型３を分離して成形体を脱型する。
【選択図】図３

Description

本発明は重合性ラクタム液を金型内に注型し、金型内で重合させることにより成形体とするポリアミド樹脂成形体の製造方法及び製造装置に係り、詳しくは板状成形体を板表面のヒケや真空ボイドの発生、空気の吸い込みによる気泡を生じることのないように製造することのできる製造方法及び製造装置を提供する。

注型ポリアミド樹脂成形体の製造方法は、金型を熱風炉で所定の温度になるまで加熱しておき、この金型を炉から取り出して重合性ラクタム液をこれに注入し、再び金型を熱風炉に入れてラクタムを重合している。しかし、この方法によると、成形体は重合過程で内部に気泡を含みやすい欠点があった。通常、重合性ラクタム液をアニオン重合する際、約１５％程度の体積収縮が発生する。この体積収縮が成形体内部に空洞欠陥を発生させる原因の一つになっていた。従来の注型ポリアミド樹脂成形体の製造方法においては、前述のような内部欠陥の発生を少なくすることが技術的に重要な課題となっていた。

このような成形体の内部欠陥を発生させないために、従来では重合性ラクタム液を加圧下で重合する方法が知られている。例えば、特許文献１には重合性ラクタム液が重合することによって粘度が最高に増加した時点でこれを加圧成形する方法が開示されている。

また、特許文献２には重合が進行する温度に保持された金型と重合が進行しない温度に保持された補助容器と断熱的に接続し、この補助容器に重合性ラクタム液を封入するとともにこれを不活性気体によって加圧し、重合性ラクタム液を常時金型に送り込むようにしてポリアミド成形体を加圧成形する方法が開示されている。

特許文献４では板状成形体を製造する金型に重合性ラクタム液を流入させることのできる空洞部を設けて、重合の際のキャビティにおける重合収縮に応じてラクタム液を前記空洞部から補充し底部で発生するボイドや表面のヒケの発生を防止する技術が開示されている。

特公昭４０−１６１５３号公報特公昭３９−２５２０２号公報特開平９−２０１８３２号公報特開２００４−２５５７４７号公報

金型に重合性ラクタム液を注型し、重合が進み始めると、粘度が上昇するとともに重合、結晶化に伴って１５％程度の収縮が起きる。金型の上部においては重合性ラクタム液の液面が下がって表面にヒケが生じたり、キャビティの底部においては減圧状態となり、真空ボイド、金型の隙間からの空気の吸い込みによる気泡、板表面のヒケ（厚み不足）などが発生する。このようなボイド、気泡、ヒケが発生すると所定のサイズの製品が得られず不良となってしまう。重合中に金型でラクタム液を加圧するといった方法を採ることもできるが、サイズの大きな成形体の場合は加圧力がキャビティの底部にまで到達せず、十分な効果を得ることができなかった。

例えば、特許文献４に開示されているような金型を用いて成形を行うことによって、キャビティの底部において発生する重合収縮によるヒケやボイドを幾分緩和することができるが、成形体の大きさが大きくなると前記のような問題を十分に解消することができない、また、気泡はラクタム液中を徐々に上昇して上部から排出されるが、ラクタム液中を板状成形体の長さ分上昇するのにはかなりの時間を要し完全に抜けきらない場合も発生することから、更なる改善が求められるものであった。

そこで本発明では、成形体の表面や底部に限らず全体のヒケやボイドといった問題を解消することができるとともに気泡も発生しにくいポリアミド樹脂板状成形体の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。

以上のような目的を達成するために本発明の請求項１では、実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型を用い、該第１型を第２型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、第１型と第２型を分離して成形体を脱型することを特徴とする。

請求項２では、実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型を用い、該第１型を第２型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間に、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、第１型と第２型を分離して成形体を脱型することを特徴とする。

請求項３では、実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型を用い、該上型を下型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、下型と上型を分離して成形体を脱型することを特徴とする。

請求項４では、実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、凹Ｖ字形状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する凸Ｖ字形状の第２型面を有する上型を用い、該上型を下型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、上型が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、上型と下型を分離して成形体を脱型することを特徴とする。

