JP2001047433A - 軽量高剛性天然繊維補強ポリウレタン/ポリウレア成形品の製造方法 - Google Patents

軽量高剛性天然繊維補強ポリウレタン/ポリウレア成形品の製造方法

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JP2001047433A
JP2001047433A JP22106899A JP22106899A JP2001047433A JP 2001047433 A JP2001047433 A JP 2001047433A JP 22106899 A JP22106899 A JP 22106899A JP 22106899 A JP22106899 A JP 22106899A JP 2001047433 A JP2001047433 A JP 2001047433A
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light
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Hiroshi Itaba
博志 板場
Jiyunichi Sentou
潤一 先東
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Sumika Covestro Urethane Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bayer Urethane Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に軽量にもかかわらず、高い剛性と優れ
た意匠性を示す、天然繊維で補強された軽量高剛性成形
品の製造方法を提供する。 【解決手段】 低い単位面積重量でかつ高剛性なポリウ
レタン/ポリウレア成形品の製造方法は、(1)天然繊
維製マットの表面に、水が10重量%〜70重量%配合
されたポリオール成分およびポリイソシアネートを塗布
する工程、および(2)50℃〜160℃で加熱された
型で、塗布された天然繊維マットを熱成形する工程から
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、寸法安定性に優れ
た軽量の高剛性ポリウレタン/ポリウレア成形品、特に
自動車用天井材、ドアートリム材等の自動車用内装基材
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、繊維補強されたポリウレタン成形
品の成形法としては、型に配置されたガラスマットに対
してイソシアネートと処方されたポリオール成分を混合
して流し込む方法、あるいはポリオール成分に前もって
ミルドガラスを混ぜ込んでおき、それをイソシアネート
と混合し注入する方法などが行われてきたが、いずれも
イソシアネートと処方されたポリオール成分を混合する
ため比較的高価なポリウレタン成形機が必要であった。
【0003】いわゆるポリウレタン成形機を必要としな
い繊維補強されたポリウレタン/ウレア材料の製造技術
としては、軟質ウレタンフォームや硬質ウレタンフォー
ムにイソシアネートを含浸し、その上へ水とウレタン触
媒を加え、両面をガラスマットで補強した成形品の製造
方法(特公昭63−7577号公報)が提案されてい
る。しかしながら、この方法では、ウレタン/ウレア樹
脂は、いわゆる熱硬化型接着剤として使用されており、
ウレタンフォームなどの多孔質材料にイソシアネートを
含浸する工程、その上へ水とウレタン触媒を加える工
程、その上で両面をガラスマットなどの繊維材で補強す
る工程を経て、その後熱プレスで成形される複雑な製造
方法になっており製造コストも高くなっている。
【0004】またこの技術では形状を得るための剛性、
あるいは成形品の寸法安定性は両面をサンドウィッチ構
造で挟み込んだ表面の補強材たとえばガラスマットで得
られているにすぎず、高剛性の成形品を得る技術とは言
えない。
【0005】別の技術では、天然繊維製マットの表面に
ポリイソシアネートを塗布し、その後その上へ水および
ウレタン触媒の混合物を塗布し、塗布された天然繊維マ
ットを型で熱成形する成形方法もあるが、この場合、成
形温度は100℃以上必要で、成形圧力も高かった。
又、成形時に多量のガスが発生する為、装飾用表皮にガ
スぶくれ等が発生し易かった。これらの理由で、装飾用
表皮は非常に限定され、型の材質も樹脂型は使用出来
ず、高価な金型を必要とした。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、補強材としてのガラス繊維を使うことなく、リサイ
クル容易であり、かつ寸法安定性に優れた軽量の成形品
を製造する方法を提供することである。
【0007】本発明の別の目的は、ポリイソシアネート
と処方されたポリオール成分をウレタン成形機による混
合工程を経ることなく、別々に塗布する事で充分な性能
を有する成形品を製造する方法を提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、使用される装飾用表
皮の種類を増やし、製造コストの安い樹脂型でも使用可
能にする為、成形温度は、100℃以下でも可能で、成
形圧力も低い製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】種々検討を行った結果、
