JPH0739464B2

JPH0739464B2 - 成形用樹脂型剤

Info

Publication number: JPH0739464B2
Application number: JP62099185A
Authority: JP
Inventors: 重彦柳原; 貴志嶋田; 博兼重
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS63264625A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は成型用樹脂型剤に関する。

さらに詳しくは本発明は脂環式エポキシ樹脂と無機物粉
末とからなる主剤と酸無水物、アルキルアミンとからな
る硬化剤を用いた成型用樹脂型剤に関する。

この発明の樹脂型剤により作成された成型用樹脂型は、
機械部品などの製品モデルおよび同モデル関連治具、板
金成形用の型、プラスチック成形用の型などに使用され
る。

特にこの発明の樹脂型は金属製金型に比べて加工作業が
容易であることから頻繁にモデルチェンジを要する分
野、大量の治工具を短期間に準備する必要がある場合な
どに利用でき、納期短縮、コストダウン、軽量化に大き
く貢献できる。

（従来技術）従来は一般的に金属製の金型が用いられており、製作は
機械工作で行なわれていた。

このため製作コストが高くなり、納期がかかり、また，
金属製の金型は重く，作業性が悪いうえ、改修および修
正が難しい、あるいは保管中のメンテナンスが難しいな
ど多くの難点をかかえていた。

これを解決する手段としてビスフェノールＡタイプのエ
ポキシ樹脂、ノボラックタイプのエポキシ樹脂などから
なる樹脂型が用いられ、その製作はマスターモデルを用
いる“複製”方式によるものであった。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、これらビスフェノールＡタイプのエポキシ樹
脂，ノボラックタイプのエポキシ樹脂を用いた型剤はま
ず流動性に欠けている。

つまり樹脂型を製作する場合、寸法精度の良い成形品を
得るため、すなわち，寸法精度の良い樹脂型を得るため
加工時に樹脂中の気泡を除去することを必要とするが、
流動性がないため脱泡しにくく，生産性が悪いのと同時
に得られた成形品の寸法精度に欠けるという欠点があっ
た。

次に耐熱性が悪い点である。

すなわち，樹脂型の中でも射出成形用の型に用いる場
合、150℃程度の温度に耐える必要があるが、前記のビ
スフェノールＡタイプのエポキシ樹脂などを用いた樹脂
型は120〜150℃程度の高温状態にさらされると脆くなる
という欠点があった。

本発明者は、これらの問題点を解決すべく鋭意研究の結
果、本発明を完成させた。

（発明の構成）すなわち，本発明は（ａ）脂環式エポキシ樹脂 20〜80重量％（ｂ）無機物粉末 80〜20重量％（ｃ）（ａ）と（ｂ）の合計量 100重量部に対してラ
クトンユニットを含有せず、かつ、分子量1000未満の多
価アルコール５重量部以下を主成分とする主剤と（ｄ）酸無水物 95〜99.9重量％（ｅ）硬化促進剤 0.05〜５重量％を主成分とする硬化剤からなることを特徴とする成形用
樹脂型剤。

である。

本発明の成形用樹脂型剤の主剤中の樹脂成分として用い
る脂環式エポキシ樹脂としては 3.4エポキシシクロヘキセニルメチル,3.4エポキシシク
ロヘキサンカルボキシレート，ジペンテンジエポキシ
ド，ビニルシクロヘキセンジエポキシドなどがあり，中
でも3.4エポキシシクロヘキセニルメチル,3.4エポキシ
シクロヘキサンカルボキシレートが好ましい。

この脂環式エポキシ樹脂の一例である3.4エポキシシク
ロヘキサンカルボキシレートの構造式は以下の通りであ
る。

これらの脂環式エポキシ樹脂の使用量は主剤中20〜80重
量％，好ましくは30〜70重量％，さらに好ましくは40〜
60重量％である。

20重量％より少ない場合は硬化収縮率や線膨張係数は小
さく，好ましいが，樹脂量が少ないため強度が低下し，
不適であり，逆に80重量％より多い場合は強度は向上す
るが，熱伝導率が著しく低下し，射出成形成形用樹脂型
としてはサイクルアップがはかれず，生産性が低下する
ので，不適であるだけでなく硬度が低下し，硬化時の収
縮率，線膨脹係数が大きくなり，不適である。

