JPH10635A - ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法Info
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- JPH10635A JPH10635A JP17710896A JP17710896A JPH10635A JP H10635 A JPH10635 A JP H10635A JP 17710896 A JP17710896 A JP 17710896A JP 17710896 A JP17710896 A JP 17710896A JP H10635 A JPH10635 A JP H10635A
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Abstract
浸透し、且つ重合開始後は中心部および表面部ともに均
一に重合が進み、ひいては機械的強度その他の物性が良
好で且つ成形品全体に亘って均一なノルボルネン系樹脂
成形品を得ることができる製造方法を提供する。 【解決手段】 (イ)25℃において3〜100cps
の粘度を有し、かつ、(ロ)25℃において重合反応を
開始した際に、粘度が1,000cpsに達するまでの
時間が3分以上である反応の立ち上がりが遅い塊状重合
反応液を金型内に注入し、次いで、注入完了後直ちに金
型を50℃以上に加熱して塊状重合せしめることを特徴
とするノルボルネン系樹脂成形品の製造方法。
Description
脂成形品の製造方法に関し、さらに詳しくは、成形品全
体に亘って均一度が高く、機械的強度に優れ重合ムラの
少ない強化ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法に関す
る。
クロドデセンなどのノルボルネン系単量体を反応射出成
形(RIM)によって、すなわち、金型内で開環塊状重
合させて成形品を得る方法は周知である。その際、充填
剤やガラス繊維その他の補強材を配合することも知られ
ている。例えば、特開昭59−51911号公報には、
メタセシス触媒系を用いるRIM法によるノルボルネン
系単量体の塊状重合法が記載されており、この重合に際
して、補強材としてガラス長繊維を配合することが開示
されている。しかしながら、繊維補強材を金型内に充填
した後にノルボルネン系単量体を主成分とする重合用反
応液を注入すると、反応液が金型内のすみずみまで十分
に浸透しないうちに重合が進み始める傾向がみられる。
特に補強材を高充填した場合にその傾向が顕著に現わ
れ、機械的強度その他の物性が成形品全体に亘って均一
でなく、かつ不十分な成形品しか得られない。特に、複
雑な形状を有し、または、肉薄もしくは細長い端部また
は円環状部を有する成形品の製造においては、繊維補強
材の充填の有無にかかわらず、上記のように重合用反応
液が金型内のすみずみまで十分に浸透しないうちに重合
が進むという問題が顕著に出現する。
は金型に注入する前は反応が起ってはならないが、反応
液を金型内に注入すると直ちに重合を開始することが望
まれている。そのため、反応液の注入に先立って予め金
型を加熱しておくことが行われている。しかしながら、
長繊維補強材を高充填すると、注入される反応液が金型
内のすみずみまで浸透しないうちに重合を開始するため
増粘する。従って、金型内への十分な浸透はより困難と
なる。また、RIM法においては、金型内の中心部、特
に長繊維補強材中においては、重合が開始されると反応
熱により温度が上昇し、重合が進行しやすいが、成形品
表面部では、金型の伝導によって放熱されやすく、反応
液の温度が上昇し難く、十分に硬化しない場合がある。
内のすみずみまで重合用反応液が容易に浸透し、且つ、
重合開始後は、中心部および表面部ともに均一に重合が
進み、ひいては、機械的強度その他の物性が成形品全体
に亘って均一で、かつ良好なノルボルネン系樹脂成形品
を得ることができる製造方法を提供することにある。本
発明者らは、重合反応液として粘度が低く且つ重合反応
の立ち上がりが遅いものを使用し、しかも、金型を予熱
することなく、反応液の注入後に金型を加熱することに
よって上記目的が達成できることを見出し、本発明を完
成させるに至った。
ば、金型内でノルボルネン系単量体を塊状重合させてノ
ルボルネン系樹脂成形品を製造する方法であって、 (1)(イ)25℃において3〜100cpsの粘度を
有し、かつ、(ロ)25℃において重合反応を開始した
際に、粘度が1,000cpsに達するまでの時間が3
分以上である反応の立ち上がりが遅い重合反応液を金型
内に注入し、 (2)注入完了後、直ちに金型を50℃以上に加熱する
ことを特徴とするノルボルネン系樹脂成形品の製造方法
が提供される。
系単量体は、ノルボルネン環を有するものであれば特に
限定されないが、耐熱性に優れた成形品が得られること
から、三環体以上の多環ノルボルネン系単量体を用いる
ことが好ましい。ノルボルネン系単量体の具体例として
は、ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体;ジ
シクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエンな
どの三環体;テトラシクロドデセンなどの四環体;シク
ロペンタジエン三量体などの五環体;シクロペンタジエ
ン四量体などの七環体;これらのメチル、エチル、プロ
ピル、ブチルなどのアルキル、ビニルなどのアルケニ
ル、エチリデンなどのアルキリデン、フェニル、トリ
ル、ナフチルなどのアリールなどの置換体;さらにこれ
らのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子
などの炭素、水素以外の元素を含有する基、いわゆる極
性基を有する置換体などが例示される。これらの単量体
は、単独で、または複数種を組み合わせて用いられる。
入手が容易であり、反応性に優れ、得られる樹脂成形品
の耐熱性に優れる点から、三環体、四環体、および五環
体の単量体が好ましい。
型であることが好ましく、そのためには、用いる単量体
の10重量%以上、好ましくは30重量%以上の架橋性
単量体を使用すればよい。架橋性単量体は、反応性の二
重結合を2個以上有する多環ノルボルネン系単量体であ
り、その具体例としてジシクロペンタジエン、シクロペ
ンタジエン三量体、シクロペンタジエン四量体などが例
示される。なお、本発明の目的を損なわない範囲で、ノ
ルボルネン系単量体と開環共重合し得るシクロブテン、
シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロオクテ
ン、シクロドデセンなどの単環シクロオレフィンなどを
コモノマーとして用いてもよい。
系樹脂成形品の製造方法において、ノルボルネン系単量
体を重合するのに用いられる触媒は、メタセシス触媒で
ある。メタセシス触媒は、塊状重合によりノルボルネン
系単量体を開環重合できるものであれば特に限定され
ず、公知のものでよい。例えば、タングステン、モリブ
デン、タンタルなどのハロゲン化物、オキシハロゲン化
物、酸化物、有機アンモニウム塩などがあげられる。
体で使用する単量体1モルに対し、通常、0.01ミリ
モル以上、好ましくは0.1ミリモル以上、かつ50ミ
リモル以下、好ましくは20ミリモル以下である。メタ
セシス触媒の使用量が少なすぎると重合活性が低すぎて
反応に時間がかかるため生産効率が悪く、使用量が多す
ぎると反応が激しすぎるため型内に十分に充填される前
に硬化したり、触媒が析出し易くなり均質に保存するこ
とが困難になる。メタセシス触媒は、通常、単量体に溶
解して用いるが、塊状重合した樹脂成形品の性質を本質
的に損なわれない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させ
溶解させたうえで、単量体と混合することにより、析出
し難くしたり、溶解性を高めて用いてもよい。
系樹脂成形品の製造においては、通常、メタセシス共触
媒とも言われる活性剤をメタセシス触媒と共に用いて塊
状重合を行う。活性剤は塊状重合でノルボルネン系単量
体を開環重合できるメタセシス触媒を活性化できるもの
であれば特に限定されず、公知のものでよい。例えば、
アルキルアルミニウム、アルキルアルミニウムハライ
ド、アルコキシアルキルアルミニウムハライド、アリー
ルオキシアルキルアルミニウムハライド、有機スズ化合
物などが挙げられる。
多過ぎると、重合反応液の反応の立ち上りが早くなり、
本発明の目的が達成できない。その使用量は、通常、反
応液全体で使用するメタセシス触媒1モルに対して、
0.1モル以上、好ましくは1モル以上、かつ100モ
ル以下、好ましくは10モル以下である。但し、活性剤
を用いないか、またはその使用量が少なすぎると重合活
性が低すぎて反応に時間がかかるため生産効率が悪くな
る。活性剤は、通常単量体に溶解して用いるが、塊状重
合による成形品の性質を本質的に損なわない範囲であれ
ば、少量の溶剤に懸濁または溶解させたうえで、単量体
と混合することにより、析出し難くしたり、溶解性を高
めて用いてもよい。
活性調節剤を併用する。活性調節剤を併用することによ
って、反応速度や、反応液の混合から反応開始までの時
間、反応活性などを変化させることができるが、本発明
においては、特に、重合反応を25℃において開始した
際に、粘度が1,000cpsに達するまでの時間が3
分以上である反応の立ち上がりが遅い重合反応液を調製
するのに有効な手段である。
元する作用をもつ化合物などが用いられ、例えば、アル
コール類、ハロアルコール類などが例示される。アルコ
ール類の具体例としては、n−プロパノール、n−ブタ
ノール、n−ヘキサノール、2−ブタノール、イソブチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、t−ブチルア
ルコールなどが挙げられ、ハロアルコール類の具体例と
しては、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、2−ク
ロロエタノール、1−クロロブタノールなどが挙げられ
る。活性調節剤の添加量は活性調節剤/活性剤のモル比
