JPH09323334A - 反応射出成形品の製造方法および金型装置 - Google Patents
反応射出成形品の製造方法および金型装置Info
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- JPH09323334A JPH09323334A JP14246896A JP14246896A JPH09323334A JP H09323334 A JPH09323334 A JP H09323334A JP 14246896 A JP14246896 A JP 14246896A JP 14246896 A JP14246896 A JP 14246896A JP H09323334 A JPH09323334 A JP H09323334A
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Abstract
反応のばらつきがなく、均一な特性を有する反応射出成
形品を得ることができる反応射出成形品の製造方法およ
び金型装置を提供すること。 【解決手段】 第1金型2と第2金型4とを有する金型
装置のキャビティ8内に反応原液を注入し、反応射出成
形を行い、表面積が4m3 以上の反応射出成形品を製造
する方法において、第1金型4および第2金型6の少な
くともいずれかを、複数ゾーン6a〜6dに分割し、各
ゾーン毎に、別個の温度制御用の熱媒体流路20,22
を設け、それぞれのゾーンの温度制御を行い、反応射出
成形を行う。
Description
製造方法および金型装置に関する。
法は、二以上の反応原液をミキシングチャンバで混合し
て金型のキャビティに送り込み、金型内で反応させつつ
射出成形を行う製法である。このRIM法は、ノルボル
ネン系モノマーからポリマー(成形品)を成形する場合
などに好適に用いられている。
た反応原液をポンプにて混合機を通して金型のキャビテ
ィへ送り出すことにより成形を行っている。一般に、金
型装置は、コア型(凸状金型)と、キャビ型(凹状金
型)とから構成してあり、成形後には、凸状金型と凹状
金型とを引き離し、型開きを行い、成形品を取り出す。
型および凹状金型の温度は、混じりあった反応原液によ
り反応が開始できる程度の温度に設定され、しかも、反
応開始後は、反応熱による過熱が生じないように温度制
御され、通常、10〜150°C程度の温度に設定され
る。そして、従来の金型装置では、凸状金型と凹状金型
とを温度制御するため、各金型には温度制御用熱媒体流
路が形成してあり、所定温度の熱媒体が流通している。
装置では、凸状金型または凹状金型のそれぞれについ
て、単一経路の熱媒体流路しか形成されていないため、
金型の温度を均一に設定することが困難であった。特
に、表面積が4m2 以上の大型の反応射出成形品を成形
しようとする場合には、金型も大きくなり、そのため、
熱媒体流路の入口側の金型温度と、出口側の金型温度と
では、約10°Cの温度差が生じていた。
形に微妙な影響を及ぼし、反応のばらつきなどが生じ、
均一な特性を有する成形品が得られないおそれがあっ
た。本発明は、このような実状に鑑みてなされ、反応射
出に用いる金型温度の均一化を図り、反応のばらつきが
なく、均一な特性を有する反応射出成形品を得ることが
できる反応射出成形品の製造方法および金型装置を提供
することを目的とする。
に、本発明に係る反応射出成形品の製造方法は、第1金
型と第2金型とを有する金型装置のキャビティ内に反応
原液を注入し、反応射出成形を行い、表面積が4m2 以
上の反応射出成形品を製造する方法において、前記第1
金型および第2金型の少なくともいずれかを、複数ゾー
ンに分割し、各ゾーン毎に、金型の温度制御を行い、反
応射出成形を行うことを特徴とする。
金型とから成る反応射出成形用の金型装置であり、前記
第1金型および第2金型の少なくともいずれかが、複数
のゾーンに分割してあり、各ゾーンには、それぞれ別個
の温度制御用の熱媒体流路が形成してある。
形方法では、各ゾーン毎に、熱媒体流路が形成してある
ので、一つの金型に一系統の熱媒体流路が形成してある
金型装置に比較し、熱媒体流路の長さを短くすることが
でき、入口側と出口側との温度差を少なくすることがで
きる。したがって、金型温度の均一化を図ることができ
る。その結果、キャビティ内での反応のばらつきも少な
くなり、特性が均一で良好な反応射出成形品を得ること
ができる。
体流路は、各ゾーン毎に二系統であることが好ましく、
一方の第1熱媒体流路の入口側に、他方の第2熱媒体流
路の出口が形成してあり、第1熱媒体流路の出口側に、
第2熱媒体流路の入口が形成してあることが好ましい。
この構造によれば、さらに金型温度の均一化を図ること
ができる。
数は、成形品の大きさなどに応じて決定され、特に限定
されないが、たとえば3〜6である。熱媒体流路を流れ
る熱媒体は、特に限定されず、たとえば温度制御された
温水である。各ゾーンに熱媒体を供給するための熱媒体
導入配管は、共通ヘッダから分岐していることが好まし