請求項５では、重合が進行することによる重合収縮の発生に伴って、上型を徐々に下降させてキャビティ内が減圧状態とならないようにしつつ重合を進行させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造方法としている。

請求項６では、上型の自重がＡ、上型を重合性ラクタム液に接触させたときの浮力をＦ、上型の吊り下げ荷重をＷとしたとき、重合前における上型の吊り下げ荷重Ｗ＝Ａ−Ｆとなり、重合が進行することによる重合収縮にともなって吊り下げ荷重Ｗが増加するのを検知し、上型を徐々に下降させてＷの値をＡを超えない範囲内に保ちつつ重合を進行させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造方法としている。

請求項７では、第１型と第２型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型からなり、第２型は少なくとも第１型に離合方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに第２型を離脱させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とする。

請求項８では、第１型と第２型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型からなり、第２型は少なくとも上下方向に可動に構成され、キャビティの第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を離脱させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とする。

請求項９では、上型と下型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型からなり、上型は少なくとも上下方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を上昇させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とする。

請求項１０では、上型と下型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、凹Ｖ字形状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する凸Ｖ字形状の第２型面を有する上型からなり、上型は少なくとも上下方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を上昇させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とする。

請求項１１では、上型は上支持台に取り付けられて下型の上方に配置され、上型の吊り下げ荷重を測定する手段を具備するとともに、該吊り下げ荷重の測定値の変化に伴って上型を所定の位置に下降させるように構成してなる請求項７〜１０のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置としている。

請求項１では、重合性ラクタム液の重合が進行するに伴う体積収縮に従って、第２型を第１型側へ移動させていき、常にラクタム液の上面を第２型面が加圧する構成を採っていることから、重合時の体積収縮にあわせて上型を下降させ加圧しながら重合していくことになり、成形体表面にヒケや気泡が発生するのを防止することができ良好な成形体を得ることができる。

請求項２では、キャビティの第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、第２型面による加圧力を第１型面側にまで十分に到達させることができ、重合に発生する成形収縮による成形体表面のヒケやボイドの発生といった問題を防止することができる。

請求項３では、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型からなる金型を使用しており、上型の自重を利用して重合性ラクタム液の加圧を行うことができ、また、成形時における重合性ラクタム液の高さは、垂直に立てた状態で成形を行う金型を用いた場合が板状成形体の長辺に等しくなるのと比べて大幅に小さくなり、ラクタム液中に混ざりこんだ空気は短時間で液表面に到達し排出することができる。また、金型面に気泡が残ったとしても成形体の表面になるので研摩などで手直しすることができ、成形体の内部に気泡が残ってしまう場合と比べると改善されているということができる。また、金型の構造も簡単であり、成形体の全面により均一な加圧を行うことができ、均質な成形体を得ることができる。

請求項４では、金型が傾斜しているので液表面に到達した気泡を金型面に沿って上昇し最終的に外気へ放出させることができる。また、Ｖ状のキャビティを形成することで一度に２枚の板状成形体を成形することができる。

請求項５では、重合が進行することによる重合収縮の発生に伴って、上型を徐々に下降させてキャビティ内が減圧状態とならないようにしつつ重合を進行させているので、成形体内部にヒケや気泡が生じるのを防止することができ、均質で外観の良好な成形体を得ることができる。
請求項６では、上型の自重であるＡから重合性ラクタム液からの浮力Ｆを引いた吊り下げ荷重Ｗがとなり、重合が進行することによる重合収縮にともなってＦが減少しＷが増加するのを検知し、上型を徐々に下降させてＷの値がＡを超えない範囲内に保ちつつ重合を進行させることにより、キャビティ内が減圧状態にならないように維持することができる。

請求項７の製造装置では、重合性ラクタム液の重合が進行するに伴う体積収縮に従って、第２型を第１型側へ移動させていき、常に重合性ラクタム液を第２型にて加圧する構成を採っていることから、重合した成形体にヒケや気泡が発生するのを防止することができ良好な成形体を得ることができる。

