JPH0952926A - 切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材およびその加工品 - Google Patents

切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材およびその加工品

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JPH0952926A
JPH0952926A JP22592095A JP22592095A JPH0952926A JP H0952926 A JPH0952926 A JP H0952926A JP 22592095 A JP22592095 A JP 22592095A JP 22592095 A JP22592095 A JP 22592095A JP H0952926 A JPH0952926 A JP H0952926A
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JP
Japan
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cutting
resin material
polyoxymethylene resin
polyoxymethylene
central portion
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JP22592095A
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English (en)
Inventor
Hideto Takano
秀人 高野
Shigeru Nezu
茂 根津
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TOYO PLAST SEIKO KK
Polyplastics Co Ltd
Original Assignee
TOYO PLAST SEIKO KK
Polyplastics Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面中心部に白斑がなく、その断面において
周辺部と中心部で均質外観の、ポリオキシメチレン樹脂
製の押出棒状物等の切削加工用素材および高品位のポリ
オキシメチレン樹脂加工品を提供する。 【解決手段】 切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材
は、等温結晶化速度が200秒以上、その樹脂素材の断
面からみた周辺部と中心部における球晶の大きさの差が
10ミクロン以下、または同周辺部と中心部における結
晶融解潜熱の差が10ジュール/g以下のものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、旋盤やフライス盤
等で切削加工して、機械部品等として使用するポリオキ
シメチレン樹脂製押出棒状物等の切削加工用素材、およ
びその加工品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチック製の切削加工用押出
素材として、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ABS、ポリオキシメチレン、ポリブチレンテレフ
タレート等の樹脂の棒状物、板状物等が生産されてい
る。中でも耐疲労性、吸湿性、耐候性にすぐれ、そして
バランスの取れた強度、切削加工性からポリオキシメチ
レン樹脂製の素材が非常に多く生産されており、その切
削加工品は、機械、自動車の部品等に使用されている。
【0003】しかし、例えばポリオキシメチレン樹脂製
丸棒等の棒状物の中心部は、他の部分(周辺部)に比較
して白色が強く(これを以下白斑という)、これは強度
的には問題はないものの、外観上商品価値を落としてい
る。
【0004】かかる白斑のできる原因は、次のように考
えられている。即ち、ポリオキシメチレン樹脂は溶融状
態から冷却固化する際、結晶化による急激な体積収縮を
生じる。このとき、丸棒の押出成形の場合外周部から冷
却固化され、最後に中心部が固化することになるため、
その体積収縮によって中心部にボイドが発生する。この
ボイドを発生させないようにするためには、連続して圧
力をかけながら中心部に樹脂を補給することが考えられ
るが、樹脂の補給が不十分な場合、中心部に0.5〜
0.05mm程度の小さな穴が多数発生してしまい、こ
れが光の乱反射を起こして、周辺部と違って白く見える
のである。
【0005】このような小さな穴の存在は、試料を染料
液に浸漬し水洗すると小さな穴に染料が染み込んでいる
ことで確認でき、また光学顕微鏡で50倍以上に拡大す
れば観察することができる。このような小さな穴の場合
は、押出条件を厳密に管理、適性化することにより解決
することが可能である。
【0006】しかし、かかる染料染み込みテストや顕微
鏡で観察して微細な穴の存在が確認できないものでも、
やはりポリオキシメチレン樹脂の棒状物の中心部には、
周辺部と違う白斑が発生しており、これまでその原因は
明確にされていなかった。
【0007】一方、ポリオキシメチレン樹脂の押出成形
用グレードとしては、一般には、メルトインデックスM
I値2.5程度のものが市販されているが、ポリオキシ