い。共通ヘッダには、温度制御された熱媒体が一時貯留
される。したがって、各ゾーンには、同じ温度の熱媒体
が供給される。
とが好ましい。絞り弁を設けることで、各ゾーンに供給
される熱媒体の温度がさらに均一化される。本発明に係
る金型装置では、一方の第2金型の温度が他方の第1金
型の温度よりも高くなるように、熱媒体の温度制御を行
うことがさらに好ましい。
型とが、線膨張率が異なる材質で構成してあり、第2金
型と第1金型との温度差により、これら金型の熱膨張量
の絶対値が略等しくなるような材質で構成してあること
がさらに好ましい。このような材質の組合せとしては、
第1金型が鋳造アルミニウム製金型、第2金型がニッケ
ルなどの高融点金属層がレジコンで裏打ちされた電鋳製
金型である組合せである。レジコンとは、樹脂とアルミ
粉末などを含むコンクリート製型枠である。
金型が電鋳製金型である場合には、それぞれの線膨張率
は、α1 =23×10-6/°K、α2 =13.3×10
-6/°Kである。室温を10°Cと仮定し、鋳造アルミ
ニウム製第1金型を45°Cに設定し、電鋳製第2金型
を70°Cに設定したとして、それぞれの線膨張度を求
めると、第1金型では、α1 ×(45−10)=8.0
5×10-4であり、第2金型では、α2 ×(70−1
0)=7.98×10-4であり、両者はほぼ等しくな
る。したがって、第1金型と第2金型との間に温度差を
設けても、両者の熱膨張の絶対量は略等しくなり、成形
品の寸法精度に悪影響を与えることがない。
層を形成したい場合には、第1金型が凸状金型(コア
型)であり、第2金型が凹状金型(キャビティ型)であ
ることが好ましい。成形品の内表面にスキン層を形成し
たい場合には、その逆であることが好ましい。
らしめることで、成形品の任意の表面に外観および手触
りなどに優れたスキン層を形成することができる。ま
た、本発明では、金型の温度が相違する場合でも、第2
金型と第1金型とを線膨張率が異なる材質で構成し、第
2金型と第1金型との温度差によりこれら金型の熱膨張
量の絶対値が略等しくなるような材質で構成すること
で、熱膨張による成形品の寸法精度への悪影響を防止す
ることができる。
た場合でも、本発明では、第1金型および第2金型を、
それぞれ複数ゾーンに分割し、各ゾーンには、それぞれ
別個の温度制御用熱媒体流路を形成する。この場合にお
いて、温度を高く設定する第2金型に設ける熱媒体流路
の配置ピッチは、第1金型に設けた熱媒体流路の配置ピ
ッチよりも狭くすることが好ましい。具体的には、第2
金型に設けた熱媒体流路の配置ピッチは、30〜50mm
程度が好ましく、第1金型に設けた熱媒体流路の配置ピ
ッチは、60〜100mm程度が好ましい。
ば金型内にパイプあるいはチューブを埋め込めば良い。
熱媒体流路の内径は、特に限定されないが、たとえば6
〜20mmである。本発明において、反応射出成形に用い
る反応原液としては、特に限定されないが、ウレタン
系、ウレア系、ナイロン系、エポキシ系、不飽和ポリエ
ステル系、フェノール系および、ノルボルネン系などが
挙げられ、一般的成形条件としては、反応原液温度は2
0〜80°C、反応原液の粘性は、たとえば、30°C
において、5cps〜3000cps好ましくは100
cps〜1000cps程度である。
内に設置しておき、その中に反応液を供給して重合させ
ることにより強化ポリマー(成形品)を製造することが
できる。補強材としては、例えば、ガラス繊維、アラミ
ド繊維、カーボン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、
金属繊維、ポリプロピレン繊維、アルミコーティングガ
ラス繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコン
カーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができ
る。また、チタン酸カリウムや硫酸カルシウムなどのウ
ィスカーも挙げることができる。さらに、これらの強化
剤は、長繊維状またはチョップドストランド状のものを
マット化したもの、布状に織ったもの、チョップ形状の
ままのものなど、種々の形状で使用することができる。
これらの補強材は、その表面をシランカップリング材等
のカップリング剤で処理したものが、樹脂との密着性を
向上させる上で好ましい。配合量は、特に制限はない
が、通常10重量%以上、好ましくは20〜60重量%
である。
剤、発泡剤、難燃剤、摺動付与剤、エラストマー、ジシ
クロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種
々の添加剤を配合することにより、得られるポリマーの
特性を改質することができる。酸化防止剤としては、フ
ェノール系、リン系、アミン系など各種のプラスチック
・ゴム用酸化防止剤がある。充填剤にはミルドガラス、
カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、水酸化ア