本発明の成形用樹脂型剤の主剤のもう一つの成分である
無機物粉末としてはアスベスト，アルミナ，アタバルジ
ャイト，カオリンクレー，火山灰，カーボンブラック，
グラファイト，微粉珪酸，珪酸カルシウム，珪藻土，酸
化マグネシウム，酸化チタン，酸化鉄，水酸化マグネシ
ウム，水酸化アルミニウム，スレート粉，セリサイト，
石英粉（フリント），溶融シリカ粉，ボロンナイトライ
ド，炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，タルク，長石
粉，二酸化モリブデン，バライト，蛭石，ホワイティン
グ，マイカ，ロウ石クレー，石膏（無水）などがあり，
これらを目的に合せて適当に組合わせて用いる。

これら無機物粉末を混入する目的は硬度や熱伝導率を向
上させ比重を大きくするためである。

また，各種無機物粉末の有するそれぞれの役割は以下の
通りである。

・タルク、シリカTio₂:硬度収縮や線膨張を小さくす
る。

・グラスファイバー、セラミック：硬度を上げ重量を小
さくする。

・カーボン：熱伝導をよくし重量を小さくする。

・オルベン：金属粉や充填物の分散をよくする。

などであり、用途によってその組合せは異なるし、配合
比率も異なる。

また、金属粉を入れる場合は必ずオルベン（粘土）を加
えるが、この場合の使用比率の代表的な例は以下の通り
である。

金属粉 15〜30部金属粉 15〜20部オルベン 2〜 5 or カーボン15〜20 タルク 30〜10 タルク 20〜 5 オルベン 2〜 3 （粘土）この無機物粉末の合計使用量は主剤中80〜20重量％，好
ましくは30〜70重量％，さらに好ましくは60〜40重量％
である。

これら無機物粉末を均一に分散させるため、オルベン
（粘土）の役割は大きいが、オルベンを多く入れすぎる
と分散状態は維持できるものの、粘度は増し、流動性を
失い、樹脂型製作時に行なう脱泡などの工程で問題を生
じ使用不可となる。

従って、オルベン（粘土）の量および無機粉末とエポキ
シ樹脂の混合時のヘンシェルミキサーの回転スピードが
重要なポイントとなる。

この無機物粉末の合計使用量が20重量％より少ない場合
は相対的に樹脂量が多くなるため強度が向上し，好まし
いが，硬化収縮率や線膨張係数は大きくなり，さらに，
熱伝導率が著しく低下し，不適である。

この無機物粉末の割合が低下すると硬化時の収縮率や線
膨張係数が増加するだけでなく，樹脂型の熱伝導率が低
下し，射出成形用樹脂型としてはサイクルアップがはか
れず，生産性が低下するので，好ましくない。

逆に無機物粉末の合計使用量が80重量％より多い場合は
硬化時の収縮率や線膨張係数は小さくなり，好ましい
が，逆に強度が低下し，好ましくない。

この無機物粉末の粒度は100〜500メッシュ，好ましくは
200〜400メッシュ，さらに好ましくは300メッシュ前後
である。

500メッシュより大きい粒度のものでは成形後の強度や
表面の平滑度が悪く，また逆に100メッシュより小さく
する必要は特に無い。

本発明の成形用樹脂型剤の主剤に含まれる多価アルコー
ルとしては、成形物に可撓性または柔軟性を与えるよう
なラクトンユニットを含有せず、かつ、分子量1000未満
のものを用いることが必須である。より具体的には、エチレングリコール，ジエチレングリコール，エチレン
モノグリコール，ネオペンチルグリコール，グリセリ
ン，シクロヘキサノール,1.6ヘキサンジオール，トリメ
チルプロパン,1.4ブタンジオール，ペンタエリスリトー
ルなどがあり、中でもコスト面、無害性などから、エチレングリコール，ジエ
チレングリコールが好ましい。

これら多価アルコールの使用量は主剤中0.1〜５重量％
であるが、好ましくは0.3〜４重量％である。

更に好ましくは0.4〜3.0重量％である。

0.1重量％より少ない場合は反応が進まず、硬化に時間
を要する。

5.0重量％以上の場合は硬度が保てず、耐熱性が劣り，
型剤としては不適である。

本発明の成形用樹脂型剤の硬化剤の成分として用いる酸
無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸［商品名:HN2200,エピ
クロンＢ−570］メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸［商品
名：カヤハードMCD,無水メチルハイミック酸 MHAC−P,
MHAC−Ｌ］メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸［商品名:YH
−360］ドデセニル無水コハク酸，メチルヘキサヒドロ無水フタ
ル酸［商品名：リカシッドMH−700,エピクロンＢ−650,
HN5500］などがあり、中でもメチルテトラヒドロ無水フタル酸，
メチルヘキサヒドロ無水フタル酸などが好ましい。