で1.0以上、好ましくは1.1以上、かつ1.5以
下、好ましくは1.4以下である。活性調節剤の量が小
さすぎると反応が早すぎ、反応原液が繊維の間や狭い部
分に流入しにくく、逆に、量が大きすぎると加熱しても
反応が遅すぎて成形効率が悪い。
填剤、顔料、着色剤、発泡剤、摺動付与剤、難燃化剤、
可燃剤、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成形用反応原
液に配合することができ、それにより得られるRIM製
品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、燐系、アミン系など各種のプラスチ
ック・ゴム用酸化防止剤が用いられ、また、充填剤とし
ては、ガラス、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシ
ウム、雲母などの無機質充填剤が用いられる。
液にエラストマーを配合してもよい。用いられるエラス
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、スチレン−ブ
タジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソ
プレン−スチレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジ
エン系共重合体などのジエン系エラストマーや、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、およびこれらの水素化物など
が例示される。エラストマーの添加量は、反応原液の2
5℃の粘度が後記範囲内になるように適宜選択される。
の製造に用いられる反応原液としては、ノルボルネン系
単量体、メタセシス触媒、アルキルアルミニウムハライ
ドなどの活性剤、アルコール類などの活性調節剤および
任意成分を、2液以上に分けて調製したものが用いられ
る。これらの反応原液は、1液のみでは塊状重合しない
が、全ての液を混合すると各成分が所定の割合となり、
ノルボルネン系単量体が塊状重合する。例えば、ノルボ
ルネン系単量体、メタセシス触媒および任意成分からな
る反応原液と、ノルボルネン系単量体、活性剤、活性調
節剤および任意成分からなる反応原液は、それぞれその
ままでは重合しない。2液に含まれる各成分の総量が本
発明における各成分の使用量であれば、この2液はそれ
ぞれ本発明で用いられる反応原液であり、両者を混合す
ると塊状重合が開示される。
を用いて塊状重合させているが、3液以上の反応原液を
用いてもよい。反応原液の混合後に、ノルボルネン系単
量体中にその他の成分が十分に拡散できるように、通
常、どの反応原液にもノルボルネン系単量体が含有され
ており、その他の成分は、ノルボルネン系単量体中に溶
解または分散していることが好ましいが、ノルボルネン
系単量体が含有されていない反応原液があってもよい。
また、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、活性剤
の三者を一つの反応原液に含有させると塊状重合が開始
するので、通常、メタセシス触媒と活性剤を一つの反応
原液に含有させることはない。なお、反応原液はメタセ
シス触媒などの失活を防ぐためなどの理由で、通常、窒
素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で調製、保管、移送さ
れることが好ましい。
において3cps以上、好ましくは5cps以上、かつ
100cps以下、好ましくは50cps以下である。
粘度が高過ぎると長繊維補強材を充填した金型内に十分
浸透せしめるのが困難となる。また、25℃において重
合反応を開始した際に、重合反応液の粘度が1,000
cpsに達するまでの時間は3分以上であることを必要
とし、好ましくは5〜60分の範囲である。粘度が1,
000cpsに達するまでの時間が過度に短かいと多量
の長繊維補強材を用いたときの重合反応液の浸透が不十
分となり好ましくない。
樹脂成形品の成形において、補強材を用いることは必須
ではないが、本発明の効果は補強材、特に長繊維補強材
を用いるときに顕著に出現する。長繊維補強材としては
良好な機械的強度と耐熱性を有するものが用いられ、そ
の具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素
繊維、スチール繊維およびアモルファス金属繊維などの
無機長繊維、ならびにアラミド繊維および超高分子量ポ
リエチレンなどの有機長繊維が挙げられる。長繊維の形
態は格別限定されることはなく、織布、編物、コンティ
ニュアスストランド・マットおよびフィラメントワイン
ディングなどのいずれでもよい。しかしながら、重合反
応液が浸透し易く、かつ高強度であることからコンティ
ニュアス・ガラスストランド・マットが最も好ましい。
全体にふわっとしたものであり、金型に充填する場合
は、圧縮して充填する。金型を閉じると金型内でコンテ
ィニュアスストランド・マットはほぼ均一になるため、
成形品は均一な機械的強度を有する。なお、金型内に挿