請求項８の製造装置では、キャビティの第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、第２型面による加圧力を第１型面側にまで十分に到達させることができ、重合時に発生する成形収縮による成形体表面のヒケやボイドの発生といった問題を防止することができる。また、ラクタム液中に混ざりこんだ空気は短時間で液表面に到達し排出することができる。また、金型面に気泡が残ったとしても成形体の表面になるので研摩などで手直しすることができ、成形体の内部に気泡が残ってしまう場合と比べると改善される。

請求項９の製造装置では、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型からなる金型を使用しており、ラクタム液中に混ざりこんだ空気は短時間で液表面に到達し排出することができる。また、金型の構造も簡単であり、成形体の全面により均一な加圧を行うことができ、均質な成形体を得ることができる。

請求項１０の製造装置では、金型が傾斜しているので液表面に到達した気泡を金型面に沿って上昇し最終的に外気へ放出させることができる。また、Ｖ状のキャビティを形成することで一度に２枚の板状成形体を成形することができる。

請求項１１は、上型は上支持台に取り付けられて下型の上方に配置され、上型の吊り下げ荷重を測定する手段を具備するとともに、該吊り下げ荷重の測定値の変化に伴って上型を所定の位置に下降させるように構成しており、重合収縮の発生の状況に合わせて上型での加圧を調整することができ、よりヒケや気泡の少ない良好な成形体を得ることができるものである。

図１は本発明のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置の例を示す正面図である。これによると、図１では下型１（第１型）と上型２（第２型）をそれぞれ製造装置１０の所定箇所に設置しており、下型１は図１に示すように地面と平行な平板状の底面と該底面の周囲に垂直に上方に延びる側面を有し上部が開口した直方体の凹部を形成した第１型面３を具備し、一方、上型２は、前記下型１の直方体の凹部と適合する平板状の第２型面４を具備している。この第１型面３と第２型面４を嵌合することによって、閉鎖された直方体形状のキャビティＣが形成される。この直方体形状のキャビティＣを使用してポリアミド樹脂板状成形体を成形するものであり、キャビティＣは第１型面と第２型面とが対向する上下方向の長さは型面に平行な水平方向の長さよりも小さく設定してなる。

注型ポリアミド樹脂成形体を製造する際に重合性ラクタム液が重合収縮することによって、成形体表面にヒケが生じたり、内部にボイドが生じたりするといった問題がある。重合中のラクタム液を金型で加圧することによって前記の問題に対処する方法もあるが、成形体のサイズが大きくなると加圧力がキャビティの全体に到達できず、ヒケやボイドの問題が解消できない。また、原料に含まれる空気が残ったまま重合して成形体となり、成形体の内部にボイド等が発生するという問題があった。従来、板状成形体の製造は金型を垂直に立てた状態で行っており、原料である重合性ラクタム液中に含まれた空気は放置しておくことによって原料の上方へ抜けるが、重合性ラクタム液程度の粘度であると空気は徐々にしか移動することができず、成形体の高さ方向の距離を通過して空気が完全に抜いてしまうのは困難であった。

しかし、本発明では、前記のように第１型面と第２型面とで形成されるキャビティＣの形状は第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、このようなキャビティを有する金型にて重合性ラクタム液の成形を行っているので、まず、成形時における重合性ラクタム液の高さは、垂直に立てた状態で成形を行う金型を用いた場合が板状成形体の長辺に等しくなるのと比べて小さくなり、第２型での加圧力がキャビティの底部にまで到達し、ヒケやボイドを防止する効果を得ることができる。また、重合性ラクタム液中に仮に空気が混ざりこんだとしても、その空気は短時間で液表面に到達し排出することができる。また、金型面に気泡が残ったとしても成形体の表面になるので研摩などで手直しすることができ、成形体の内部に気泡が残ってしまう場合と比べると改善されているということができる。

図１に示す製造装置１０では下型１を設置固定した下支持台１１の上に支柱１２が直立状態で固定され、更に支柱１２の上端には上支持台１３が固定されている。上支持台１３には昇降手段１４を介在して上型２が下型１と対面するように取り付けられており、上支持台１３に対して上下動して下型１と嵌合可能になっている。