硬化剤の大半の成分であるこれら酸無水物の使用量はエ
ポキシ当量と酸無水物当量との比により算出するが、重
量比で主剤100に対し酸無水物20〜90,好ましくは主剤10
0に対し酸無水物40〜70であり、更に好ましくは、主剤1
00に対し酸無水物55〜65である。

重量比で主剤100に対し酸無水物の量が20より少ない場
合は硬化に時間を要するだけでなく，充分に硬化しない
ため、一定の硬度が保てず、型剤としては不適であり、
逆に90より多い場合は充分に硬化はするものの脆くな
り、好ましくない。

本発明の成形用樹脂型剤の硬化剤の効果を促進させるた
めの硬化促進剤としては、第三アミン，ホウ酸エステ
ル，ルイス酸，イミタゾールなどがあり、中でもベンジ
ルジメチルアミン，トリスジメチルアミノメチルフェノ
ールなどが好ましい。

これら硬化促進剤の使用量は硬化剤中0.05〜5.0重量％
であるが、好ましくは0.1〜2.0重量％である。

更に好ましくは0.1〜0.5重量％である。

0.05重量％より少ない場合は硬化速度の改善効果が小さ
く、ロス時間多くなり、型の製作に手間取り、コスト的
にも高くなる。

逆に５重量％より多い場合は、発熱が大きく、性質にム
ラができたり、硬化速度が早すぎるためポットライフが
短くなり，型製作上細工ができなくなる。

また、硬化促進剤の使用量が５重量％より多い場合は硬
度が発現しないだけでなく，脆くなり、耐熱性がなくな
るため型剤としては不適である。

次に，本発明の成形用樹脂型剤を用いて樹脂型を作成す
る手順を記述する。

まず，作成したい物体の原型となる品物と金型枠の外
形となる容器を準備する。

原型となる品物に離型剤を塗布し，金型枠を作成する
容器にいれる。

あらかじめ調合された主剤と硬化剤を所定の比率で混
合する。

充分に混合した後，脱泡して金型枠を作成する容器に
流し込む。

容器に流し込んだ時点で再び脱泡を行なう。

成形用樹脂型剤を流し込んだ容器ごとオーブンにい
れ,80〜150℃で数時間かけて硬化させる。

型剤が硬化した頃を見計って一旦オーブンから取出
し，硬化していることを確認する。

硬化していることを確認した後，原型となる品物を取
外し，再びオーブンにいれ150〜160℃で５〜15時間かけ
て硬化させる。

以下に実施例を挙げて本発明の効果を説明する。

実施例−１以下の組成になるように主剤を調合した。

（ａ）脂環式エポキシ樹脂として 3.4エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（ダイセ
ル化学製セロキサイド2021） 53.1wt％（ｂ）無機物粉末としてオルベン（粘土） 3.5wt％鉄粉 21.2wt％タルク 21.2wt％（ｃ）多価アルコールとしてエチレングリコール 1.1wt％次に，以下の組成になるように硬化剤を調合した。

（ｄ）酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸 99.9wt％（HN−2200）（ｅ）硬化促進剤としてベンジルジアミン 0.1wt％前記のような手順で上記の主剤と硬化剤とを混合し，容
器にいれ，容器ごと100℃に保持されているオーブンに
いれ,3時間そのままにして硬化させた。

次に一旦オーブンから取出し，原型となる品物を取外
し，再びオーブンにいれて150℃で10時間かけて完全に
硬化させた。

オーブンから取出された樹脂型は充分な硬度，強度およ
び寸法精度などを有するものであった。

実施例−２実施例−１におけるエチレングリコールの替わりにジエ
チレングリコールを用いた以外は実施例−１と同様に行
ない，実施例−１と同じような充分な硬度，強度および
寸法精度樹脂型が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）脂環式エポキシ樹脂 20〜80重量％（ｂ）無機物粉末 80〜20重量％（ｃ）（ａ）と（ｂ）の合計量 100重量部に対してラ
クトンユニットを含有せず、かつ、分子量1000未満の多
価アルコール５重量部以下を主成分とする主剤と（ｄ）酸無水物 95〜99.9重量％（ｅ）硬化促進剤 0.05〜５重量％を主成分とする硬化剤からなることを特徴とする成形用
樹脂型剤。