我々は、天然繊維のマットを単独で使用し、イソシアネ
ートをスプレーで均一に塗布した後、水分量が10重量
%〜70重量%になるように処方されたポリオール成分
を塗布し、その後、加熱した型でその天然繊維製マット
を熱成形すると、特別にウレタン成型機による混合工程
を設けていないにもかかわらず、イソシアネートと特別
に処方されたポリオールは、繊維の間に均一に含浸し、
加熱した型内で発泡硬化し、繊維で補強されたウレタン
/ウレア発泡体の成形品が一成型工程で、得られること
を見出した。
【0010】得られた成形品は良好な寸法安定性および
強度を備えており、いわゆるサンドイッチ構造を持たせ
るための表面補強は必要ない。又、低い成形温度でも充
分に硬化する為、塩化ビニルやポリプロピレン製の装飾
表皮で一体成型しても表皮の損傷無く、非常に少ない労
力で軽量の成形品が得られる。
【0011】本発明は、(1)天然繊維製マットの表面
に、水が10重量%〜70重量%配合されたポリオール
成分およびポリイソシアネートを塗布する工程、および
(2)50℃〜160℃で加熱された型で、塗布された
天然繊維マットを熱成形する工程からなる、低い単位面
積重量でかつ高剛性な天然繊維補強ポリウレタン/ポリ
ウレア成形品の製造方法を提供する。
【0012】さらに、本発明は、(1)天然繊維製マッ
トの表面に、水が10重量%〜70重量%配合されたポ
リオール成分およびポリイソシアネートを塗布する工
程、および(2’)必要面に装飾用表皮を熱可塑性フィ
ルムを介して配置し、塗布された天然繊維マットを50
℃〜160℃に加熱された型で熱成形する工程からな
る、装飾表面を備えたポリウレタン/ポリウレア成形品
を一体成形する方法を提供する。
【0013】以下に本発明で使用する工程を具体的に説
明する。まず、天然繊維マットの表面へのポリイソシア
ネートおよびポリオール成分を塗布する工程(1)を行
う。マットの表面への塗布は、ポリイソシアネートとポ
リオール成分のどちらを先に行ってもよい。すなわち、
ポリイソシアネートを塗布した後にポリオール成分を塗
布してよく、あるいはポリオール成分を塗布した後にポ
リイソシアネートを塗布してもよい。天然繊維製マット
は、200g/m2〜1500g/m2、好ましくは40
0g/m2〜1000g/m2、例えば500g/m2
単位面積重量を有してよい。天然繊維としては、植物繊
維が好ましく、例えば麻、亜麻、黄麻、サイザル麻、木
材、ケナフが挙げられる。天然繊維の太さは、20〜1
000μm、天然繊維の長さは、5〜1000cmであ
ってよい。天然繊維マットは、例えば、ニードルパンチ
ング法によって製造出来る。
【0014】天然繊維に塗布するポリイソシアネートの
量は、天然繊維マット100重量部に対して、50〜1
00重量部、好ましくは、60〜80重量部である。ポ
リイソシアネートとしては、芳香族系ポリイソシアネー
ト(例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメ
タンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリ
イソシアネート(ポリメリックMDI))、脂肪族系ポ
リイソシアネート(例えば、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート)が例示される。
それらのイソシアネートをウレタン変性、カルボジイミ
ド変性、他の方法で変性したポリイソシアネートを使用
しても良い。
【0015】天然繊維に塗布するポリオール成分の量
は、天然繊維マット100重量部に対して25〜50重
量部、例えば30〜40重量部であることが好ましい。
処方されたポリオール成分を、マットの表面に均一に塗
布する。ポリオール成分は、水、ポリオール、ウレタン
触媒、要すれば界面活性剤からなる。ポリオールとして
は、多価アルコール(例えば、エチレングリコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリト
ール、ソルビトール、シュガー等)、ポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリオールなどを使用出来る。ポ
リエーテルポリオールの例は、多価アルコールに、アル
キレンオキサイド(例えば、プロピレンオキサイド、エ
チレンオキサイド)を付加したポリエーテルポリオー
ル、脂肪族アミン(例えば、モノエチルアミン、エチレ
ンジアミン、N,N−ジメチルエチルアミン、ジエチレ
ントリアミン等)にアルキレンオキサイド(例えば、プ
ロピレンオキサイド、エチレンオキサイド)を付加した
ポリエーテルポリオールである。
【0016】ポリエーテルポリオールは、水酸基価10
0〜1000mgKOH/g、例えば300〜500m
gKOH/gであってよい。
【0017】ウレタン触媒としては、3級アミン類(例
えば、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,
N',N',N"−ペンタメチルジエチレントリアミン、ト
リエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン)が例
示される。ウレタン触媒の量は、ポリオール成分の0.