メチレン樹脂は、冷却固化するときの結晶化速度が非常
に早いため、成形条件等の外乱により結晶化特性の影響
を受けやすく、したがって、結晶化速度を遅くすること
により、均一な結晶を得やすい。しかし、結晶化速度を
早くすることは、増核材等の添加により簡単に実施でき
るが、逆に遅くすることは、非晶結性のものを多量に添
加しなければならず、ポリオキシメチレン樹脂が本来も
っている特性を犠牲にしかねない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
鋭意研究した結果、分子量を大きくすることにより結晶
化速度を遅くしてポリオキシメチレン樹脂を成形し、中
心部と周辺部で差のない白斑現象の見られない棒状物を
製造することに成功した。
【0009】即ち本発明の目的は、上述の問題点を解決
し,断面中心部に白斑部がなく、その断面において周辺
部と中心部とで均質外観のポリオキシメチレン樹脂製の
押出棒状物等の切削加工用素材、および高品位のポリオ
キシメチレン樹脂加工品を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
せんとするものであって、本発明の切削加工用ポリオキ
シメチレン樹脂素材は、150℃における等温結晶化速
度が200秒以上、より好適には220秒以上であるポ
リオキシメチレン樹脂からなることを特徴とするもので
ある。
【0011】また、本発明の切削加工用ポリオキシメチ
レン樹脂素材は、その樹脂素材の断面からみた周辺部と
中心部における球晶の大きさの差が10ミクロン以下、
より好適には5ミクロン以下であることを特徴とするも
のである。
【0012】更に、本発明の切削加工用ポリオキシメチ
レン樹脂素材は、その樹脂素材の断面からみた周辺部と
中心部における結晶融解潜熱の差が10ジュール/g以
下であることを特徴とするものである。
【0013】本発明の好ましい実施態様として、更に次
の内容が含まれる。 (1)ポリオキシメチレン樹脂からなる切削加工用の樹
脂素材であって、その樹脂素材の150℃における等温
結晶化速度が200秒以上であり、その断面からみた周
辺部と中心部における球晶の大きさの差が5ミクロン以
下であることを特徴とする切削加工用ポリオキシメチレ
ン樹脂素材。
【0014】(2)ポリオキシメチレン樹脂からなる切
削加工用の樹脂素材であって、その樹脂素材の150℃
における等温結晶化速度が200秒以上であり、その断
面からみた周辺部と中心部における結晶融解潜熱の差が
10ジュール/g以下であることを特徴とする切削加工
用ポリオキシメチレン樹脂素材。
【0015】(3)ポリオキシメチレン樹脂からなる切
削加工用の樹脂素材であって、その樹脂素材の断面から
みた周辺部と中心部における球晶の大きさの差が5ミク
ロン以下で、かつ、その周辺部と中心部における結晶融
解潜熱の差が10ジュール/g以下であることを特徴と
する切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材。
【0016】(4)ポリオキシメチレン樹脂からなる切
削加工用の樹脂素材であって、その樹脂素材の150℃
における等温結晶化速度が200秒以上であり、その断
面からみた周辺部と中心部における球晶の大きさの差が
5ミクロン以下で、かつ、その周辺部と中心部における
結晶融解潜熱の差が10ジュール/g以下であることを
特徴とする切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材。
【0017】(5)前記樹脂素材が丸棒等の棒状物であ
ることを特徴とする切削加工用ポリオキシメチレン樹脂
素材。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明で用いるポリオキシメチレン樹脂は、ホ
モポリマーであってもコポリマーであってもよく、それ
らを含む組成物であってもよい。好適にはコポリマーが
用いられ、コモノマーとしては、エチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、ジエチレングリコールホルマール、
1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマ
ール、トリオキセバン等が挙げられる。これらコモノマ
ーはポリマー中に、好ましくは0.5〜6.0重量%導
入される。
【0019】また、本発明では組成物として使用するこ
ともでき、この場合には、他に酸化防止剤や熱安定剤等
が配合される。
【0020】本発明者らの検討によれば、ポリオキシメ
チレン樹脂棒状物の白斑の1つの原因は、次のように考
えられる。即ち、棒状物の中心部は非常にゆっくり冷却
されるため結晶化度が高くなり、また圧力を受けながら
結晶化するため、球晶が周辺部より小さく、更に普通の
球晶だけでなくトランスクリスタルという結晶形態が発
生することが顕微鏡で確認されている。またこのこと
は、示差走査熱量計で結晶溶解潜熱を測定すると、白斑
部の結晶溶解潜熱が周辺部より大きいことからも確認で
きる。そのため、光の屈折率が違い白斑部として白く見
えるようになると考えられる。このような原因による白
斑部は、結晶化度も高いため密度も周辺部より大きく、
強度的問題はないが、外観上、欠陥があるような印象を
与え、やはり好ましくない。本発明はかかる観点を考慮