入体を固定して塊状重合する場合、挿入体表面と金型内
面の間でも、コンティニュアスストランド・マットはほ
ぼ均一に充填されるので、このような場合も均一な機械
的強度を有する樹脂成形品を容易に得ることができる。
の20重量%以上、好ましくは25重量%以上、より好
ましくは30重量%以上、かつ50重量%以下、好まし
くは45重量%以下、より好ましくは40重量%以下で
ある。充填量が少なければ、機械的強度の強化の割合が
小さい。充填量が多すぎると、均一に充填せずにむらが
できたり、重合阻害が起こったりする。なお、ここでい
う樹脂重量は、挿入体などがある場合は樹脂成形品から
挿入体を除いた、長繊維強化樹脂重量のことである。
製造においては、反応原液を混合した重合反応液を硬化
させる。一般的には、必要ならば金型内に長繊維補強材
を予め充填しておき、次いで2またはそれ以上の反応原
液をミキシングヘッドなどを用いて瞬間的に混合し、直
ちに、混合した重合反応液を金型内に注入し、さらに加
熱して塊状重合を開始せしめ、硬化させる方法が用いら
れる。ここで使用される金型は金属製に限定されること
はなく、ガラス製、木型、樹脂型であってもよい。な
お、塊状重合工程は、触媒の失活などの問題を避けるた
めに、型内を窒素ガスなどの不活性ガスをパージするな
どして不活性な雰囲気にすることが好ましい。
に注入した後、直ちに50℃以上に加熱して塊状重合を
開始せしめる。本発明においては、反応の立ち上がりが
遅い塊状重合反応液、すなわち、25℃において重合反
応を開始した場合に粘度が1,000cpsに達するま
での時間が3分以上である塊状重合反応液を用いて金型
内のすみずみまで重合用反応液を容易に浸透させ、次い
で、重合開始後は中心部および表面部ともに均一に重合
を進めるために、反応液の注入完了後になるべく早く金
型を加熱することが重要である。加熱温度が低過ぎると
十分に硬化しないかまたは硬化するのに長時間を要す
る。また、加熱温度が高過ぎるとエネルギー損失が大き
いのみならず反応が暴走して炭化が起ることがある。一
般に、加熱温度は50〜100℃が好ましく、70〜9
0℃が特に好ましい。
により得られるノルボルネン系樹脂成形品は、重合ムラ
がなく一様に重合して成形されたものであるが故に良好
な機械的強度を有する。特に、長繊維強化ノルボルネン
系樹脂成形品は、繊維補強材と樹脂とが成形品全体に亘
って一様に一体化しているため、機械的強度に優れてお
り、強度分布が均一である。この長繊維強化ノルボルネ
ン系樹脂成形品は、JIS K−7055に従って測定
した曲げ強度が150Mpa以上を有する。しかも、成
形品全体に亘って一様な機械的強度をもつため、曲げ強
度のバラツキが小さい。さらに、曲げ強度の測定中、試
料の破壊荷重の1/2に達するまでの過程で表面の部分
的剥離などを生じることがない。
ン系樹脂成形品の製造方法を具体的に説明する。比較例1 500mm×500mm×5mmの平板成形用型の鉄製
のキャビティー内に500mm×500mmに裁断した
ガラス長繊維のコンティニュアス・ガラスストランド・
マット(旭ファイバーグラス社製:M9600)5プラ
イを設置した。なお、このガラスマットは110℃で1
時間で予め乾燥処理を施した。
ペンタジエン3量体(非対称型3量体)10重量%から
なるノルボルネン系単量体からなる反応原液を2つの容
器に分け入れ、一方には単量体に対しジエチルアルミニ
ウムクロリドを40ミリモル濃度、1、3−ジクロロ−
2−プロパノールを48ミリモル濃度になるように添加
した(A液)。他方には、単量体に対しトリ(トリデシ
ル)アンモニウムモリブデートを10ミリモル濃度にな
るように添加した(B液)。
流して約30℃に保持しておいた。A液、B液の同容量
を低圧混合注入機により混合して直ちに注入し、重合反
応液の充填が完了後、10分間硬化反応させ、型から取
り出したが、全体として硬化が不十分であって平板状ガ
ラス長繊維強化樹脂成形品として形状を保持することが
不可能であった。未反応液体が残存していて、ベタツキ
が大きく、曲げ強度の測定に供することはできなかっ
た。上記金型に注入したA液とB液の混合液の粘度は5
cps(25℃)であり、常温において重合を開始後、
粘度が1,000cpsに達するまでの時間は10分で
あった。
成形品を製造した。但し、混合反応液を金型内に注入し
た後、直ちに、型内に貫通した第2の系列の温調配管に
80℃の熱水を流すことによって金型温度を約80℃に
上げ、10分間硬化せしめた。成形品を型から取出した
ところ、成形品の表面まで反応が完結しており、べたつ
きはなかった。成形品から15mm×120mm×5m
mのサンプルを切出し、JIS K−7055に従っ
て、スパン間距離、試験速度2.5mm/minにて曲
げ試験を行ったところ曲げ強度は160MPaであっ
た。曲げ強度の測定の過程で表面の部分的剥離などを生
じることはなかった。
成形品を製造した。但し、重合反応液を型内に注入する
に先立って、金型を80℃に予熱しておいた。反応液注
入完了から10分後に成形品を型から取出したところ、
成形品の表面まで反応は完結していたが、ゲートから離