5〜3.0重量%、例えば1.0〜2.0重量%であっ
てよい。
【0018】界面活性剤としては、非イオン性界面活性
剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤また
は両イオン性界面活性剤を使用出来る。高級アルコール
またはアルキルフェノールにアルキレンオキサイド(例
えば、エチレンオキサイド)を付加した非イオン性界面
活性剤、有機シリコーン系界面活性剤(例示すれば、ポ
リオキシアルキレンシリコーンコポリマー)も使用でき
る。界面活性剤は、ポリオール成分の2重量%以下、例
えば0.1〜0.5重量%であってよい。
【0019】水の量は、ポリオール成分の10〜70重
量%、例えば20〜60重量%、特に20〜50重量
%、特別に30〜40重量%であってよい。水の量は、
ポリイソシアネートとの反応量論上過剰になる様にする
ことが好ましい。水の量は、ポリイソシアネートのイソ
シアネート基1当量に対して、1当量以上、好ましくは
1.5〜3.5当量、例えば、2〜3当量が望ましい。
【0020】イソシアネートの塗布およびポリオール成
分の塗布には、通常の一液用スプレー装置あるいはフロ
ーコーターが有効に使える。高圧で二液を混合後スプレ
ーする高価なウレタン樹脂用スプレー装置を使う必要は
ない。
【0021】工程(1)の後に、天然繊維マットを加熱
した型で熱成形する工程(2)または(2’)をおこな
う。型の加熱温度は、50℃〜160℃、例えば80℃
〜130℃であってよい。熱成形によって、天然繊維マ
ットの厚さは、1mm〜20mm、例えば2mm〜4m
mにすることができる。本発明の方法によって、400
g/m2〜2000g/m2、例えば500g/m2〜1
500g/m2の単位面積重量の軽量かつ高剛性であ
り、天然繊維で補強されたポリウレタン/ポリウレア成
形品を得ることができる。
【0022】工程(2’)のように、熱成形する際に、
必要面に装飾用表皮を熱可塑性フィルムを介して配置す
る事によって、装飾表面を備えた成形品を一体成形する
ことができる。この際、主に離型性向上のために、マッ
ト表面をプラスチックフィルムで被覆してよい。プラス
チックフィルムは、装飾用表皮および熱可塑性フィルム
を配置したマット表面の反対側の表面に配置される。プ
ラスチックフィルムとしては、ポリエチレンフィルム、
ポリエステル不織布などを使用できる。プラスチックフ
ィルム被覆の厚さは、例えば0.01〜0.1mmであ
ってよい。
【0023】熱可塑性フィルムは、例えば、オレフィ
ン、ポリアミドなどからできていてよい。熱可塑性フィ
ルムの厚さは、例えば10〜40μmであってよい。装
飾用フィルムがウレタンを含浸する場合は、熱可塑性フ
ィルムの存在が好ましい。装飾用表皮は、ポリオレフィ
ン、ポリエステル、ポリアミド系の織布または不織布、
あるいはビニールレザーなどからできていてよい。装飾
用表皮の厚さは、例えば0.2〜30mmであってよ
い。
【0024】本発明の方法によって、得られた天然繊維
で補強された軽量高剛性成形品は、自動車用天井材、ド
アートリム材などの自動車用内装基材に使用できる。
【0025】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。以下の例において成形品の評価は、次のように行
った。 (1)曲げ弾性率 JISK6301に準じて曲げ弾性率を測定した。成形
品より長さ150mm、幅50mmのサンプルを切り出
し、支点間距離100mm、テストスピード50mm/
minで測定した。 (2)成形性 脱型時の剛性、天然繊維への樹脂の含浸性、装飾用表皮
の損傷程度等で成形性を判定した。
【0026】実施例1 単位面積重量500g/m2の麻マット(縦30cm×横
30cm×厚さ5mm)にポリメリックMDI(住友バ
イエルウレタン(株)製、SBU イソシアネート 0
418)を、300g/m2の量でスプレーで塗布した。
次いで、ポリオール成分(水30重量%、エチレンジア
ミンにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価630
mgKOH/gのポリエーテルポリオール33重量%、
シュークローズにプロピレンオキサイドを付加した水酸
基価380mgKOH/gのポリエーテルポリオール3
3重量%、ジメチルエタノールアミン(3級アミン触
媒)3重量%、ジメチルポリシロキサン(SZ162
7、日本ユニカー社製)(界面活性剤)1重量%)を、
150g/m2の量でスプレーで塗布した。130℃の
金型で60秒加圧し、厚さ3mmの成形品を作製した。
この成形品は、密度(見掛密度)0.33g/cm
3で、単位面積重量1000g/m2と非常に軽量にもか
かわらず、曲げ弾性率は7000kg/cm2の値を示