上型２の上下動は、昇降手段１４によって行い、例えば原動機の駆動により基板に支持されていたボールネジを回転させ上型２を上下方向へ往復動させるといった方法をあげることができる。上限の停止はリミットスイッチにより行うことができる。

上型２は昇降手段１４により昇降する可動バー１５にロードセル１６を介して設置されており、このロードセル１６によって上型２の吊り下げ荷重を測定できるようになっている。

図１〜図４は本発明に係るポリアミド樹脂板状成形体の製造方法の製造工程を示す図であり、まず、下型１と上型２ともに１５０〜１７０℃に加熱した状態にし、上型２を上昇させて下型１を開口させる（図１）。次いで下型１に所定量の重合性ラクタム液を注型する（図２）。

重合性ラクタム液は、ω−ラクタムを脱水タンク内において減圧下で脱水して実質上無水の状態にした後、窒素などの不活性気体で置換される。脱水タンクの中のω−ラクタムは、計量されて２つの注型タンクへ入れられ、その後所定量のアニオン重合触媒がω−ラクタムの入った一方の注型タンクに、また所定量のアニオン重合開始剤がω−ラクタムの入った他方の注型タンクに投入される。注型は各注型タンクから排出されミキシング部で混合撹拌された重合性ラクタム液を１５０〜１７０℃に温度調節した下型に注型する。

重合性ラクタム液が注型された下型１に向かって上型２を下降させて下型１の凹状の第１型面３と、凸状の第２型面４とを嵌合接近させることで直方体形状のキャビティＣを形成する（図３）。その時上型２は下型１内に注型した重合性ラクタム液に浸かった状態になるが、上型２と可動バー１５との間に配置したロードセル２６によって吊り下げ荷重を測定している。この状態で加熱を続けて重合性ラクタム液の重合を進行させる。

上型２の吊り下げ荷重は重合性ラクタム液からの浮力がかかるので上型２の自重よりも小さくなっている。重合が進行するにつれて重合性ラクタム液の重合収縮及び結晶化収縮によりキャビティＣ内が減圧気味になって上型を引き付ける力が発生する。上型が引き付けられると上型２の吊り下げ荷重が自重を超えて急激に上昇する。本発明では、その吊り下げ荷重の上昇に合わせて上型２を徐々に下降させることで重合性ラクタム液に金型から一定範囲の圧力がかかるようにし、成形体のヒケの発生を防止して良好な表面を有する成形体とすることができる。

成形体に加圧を開始するべき重合性ラクタム液の重合収縮及び結晶化収縮による上型２の引き付けが大きくなるタイミングは、ロードセル１６での上型２にかかっている吊り下げ荷重の数値の変化によって検知することができる。上型２の吊り下げ荷重をＷとし、上型２の自重をＡとし、浮力をＦとするとＷ＝Ａ−Ｆとなるが、このＷの値がＡを超えない範囲内になるように、ロードセル１６での測定値に基づいて上型２を下降させる位置を制御する。

そうすることによって、所定範囲の加圧状態にしながら重合を進行させることができ、重合性ラクタム液は常に上型２と接した状態で加圧されていることになり、更に結晶化が進行し、成形体の体積が徐々に収縮しても表面のヒケや内部に空洞欠陥を持たない均一な厚みの成形体に仕上げることができる。

上型２の吊り下げ荷重ＷがＡを超えると十分に加圧されていない状態で重合性ラクタム液の結晶化が進んで大きく体積収縮するために、加圧が不十分になって成形体内部に空洞欠陥が発生するばかりでなく、成形体の外観にヒケが発生しやすくなる。

重合が完了した後に、上型を上昇させて重合した成形体５を金型から取り出す（図４）。１０ｇ／ｋｇ以下の比湿を維持しながら重合を終えると、成形体の上面には未反応の液状モノマーが残存することがなく、外観の良好なポリアミド樹脂板状成形体５を得ることができる。