れた部分に樹脂の充填不完全部があり、ガラス繊維が白
く浮いていた。
に、長繊維強化ノルボルネン系樹脂成形品の製造におい
ては、予熱しておいた金型中に重合反応液を注入する
と、重合反応液が金型内のすみずみまで補強材中に十分
に浸透しないうちに重合が始まり増粘するので、均質で
高強度の樹脂成形品を得ることができない(比較例
2)。また、金型の予熱を行わない場合は、短時間で十
分な硬化を達成することができない。特に、成形品の中
心部では硬化が進むが、成形品表面部では反応熱が放熱
されるため硬化が不十分となる(比較例1)。
且つ、重合反応の立ち上がりが遅い重合反応液を用い
て、予熱していない金型内に注入するため、反応液は補
強材全体に亘って均一に浸透する。しかも、注入完了後
直ちに金型を加熱するため、反応液は成形品中心部のみ
ならず表層部に亘って実質的均一に硬化が進む。従っ
て、長繊維補強材と樹脂とが成形品全体に亘って均一か
つ密実に一体化しており、機械的強度その他の物性が良
好で、成形品全体に亘って均一な成形品が得られる。
ン系樹脂成形品の製造方法、すなわち、金型内でノルボ
ルネン系単量体を塊状重合させてノルボルネン系樹脂成
形品を製造する方法であって、 (1)(イ)25℃において3〜100cpsの粘度を
有し、かつ、(ロ)25℃において重合反応を開始した
際に、粘度が1,000cpsに達するまでの時間が3
分以上である反応の立ち上がりが遅い塊状重合反応液を
金型内に注入し、 (2)注入完了後に金型を50℃以上に加熱することを
特徴とするノルボルネン系樹脂成形品の製造方法の好ま
しい実施態様をまとめると以下のとおりである。
て3〜100cps、より好ましくは5〜75cpsで
ある。 (2)重合反応液を、25℃において重合反応を開始し
た場合に、粘度が1,000cpsに達するまでの時間
が3〜60分である。 (3)重合反応液の注入完了後に金型を50〜100℃
に加熱する。 (4)重合反応液がアルコールおよびハロアルコールの
中から選ばれた活性調節剤を含む。
調節剤/活性剤のモル比として1.0〜1.5、より好
ましくは1.1〜1.4の範囲である。 (6)補強材、より好ましくは長繊維補強材を予め配置
した金型内でノルボルネン系単量体を塊状重合させる。 (7)前項(6)の長繊維補強材がガラス長繊維補強
材、より好ましくはコンティニュアス・ガラスストラン
ド・マットである。
Claims (2)
- 【請求項1】 金型内でノルボルネン系単量体を塊状重
合させてノルボルネン系樹脂成形品を製造する方法であ
って、 (1)(イ)25℃において3〜100cpsの粘度を
有し、かつ、(ロ)25℃において重合反応を開始した
際に、粘度が1,000cpsに達するまでの時間が3
分以上である反応の立ち上がりが遅い重合反応液を金型
内に注入し、 (2)注入完了後、直ちに金型を50℃以上に加熱する
ことを特徴とするノルボルネン系樹脂成形品の製造方
法。 - 【請求項2】 長繊維補強材を配置した金型内でノルボ
ルネン系単量体を塊状重合させる請求項1記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17710896A JPH10635A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17710896A JPH10635A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10635A true JPH10635A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=16025300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17710896A Pending JPH10635A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ノルボルネン系樹脂成形品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10635A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082072A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Teijin Meton Kk | 繊維強化樹脂成形体及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP17710896A patent/JPH10635A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082072A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Teijin Meton Kk | 繊維強化樹脂成形体及びその製造方法 |
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