し達成されたものである。
【0021】本発明の実施において用いられるポリオキ
シメチレン樹脂は、メルトフローインデックス(MI)
値(190℃、荷重2,160g)が1.5〜2.0g
/10minであることが好ましく、より好ましくは、
1.7〜1.9g/10minのものである。
【0022】ここでMI値が1.5未満では、粘度が高
過ぎて圧力損失が大きく白斑発生の最初の理由で小さい
穴が発生しやすく、また、MI値が2.0越えると結晶
化速度が早くなり、白斑部が発生する傾向があり好まし
くない。
【0023】本発明のポリオキシメチレン樹脂は、後述
の測定法に従う150℃における等温結晶化速度が20
0秒以上であることが一つの特徴である。より好ましく
は220秒以上、例えば220〜270秒のものが好適
である。150℃における等温結晶化速度が200秒よ
り短いと、結晶化速度が速すぎて成形条件の変動等の外
乱により結晶化特性に影響を受け、樹脂素材の中心部に
白斑が現れてくる。
【0024】本発明のポリオキシメチレン樹脂からなる
切削加工用の樹脂素材は、また、その断面からみた周辺
部と中心部における球晶の大きさ(後述の測定法に従
う)の差が10ミクロン以下、より好ましくは5ミクロ
ン以下であることが特徴である。
【0025】球晶の大きさは、樹脂温度、冷却温度、成
形速度、圧力、核剤の有無等の成形条件で、かなりの範
囲でバラツキを示す。本発明では、数10ミクロン、例
えば約30〜約60ミクロン程度である。中心部と周辺
部での球晶の大きさの差が多きすぎると、光の屈折率に
差が出るため、やはり樹脂素材の中心部に白斑が現れて
くる。
【0026】更に、本発明のポリオキシメチレン樹脂か
らなる切削加工用の樹脂素材は、その断面からみた周辺
部と中心部における結晶融解潜熱(後述の測定法に従
う)の差が、10ジュール/g以下である。潜熱は、結
晶化度が高ければ高いほど大きい値となる。従って、周
辺部と中心部とで潜熱が違うということは、両者が均一
な結晶状態になっていないことになり、斑発生の原因の
一となっている。
【0027】本発明のポリオキシメチレン樹脂からなる
切削加工用樹脂素材は、かかるポリオキシメチレン樹脂
を押出成形して作ることができる。
【0028】一般的に押出成形は、樹脂がダイスから溶
融状態で押し出され、その後少し離れたロールやサイジ
ングダイス等で形状を保持しながら冷却されるため、ダ
イスから引き出すときに、ドローダウンの少ない高粘度
タイプの樹脂を使うことが望まれる。しかし、肉厚の製
品になると、冷却固化されるときの体積収縮で内部にボ
イドが発生したり、表面にヒケが発生したりする。
【0029】本発明の切削加工用樹脂素材の典型例は、
外形10mm以上の丸棒であり、このような太い丸棒
は、一般の溶融押出しではボイドが発生したり、非常に
大きな楕円となり、成形することはできない。従って、
このような棒状物は押出機に装着されたダイスの中で冷
却固化しながら、連続して押し出される固化押出方法が
採用される。また、固化押出ではダイスから樹脂を溶融
状態で引き出さないので、ドローダウンの心配はなく、
粘度に関係なく成形が可能である。
【0030】従って、一般に市販されているMI値が
2.1〜12.0の射出成形用、押出成形用グレードで
も、固化押出方法により丸棒等の肉厚成形品を成形する
ことができる。しかし、MI値が2.1以上のもので
は、結晶化速度が速すぎて中心部に白斑が発生してしま
う。
【0031】本発明の切削加工用樹脂素材には、直径1
0mm以上の丸棒、5t以上の板材、肉厚10mm以上
の異形断面のものが含まれ、旋盤やフライス盤等で切削
加工等の通常の手段で機械的加工を施され、機械部品、
自動車の部品等に加工される。具体的な主要加工品とし
ては、スクリュー、軸受け、ノズル部品、センサー部
品、ギャー、ローラー、車軸、パレット等が挙げられ
る。
【0032】本発明における等温結晶化速度、球晶の大
きさおよび結晶融解潜熱は、それぞれ次の測定方法に従
って決定される。
【0033】・等温結晶化速度:示差走査熱量計(Diff
erense Scanning Caloriemeter)を用いて、試料を一旦
210℃まで上げて5分間保持し、その後80℃/分で
温度を150℃まで降温し、150℃で保持開始したと
きの結晶の最大発熱ピークまでの時間を測定する。
【0034】・球晶の大きさ:試料を薄くスライスして
偏光顕微鏡で300倍以上で観察する。
【0035】・結晶融解潜熱:示差走査熱量計を用い
て、JIS K 7122に準じて結晶の融解潜熱を測
定する。
【0036】
【実施例】以下、本発明を実施例で説明する。 (実施例1)等温結晶化速度が222秒のメルトインデ
ックス(MI)値1.9g/10minのポリオキシメ
チレン共重合体を用いて、外径160mmの丸棒を、下
記の条件で成形した。 使用押出機 スクリュー径 : 50mm シリンダー温度 185〜195℃ ダイス温度 190〜200℃ 成形圧力 80〜100Kg/cm2 ダイス冷却温度 20〜30℃ 中心部には白斑はなく、外観上、周辺部との差は発生し
なかった。
【0037】(実施例2)等温結晶化速度が260.8
秒のMI値1.7g/10minのポリオキシメチレン
共重合体を用いて、外径90mmの丸棒を、下記の条件
で成形した。 使用押出機 スクリュー径 : 40mm シリンダー温度 185〜195℃ ダイス温度 190〜200℃ 成形圧力 80〜100Kg/cm2 ダイス冷却温度 20〜30℃ 中心部には白斑はなく、外観上、周辺部との差は発生し