図５は本発明のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置の別の例を示す正面図である。これによると、図５では下型２１（第１型）と上型２２（第２型）をそれぞれ製造装置３０の所定個所に設置している。本発明で用いる下型２１は図５にも示すように、凹Ｖ字形状の第１型面２３を有しており、一方上型１は前記下型２１の凹Ｖ字形状と適合する凸Ｖ字形状の第２型面２４を有している。この第１型面２３と第２型面２４とを嵌めあうことによってＶ状のキャビティＣが形成される。このＶ状のキャビティＣを使用して１度に２枚のポリアミド樹脂板状成形体を成形するものである。

本発明で使用するようなＶ状のキャビティＣにてポリアミド樹脂板状成形体を製造することによって、第１型面２３と第２型面２４とで形成されるキャビティＣにおいても、第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さくなっており、下型２１で重合性ラクタム液を加圧したときに、キャビティＣの全域に加圧力を到達させることができて、重合収縮による成形体表面のヒケや内部のボイドの発声といった問題を解消することができる。また、重合性ラクタム液中に含まれた空気は重合性ラクタム液を板状成形体のほぼ厚み分の短い距離だけ通過すればよく、原料中の空気を抜きやすい。また、図１のように金型を完全に水平に寝かした状態にするとより空気は抜けやすくなるが、上側の型面に到達した後にその場に滞留してしまう空気がいくらか発生することもあり、成形体表面のボイドとなってしまう可能性がある。しかし、角度をつけておくことで型面に沿って上方に抜けていくので、成形体表面のボイドの発生も低減することができる。

このようなＶ状のキャビティＣを形成する製造装置３０を用いた場合でも、同様に図５〜図８に示すような工程で成形が行われる。まず、下型２１の凹Ｖ形状の第１型面２３に重合性ラクタム液を注型し、上型２２の凸Ｖ形状の第２型面２４と前記下型２１の凹Ｖ形状の第１型面２３とが所定の間隔になるように上型２２を下降させてＶ形状のキャビティＣを形成する。その状態で重合を開始する。上型２２の吊り下げ荷重はやはりロードセル３６などの手段で測定しており、ラクタム液の重合に伴う収縮が始まり、上型２２の吊り下げ荷重（Ｗ＝Ａ−Ｆ）の数値が上がり始めると、それにあわせて上型２２を下降させて、Ｗの値がＡを越えない範囲に収まるように制御した状態で加圧を継続する。そうすることで重合中のラクタム液は常に所定範囲の力で加圧されながら重合を継続することができ、成形体の表面にヒケを生じることもなく、また、結晶化が進行し、成形体の体積が徐々に収縮しても内部に空洞欠陥を持たない均一な厚みの成形体に仕上げることができる。

このＶ状のキャビティＣにて成形を行った場合、取り出した成形体２５は図９に示すようにＶ字形状となっているのでコーナー部分に沿って切断し２枚の板状成形体２５を得ることができる。

本発明で使用する上記ω−ラクタムは、実質上無水のα−ピペリドン、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−カプリルラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウンデカノラクタム等あるいはこれらの２種以上の混合物であり、工業的に有利なラクタムはε−カプロラクタムとω−ラウロラクタムである。

また、本発明で使用するアニオン重合触媒は、水素化ナトリウム、水素化リチウム、ナトリウム、カリウム等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用することができ、その添加量はω−ラクタムに対して０．１〜２．０モル％である。そして、アニオン重合開始剤としては、例えばＮ−アセチル−ε−カプロラクタム、イソシアネート、ジイソシアネート、尿素誘導体、ウレタン、イソシアヌレート誘導体であり、その添加量はω−ラクタムに対して０．０５〜１．０モル％の範囲内であることが好ましい。

上記製造方法では、アニオン重合触媒をω−ラクタムに添加し溶解した後、アニオン重合開始剤を注型時または注型後に添加混合する方法、またはアニオン重合触媒を含むω−ラクタムとアニオン重合開始剤を注型時または注型後に添加混合する方法、またはアニオン重合触媒を含むω−ラクタムとアニオン重合開始剤を含むω−ラクタムとを注型時または注型後に添加混合する方法によって調整する。また、ω−ラクタムの重合は１００〜２１０℃の温度で実施可能であるが、好ましくは１３０〜１８０℃である。