ルミニウム、雲母などの無機質充填剤がある。エラスト
マーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプ
レン、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SB
S)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体(SIS)、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マー(EPDM)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EV
A)およびこれらの水素化物などがある。
方または双方に混合しておく。金型内は不活性ガスでシ
ールし、重合反応に用いる成分類は窒素ガスなどの不活
性ガス雰囲気下で貯蔵し、かつ操作することが好まし
い。金型圧力は通常0〜100Kg/cm2 (ゲージ
圧)の範囲である。重合時間は、適宜選択すればよい
が、通常、反応液の注入終了後、30秒〜20分、好ま
しくは、5分以下である。
は、特に限定されず、バスタブ、バンパー、水槽または
浄化槽の槽体などである。
品の製造方法および金型装置を、図面に示す実施形態に
基づき、詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に
係る金型装置の概略断面図、図2は4つのゾーンに分割
された金型の概略図、図3は図1に示す金型の要部断面
図、図4は熱媒体の流れを示す概略図である。
装置2は、金型4(第1金型)と金型6(第2金型)と
を有する。これら金型4,6の割面を合わせることで、
金型装置2内部には、キャビティ8が形成される。本実
施形態では、金型4が凸状金型(コア型)であり、金型
6が凹状金型(キャビティ型)である。
ムで構成してある。金型6は、電鋳製金型で構成してあ
る。図3に示すように、電鋳製金型から成る金型6は、
金属メッキ層12の裏面をレジコン10で裏打ちしてあ
る。金属メッキ層12は、たとえばニッケル、銅などで
構成してあり、その層厚は、好ましくは3〜10mm、さ
らに好ましくは4〜6mmである。レジコン10は、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂と、アルミニウ
ム粉末などとを含むコンクリートで構成してある。
6を4つのゾーン6a〜6dに分割し、各ゾーン6a〜
6dには、それぞれ別個の温度制御用熱媒体流路が形成
してある。各ゾーン6a〜6dには、二系統の熱媒体流
路20,22が形成してあり、一方の第1熱媒体流路2
0の入口側に、他方の第2熱媒体流路22の出口が形成
してあり、第1熱媒体流路20の出口側に、第2熱媒体
流路22の入口が形成してある。この構造によれば、熱
媒体の入口側と出口側とで形成される温度差をさらに小
さくすることができる。
に、電鋳製の金型6には、金属メッキ層12の近くのレ
ジコン10内部に形成してある。なお、アルミニウム製
金型である金型4に関しても、図2に示す金型6と同様
に、4つのゾーンに分割してあり、各ゾーンについて熱
媒体流路が形成してある。熱媒体流路20,22は、金
型に空隙を形成することにより金型に直接形成しても良
いが、パイプなどを埋め込むことにより形成しても良
い。熱媒体用流路20,22は、できる限りキャビティ
8に近い位置に設けることが好ましい。キャビティ8の
温度制御を行うためである。
媒体用流路14の配置ピッチPが、金型4に埋め込まれ
る熱媒体用流路14の配置間隔よりも狭くしてある。す
なわち、金型6では、ピッチPは40mmであり、金型4
では、ピッチPは80mmである。アルミニウム製金型よ
りも電鋳製金型の方が熱がこもり易いので、流路20,
22の配置間隔を密にして、温度制御を正確にするため
である。 各ゾーン6a〜6dの各熱媒体流路20,2
2には、図4に示すように、熱媒体導入配管20a,2
2aと、熱媒体導出配管20b,22bとが接続してあ
る。熱媒体導入配管20a,22aは、共通入口ヘッダ
24に接続してあり、各配管20a,22aには、絞り
弁25が装着してある。絞り弁25を装着することで、
ヘッダ24から各配管20a,22aに向かう熱媒体の
温度の均一化を図ることができる。
度制御された熱媒体が導入される。熱媒体としては、本
実施形態では、温水が用いられる。温調器28では、各
ゾーン6a〜6dに位置する金型部分内を循環し、熱媒
体導出配管20b,22bおよび共通出口ヘッダ26を
通して戻ってきた温水を一定温度に温度調節するように
なっている。温調器には、ヒータあるいは冷却素子ある
いは熱交換器が配置してある。また、温度制御を行うた
めのセンサやマイコンなどの制御装置も内蔵してある。
を示したが、金型4についても同様である。ただし、本
実施形態では、熱媒体による温度制御により、金型4を
45°Cに設定し、金型6を70°Cに設定する。本実
施形態では、反応射出成形は、ノルボルネン系モノマー