なかった。
【0038】(比較例1)等温結晶化速度が142.7
秒でMI値が2.7g/10minのポリオキシメチレ
ン共重合体を用いて、外径160mmの丸棒を、下記の
条件で成形した。 使用押出機 スクリュー径 : 50mm シリンダー温度 175〜185℃ ダイス温度 180〜190℃ 成形圧力 80〜100Kg/cm2 ダイス冷却温度 20〜30℃ 中心部に外径11mmの白斑が発生した。
【0039】(比較例2)成形圧力を50〜80Kg/
cm2 とした以外は、比較例1と同じ条件で外径160
mmの丸棒を成形した。中心部に外径6mmの白斑が発
生し、染料染め込みテストで、染料の染め込みがみら
れ、中心部に小さいボイドが発生した。
【0040】(比較例3)等温結晶化速度が174.5
秒でMI値が2.4g/10minのポリオキシメチレ
ン共重合体を用いて、外径90mmの丸棒を、下記の条
件で成形した。 使用押出機 スクリュー径 : 40mm シリンダー温度 175〜185℃ ダイス温度 180〜190℃ 成形圧力 80〜100Kg/cm2 ダイス冷却温度 20〜30℃ 中心部に外径8mmの白斑が発生した。
【0041】上記の結果をまとめて第1表に示す。な
お、上記で使用したポリオキシメチレン共重合体は、組
成は同一で分子量のみ異なるタイプのものである。
【0042】
【表1】
【0043】なお、上記表1において、 (注1)白斑有無の欄の有の後の数値は、白斑の大きさ
を示す。 (注2)中心部とは丸棒の中心5mm以内からサンプリ
ングしたものである。 (注3)周辺部とは丸棒の1/2半径部分からサンプリ
ングしたものである。 (注4)外観上は中心部の白斑以外の部分は均一であ
る。 (注5)染料染み込みテストとは、中心部に小さな穴
(0.5mm以下)が発生し、白く見えるか否かを検査
するもので、メチルアルコール100ccに染料(MIKE
TON FAST YELLOW )0.5gを溶かした溶液に3分間浸
漬し、その後水洗して、染料の染み込みの有無を確認す
るテスト。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、その断面において中心
部には白斑部がなく、周辺部と中心部において差のな
い、均質外観のポリオキシメチレン製の押出丸棒等の切
削加工用素材を得ることができ、また、これを機械加工
して高品位の各種加工品を得ることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 150℃における等温結晶化速度が20
    0秒以上であるポリオキシメチレン樹脂からなることを
    特徴とする切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材。
  2. 【請求項2】 ポリオキシメチレン樹脂からなる切削加
    工用の樹脂素材であって、該樹脂素材の断面からみた周
    辺部と中心部における球晶の大きさの差が10ミクロン
    以下であることを特徴とする切削加工用ポリオキシメチ
    レン樹脂素材。
  3. 【請求項3】 ポリオキシメチレン樹脂からなる切削加
    工用の樹脂素材であって、該樹脂素材の断面からみた周
    辺部と中心部における結晶融解潜熱の差が10ジュール
    /g以下であることを特徴とする切削加工用ポリオキシ
    メチレン樹脂素材。
  4. 【請求項4】 ポリオキシメチレン樹脂からなる切削加
    工用の樹脂素材であって、該樹脂素材の150℃におけ
    る等温結晶化速度が200秒以上であり、その断面から
    みた周辺部と中心部における球晶の大きさの差が10ミ
    クロン以下で、かつ、その周辺部と中心部における結晶
    融解潜熱の差が10ジュール/g以下であることを特徴
    とする切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材。
  5. 【請求項5】 前記樹脂素材が棒状物であることを特徴
    とする請求項1ないし4のいずれかに記載の切削加工用
    ポリオキシメチレン樹脂素材。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の切
    削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材を切削加工してな
    るポリオキシメチレン樹脂加工品。
JP22592095A 1995-08-10 1995-08-10 切削加工用ポリオキシメチレン樹脂素材およびその加工品 Pending JPH0952926A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014189139A1 (ja) 2013-05-24 2014-11-27 三菱瓦斯化学株式会社 オキシメチレン共重合体の製造方法
JP2022087992A (ja) * 2020-12-02 2022-06-14 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 樹脂組成物、および、押出成形体

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