また、本発明方法を実施するに際して、上記成分以外に重合を阻害しない油類、ワックス、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の滑剤や、カーボン繊維、ウォラストナイト等の補強材を添加することも可能である。

（実施例１）
脱水タンクの中で脱水されたε−カプロラクタムを一方の注型タンクへ１０ｋｇ、他方の注型タンクへ１０ｋｇ入れた後、一方のタンクへ水素化ナトリウム（６２．５％油性）を添加して溶解させ、更に他方の注型タンクへ４５ｇのトリフェニルイソシアヌレートを添加した。この間、注型タンク内を大気圧下で窒素を流しつつ、更に重合性ラクタム液を１２５℃まで昇温しながらミキシングした。

図１に示すような直方体の凹部を形成した第１型面３を有する下型１とそれに嵌合する平板状の第２型面４を有する上型２を成形機に設置し、夫々の温度を１６９℃と１６７℃に調整して型を加熱した。上型２の温度は表面温度計を用い、下型１は外壁に貼り付けた温度センサーにより測定した。また、このときの部屋の湿度を空調機により所定値に調節した。その後、ミキシングした重合性ラクタム液を下型１に流し込んだあと、所定温度に調整した上型２を下降させて下型１の第１型面３に上型の第２型面４を嵌合させて、上型２と下型１との間にキャビティＣを形成した状態で重合を開始した。

上型２の吊り下げ荷重は、下型１と嵌合した直後では浮力により上型２の自重より小さくなっているが、重合が進行すると上型２の自重を超えて急激に上昇する。上型２の吊り下げ荷重がその自重に達した時点で上型２の下降を開始し、吊り下げ荷重Ｗが上型の自重であるＡを超えない範囲に収まるように上型２の下降速度を制御し、樹脂を約０．０１ＭＰａで加圧しつつ、重合を進行させた。重合を終えると上型２を上昇させて成形体５を取り出し、板状成形体を得た。

得られた成形体はヒケや気泡等の欠陥のない良好なものであった。

（実施例２）
実施例１と同様に、脱水タンクの中で脱水されたε−カプロラクタムを一方の注型タンクへ１０ｋｇ、他方の注型タンクへ１０ｋｇ入れた後、一方のタンクへ水素化ナトリウム（６２．５％油性）を添加して溶解させ、更に他方の注型タンクへ４５ｇのトリフェニルイソシアヌレートを添加した。この間、注型タンク内を大気圧下で窒素を流しつつ、更に重合性ラクタム液を１２５℃まで昇温しながらミキシングした。

凹Ｖ字形状の第１型面２３を有する下型と凸Ｖ字形状の第２型面２４を有する上型２２を成形機に設置し、それぞれの温度を１６９℃と１６７℃に調整して型を加熱した。上型２２の温度は表面温度計を用い、下型２１は外壁に貼り付けた温度センサーにより測定した。また、このときの部屋の湿度を空調機により所定値に調節した。その後、ミキシングした重合性ラクタム液を下型２１に流し込んだ後、所定温度に調整した上型２２を下降させて下型２１の凹Ｖ字形状の第１型面２３に上型２２の凸Ｖ字形状の第２型面２３を嵌合して、上型２３と下型２４との間にＶ状のキャビティを形成した状態で重合を開始した。

上型３２の吊り下げ荷重は、下型３１と嵌合した直後では浮力により上型３２の自重より小さくなっているが、重合が進行すると上型３２の自重を超えて急激に上昇する。上型３２の吊り下げ荷重がその自重に達した時点で上型３２の下降を開始し、吊り下げ荷重Ｗが上型の自重Ａを超えない範囲に収まるように下降距離を制御し、樹脂を約０．０１ＭＰａで加圧しつつ、重合を進行させた。重合を終えると上型３２を上昇させて成形体を取り出し、Ｖ状の角部で切断して２枚の板状成形体とした。

得られた成形体５はヒケや気泡等の欠陥のない良好なものであった。

（比較例）
比較例では重合途中における上型の下降操作を行わなかった以外は実施例と全く同様にして重合を完了し、金型から取り出したＶ状の成形体を角部で切断して２枚の板状成形体とした。