を用いた反応射出成形である。本実施形態において使用
するモノマーは、ジシクロペンタジエンやジヒドロジシ
クロペンタジエン、テトラシクロドデセン、トリシクロ
ペンタジエン等のノルボルネン環を有するシクロオレフ
ィンである。
成形において使用することができるメタセシス触媒は、
六塩化タングステン、トリドデシルアンモニウムモリブ
デート、トリ(トリデシル)アンモニウムモリブデート
等のモリブデン酸有機アンモニウム塩等のノルボルネン
系モノマーの塊状重合用触媒として公知のメタセシス触
媒であれば特に制限はないが、モリブデン酸有機アンモ
ニウム塩が好ましい。
ニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド等の
アルキルアルミニウムハライド、これらのアルコキシア
ルキルアルミニウムハライド、有機スズ化合物等が挙げ
られる。反応射出成形の前準備として、ノルボルネン系
モノマー、メタセシス触媒及び活性剤を主材とする反応
射出成形用材料をノルボルネン系モノマーとメタセシス
触媒とよりなるA液と、前記のノルボルネン系モノマー
と活性剤とよりなるB液との安定な2液に分けて、それ
ぞれを別のタンクに入れておく。
し、次いで、この混合液を、図1に示す金型装置2のキ
ャビティ8に注入し、キャビティ8内で塊状重合して、
ポリノルボルネン系樹脂製成形品を得る。反応射出成形
に際しては、金型装置2内は不活性ガスでシールし、重
合反応に用いる成分類は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲
気下で貯蔵し、かつ操作することが好ましい。各金型
4,6の温度は、45°C及び70°Cに設定される。
金型圧力は通常0.1〜100kg/cm2 の範囲であ
る。重合時間は、適宜選択すればよいが、反応液の注入
終了後、通常30秒〜20分、好ましくは5分以下であ
る。
射出成形品の製造方法では、金型6の温度を、金型4の
温度よりも25°C程度に高く設定したので、金型のキ
ャビティ8内に反応原液が注入されると、温度が高い金
型6に接する部分からより速く反応が開始し、得られる
成形品の外表面にスキン層が形成される。その結果、金
型表面の再現性が向上する。図1に示す形状の成形品で
は、その内表面は、人目に触れない部分なので、スキン
層が形成されなくても良い。
ミニウム製金型、金型6が電鋳製金型であり、それぞれ
の線膨張率は、α1 =23×10-6/°K、α2 =1
3.3×10-6/°Kである。室温を10°Cと仮定
し、金型4を45°Cに設定し、金型6を70°Cに設
定したとして、それぞれの線膨張の絶対値を求めると、
金型4では、α1 ×(45−10)=8.05×10-4
であり、金型6では、α2×(70−10)=7.98
×10-4であり、両者はほぼ等しくなる。したがって、
金型4と金型6との間に温度差を設けても、両者の熱膨
張の絶対量は略等しくなり、成形品の寸法精度に悪影響
を与えることがない。たとえば、成形品の板厚のバラツ
キが絶対値で0.5mm以内に収まり、製造歩留まりは良
好である。また、金型の線膨張差による金型4,6間の
かじりもなく、成形を安定して行うことができる。さら
に、得られる成形品には、金型の割面の跡が出難くな
る。 また、本実施形態では、図2に示すように、各ゾ
ーン6a〜6d毎に、二系統の熱媒体流路20,22が
形成してあるので、一つの金型に一系統の熱媒体流路が
形成してある金型装置に比較し、熱媒体流路の長さを短
くすることができ、抵抗が減少するので流速が上昇し、
入口側と出口側との温度差を少なくすることができる。
したがって、金型温度の均一化を図ることができる。そ
の結果、キャビティ内での反応のばらつきも少なくな
り、特性が均一で良好な反応射出成形品を得ることがで
きる。
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。たとえば、成形品の内表面にスキン層を
形成したい場合には、図1に示す上金型4を電鋳製と
し、下金型6を鋳造アルミニウム製とし、上金型4の温
度を70°C、下金型6の温度を45°Cとしてもよ
い。さらに、キャビティ8の形状は、図1に示す例に限
定されず、種々に改変可能である。キャビティ8には、
何らかの挿入体を予め配置し、その挿入体と金型内周面
との間に反応射出成形することもできる。
は、各ゾーン6a〜6d毎に同じ温度の熱媒体を流通さ
せたが、各ゾーン毎で微妙に異なる温度に制御する必要
がある場合には、本発明では、各ゾーン毎で異なる温度
制御を行うこともできる。
づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されな
い。なお、部や%などは、特に断わりがない限り、重量
基準である。
ロペンタジエン3量体10%とから成るノルボルネン系
モノマーと、モノマーに対し3重量部のビニルノルボル
ネンおよびモノマーと同じ重量のシリカ(龍森製、RS
xxx)とを2つのタンクに入れ、一方にはモノマーに