し、天井材としての性能を充分有していた。
【0027】実施例2 単位面積重量500g/m2の麻マット(縦30cm×
横30cm×厚さ5mm)にポリメリックMDI(住友
バイエルウレタン(株)製、SBU イソシアネート
0418)を、300g/m2の量でスプレーで塗布し
た。次いで、ポリオール成分(水30重量%、エチレン
ジアミンにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価6
30mgKOH/gのポリエーテルポリオール33重量
%、シュークローズにプロピレンオキサイドを付加した
水酸基価380mgKOH/gのポリエーテルポリオー
ル33重量%、ジメチルエタノールアミン(3級アミン
触媒)3重量%、ジメチルポリシロキサン(SZ162
7、日本ユニカー社製)(界面活性剤)1重量%)を、
150g/m2の量でスプレーで塗布し、塗布面に、装
飾用表皮として、塩化ビニル製シート(厚さ2mm)を
重ね、反対側には離型用としてプラスチックフィルム
(厚さ0.01〜0.1mm)を重ね、80℃の金型で
60秒加圧し、厚さ3mmの成形品を作製した。この成
型品は、80℃という低温にもかかわらず、脱型時剛性
は充分有り、又天然繊維の裏側まで充分に樹脂が含浸
し、塩化ビニル製シートも損傷を受けていなかった。基
材密度(見掛密度)0.33g/cm3で、単位基材面積重
量1000g/m2と非常に軽量にもかかわらず、曲げ
弾性率は6000kg/cm2の値を示し、自動車内装
用基材としての性能は充分有していた。
【0028】比較例1 単位面積重量500g/m2の麻マット(縦30cm×
横30cm×厚さ5mm)にポリメリックMDI(住友
バイエルウレタン(株)製、SBU イソシアネート
0418)を400g/m2の量でスプレーで塗布し
た。次いで、トリエチレンジアミン7重量%を溶解した
水を100g/m2の量でスプレーで塗布し、塗布面に
塩化ビニル製シートを重ね、80℃の金型で60秒加圧
し、厚さ3mmの成形品を作製した。この成形品は、硬
化不良で脱型時剛性は無く、製品にならなかった。
【0029】比較例2 単位面積重量500g/m2の麻マット(縦30cm×
横30cm×厚さ5mm)にポリメリックMDI(住友
バイエルウレタン(株)製、SBU イソシアネート
0418)を、300g/m2の量でスプレーで塗布し
た。次いで、ポリオール成分(水5重量%、エチレンジ
アミンにプロピレンオキサイドを付加した水酸基価63
0mgKOH/gのポリエーテルポリオール33重量
%、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加した水酸
基価400mgKOH/gのポリエーテルポリオール6
0重量%、ジメチルエタノールアミン(3級アミン触
媒)3重量%、ジメチルポリシロキサン(SZ162
7、日本ユニカー社製)(界面活性剤)1重量%)を、
150g/m2の量でスプレーで塗布し、塗布面に塩化
ビニル製シートを重ね、80℃の金型で60秒加圧し、
厚さ3mmの成形品を作製した。この成形品は、麻への
含浸は不充分で全く剛性は無く、混合性も悪く全く製品
にならなかった。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法によって得られた成形品
は、非常に軽量にもかかわらず、高い剛性および優れた
意匠性を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)天然繊維製マットの表面に、水が
    10重量%〜70重量%配合されたポリオール成分およ
    びポリイソシアネートを塗布する工程、および(2)5
    0℃〜160℃に加熱された型で、塗布された天然繊維
    マットを熱成形する工程からなる、低い単位面積重量で
    かつ高剛性な天然繊維補強ポリウレタン/ポリウレア成
    形品の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009084370A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Mitsubishi Motors Corp ウレタン樹脂成形体
JP2014125560A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Sumika Bayer Urethane Kk 植物繊維で補強された発泡ポリウレタン成形品およびその製造方法
CN107033393A (zh) * 2016-11-15 2017-08-11 济南大学 一种具有低频吸声隔声功能的纤维材料的制备方法

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