得られた成形体は、製品表面全体に不均一なヒケが生じ、狙いの厚みの製品が得られなかった。また、成形時の底部付近に気泡の発生が見られた。

重合性ラクタム液を金型内で重合させて板状成形体を製造するモノマーキャスティングナイロンの製造に利用することができる。

本発明のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置の正面図である。図１において下型に重合性ラクタム液を注型したところの正面図である。重合性ラクタム液を注型した下型に上型を降下させたところの正面図である。脱型したＶ状の成形体の斜視図である。本発明のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置の正面図である。図５において下型に重合性ラクタム液を注型したところの正面図である。重合性ラクタム液を注型した下型に上型を降下させたところの正面図である。重合完了後に上型を上昇させたところの正面図である。脱型したＶ状の成形体の斜視図である。

符号の説明

１下型
２上形
３第１型面
４第２型面
５成形体
２０製造装置
２１下支持台
２２支柱
２３上支持台
２４昇降手段
２５可動バー
２６ロードセル
Ｃキャビティ

Claims

実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型を用い、該第１型を第２型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、第１型と第２型を分離して成形体を脱型することを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型を用い、該第１型を第２型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間に、キャビティの第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなるようにキャビティを形成し、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、第１型と第２型を分離して成形体を脱型することを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型を用い、該上型を下型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、第２型面が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、下型と上型を分離して成形体を脱型することを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
実質上無水のω−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た後、アニオン重合することによりポリアミド樹脂板状成形体を製造する方法において、凹Ｖ字形状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する凸Ｖ字形状の第２型面を有する上型を用い、該上型を下型との間に所定間隔をもって配置することで第１型面と第２型面との間にキャビティを形成し、上型が前記キャビティ内の重合性ラクタム液に常に接触した状態で重合を続け、重合が完了した後、上型と下型を分離して成形体を脱型することを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
重合が進行することによる重合収縮の発生に伴って、上型を徐々に下降させてキャビティ内が減圧状態とならないようにしつつ重合を進行させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
上型の自重がＡ、上型を重合性ラクタム液に接触させたときの浮力をＦ、上型の吊り下げ荷重をＷとしたとき、重合前における上型の吊り下げ荷重Ｗ＝Ａ−Ｆとなり、重合が進行することによる重合収縮にともなって吊り下げ荷重Ｗが増加するのを検知し、上型を徐々に下降させてＷの値をＡを超えない範囲内に保ちつつ重合を進行させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造方法。
第１型と第２型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、第１型面を有する第１型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型からなり、第２型は少なくとも第１型に離合方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに第２型を離脱させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造装置。
第１型と第２型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する第２型面を有する第２型からなり、第２型は少なくとも上下方向に可動に構成され、キャビティの第１型面と第２型面とが対向する方向の長さは型面に平行な方向の長さよりも小さく設定してなり、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を離脱させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造装置。
上型と下型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、地面と平行な平板状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する地面と平行な平板状の第２型面を有する上型からなり、上型は少なくとも上下方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を上昇させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造装置。
上型と下型との間に形成されたキャビティ内に重合性ラクタム液を注型して重合することによって成形体を製造するポリアミド樹脂板状成形体の製造装置において、凹Ｖ字形状の第１型面を有する下型と、該第１型面に適合する凸Ｖ字形状の第２型面を有する上型からなり、上型は少なくとも上下方向に可動に構成され、前記第１型面と第２型面との間に形成されるキャビティ内の重合性ラクタム液を加圧できるようになっているとともに上型を上昇させて成形体を脱型することができるよう構成してなることを特徴とするポリアミド樹脂板状成形体の製造装置。
上型は上支持台に取り付けられて下型の上方に配置され、上型の吊り下げ荷重を測定する手段を具備するとともに、該吊り下げ荷重の測定値の変化に伴って上型を所定の位置に下降させるように構成してなる請求項７〜１０のいずれかに記載のポリアミド樹脂板状成形体の製造装置。