対しジエチルアルミニウムクロリド(DEAC)を40
モル濃度、1,3−ジクロロ−2−プロパノール(dc
PrOH)48モル濃度に成るように添加した(A
液)。他方には、モノマーに対し、トリ(トリデシル)
アンモニウムモリブデートを10ミリモル濃度となるよ
うに添加した(B液)。これらA液およびB液は、それ
ぞれのタンクに貯留した。
1に示す鋳造アルミニウム製上金型4およびニッケルメ
ッキ層を有する電鋳製下金型6を、それぞれ4つのゾー
ンに分割し、各ゾーン毎に二系統の熱媒体流路20,2
2を形成し、それぞれについて温水を流すことで、上金
型4の温度を45°Cに設定し、下金型6の温度を70
°Cに設定した。ここで、上金型4における熱媒体流路
のピッチは80mmであり、下金型69での熱媒体流路の
配置ピッチは40mmであった。上金型4および下金型6
の温度部分布を計測したところ、温度のばらつきは±2
°Cであった。
ティ8内に、同容量のA液とB液とを混合して注入し、
約5分程度経過した後、金型内から反応射出成形品を取
り出した。成形品の外表面を観察したところ、均一なス
キン層が形成されたことが確認された。また、100シ
ョットの成形を行い、成形品の板厚(設計値で7.0m
m)のバラツキを調べたところ、絶対値で0.5mm以内
に収まり、製造歩留まりは良好であることが確認され
た。比較例1 各金型を一系統の熱媒体流路で温度制御した以外は、前
記実施例1と同様にして、反応射出成形を行い、成形品
を得た。
ろ、最大10°Cの温度差があった。成形品の外表面を
観察したところ、スキン層の不均一が確認された。ま
た、100ショットの成形を行い、成形品の板厚(設計
値で7.0mm)のバラツキを調べたところ、絶対値で
1.0mmのばらつきがあった。
ば、各ゾーン毎に、熱媒体流路が形成してあるので、一
つの金型に一系統の熱媒体流路が形成してある金型装置
に比較し、熱媒体流路の長さを短くすることができ、入
口側と出口側との温度差を少なくすることができる。し
たがって、金型温度の均一化を図ることができる。その
結果、比較的大型の成形品を製造する場合にも、キャビ
ティ内での反応のばらつきも少なくなり、特性が均一で
良好な反応射出成形品を得ることができる。
略断面図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1金型と第2金型とを有する金型装置
のキャビティ内に反応原液を注入し、反応射出成形を行
い、表面積が4m2 以上の反応射出成形品を製造する方
法において、 前記第1金型および第2金型の少なくともいずれかを、
複数ゾーンに分割し、各ゾーン毎に、金型の温度制御を
行い、反応射出成形を行う反応射出成形方法。 - 【請求項2】 第1金型と第2金型とから成る反応射出
成形用の金型装置であり、 前記第1金型および第2金型の少なくともいずれかが、
複数のゾーンに分割してあり、各ゾーンには、それぞれ
別個の温度制御用熱媒体流路が形成してある金型装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14246896A JP3521617B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 反応射出成形品の製造方法および金型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14246896A JP3521617B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 反応射出成形品の製造方法および金型装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09323334A true JPH09323334A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3521617B2 JP3521617B2 (ja) | 2004-04-19 |
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ID=15316025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14246896A Expired - Fee Related JP3521617B2 (ja) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | 反応射出成形品の製造方法および金型装置 |
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| JP (1) | JP3521617B2 (ja) |
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1996
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