JP2006346954A

JP2006346954A - モールド成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2006346954A
Application number: JP2005174624A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yano; 忠史矢野; Atsuhiko Itakura; 敦彦板倉; Susumu Saito; 進斉藤
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: JP4666361B2

Abstract

【課題】軽量高硬度でかつ部分的な物性のバラツキが少ないモールド成形品を安定して製造することを目的とする。
【解決手段】末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに付着させる帯電防止剤付着工程と、前記帯電防止剤の付着した発泡ビーズを、ポリウレタン発泡体の粒状物と末端ＮＣＯ基を有するバインダーと混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をモールドに充填し、前記モールド内で前記バインダーを硬化させて前記発泡ビーズ及び前記ポリウレタン発泡体の粒状物を結合させることによりモールド成形品にする充填硬化工程と、前記モールド成形品をモールドから取り出す脱型工程とにより、モールド成形品を製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は、粒状物等とバインダーの混合物をモールドに充填して、バインダーを硬化させることにより粒状物等を結合させて賦形するモールド成形品の製造方法に関する。

従来、粒状物等とバインダーの混合物をモールドに充填して、バインダーを硬化させることにより粒状物等を結合させて賦形したモールド成形品は、種々の用途に用いられている。特にシートクッションやフロアマット等の車両用内装材に用いられるモールド成形品は、車両の燃費向上などの点から、軽量高硬度のものが求められている。

従来、粒状物等を結合させて賦形した車両用内装材用のモールド成形品には、粒状物としてポリウレタン発泡体の粒状物が用いられていた。また、軽量高硬度の要求に応えるため、バインダーを増量することが考えられる。しかし、バインダーを増量するとモールド成形品の硬度が増すものの、増量したバインダーの硬化によってモールド成形品の表面特性が損なわれ、クッション性に劣るようになる。

なお、軽量高硬度のモールド成形品を得るため、ポリウレタン発泡体の粒状物とバインダーとの混合物に発泡ビーズを混在させることが考えられる。しかし、その場合、ポリウレタン発泡体の粒状物と発泡ビーズとバインダーを混合させる際に静電気が発生し、得られた混合物をモールドに充填したときにポリウレタン発泡体の粒状物と発泡ビーズがそれぞれ凝集してモールド内で材料の分布が不均一となり、得られるモールド成形品は部分的に物性が異なるものになる問題が発生する。

特開２００１−２５３０３４号公報特開２００４−２９９２０８号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、軽量高硬度でかつ部分的な物性のバラツキが少ないモールド成形品を安定して製造することのできるモールド成形品の製造方法を提供するものである。

請求項１の発明は、末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに付着させる帯電防止剤付着工程と、前記帯電防止剤の付着した発泡ビーズを、ポリウレタン発泡体の粒状物と末端ＮＣＯ基を有するバインダーと混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をモールドに充填し、前記モールド内で前記バインダーを硬化させて前記発泡ビーズ及び前記ポリウレタン発泡体の粒状物を結合させることによりモールド成形品にする充填硬化工程と、前記モールド成形品をモールドから取り出す脱型工程と、よりなることを特徴とするモールド成形品の製造方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記末端に水酸基を有する帯電防止剤が４級アンモニウム塩であることを特徴とする。

本発明によれば、末端に水酸基を有する帯電防止剤が付着した発泡ビーズを、ポリウレタン発泡体の粒状物と末端ＮＣＯ基を有するバインダーと混合して混合物を形成しているため、混合の際に、帯電防止剤の水酸基とバインダーのＮＣＯ基が一部反応して硬化することにより帯電防止剤が発泡ビーズに固定され、混合物全体において静電気の発生が効果的に抑えられる。しかも、前記末端に水酸基を有する帯電防止剤をポリウレタン発泡体の粒状物に予め付着させた場合には、混合物の形成時に発泡ビーズに静電気が発生し、得られた混合物をモールドに充填したときにポリウレタン発泡体の粒状物と発泡ビーズがそれぞれ凝集してモールド内で材料の分布が不均一となり、得られるモールド成形品は部分的に物性の異なるものになり易いが、本発明では末端に水酸基を有する帯電防止剤を予め発泡ビーズに付着させているため、かかる不具合を生じることもない。さらに、末端に水酸基を有しない帯電防止剤を用いた場合には、帯電防止剤がモールド成形品内に揮発成分として残留し、車両内装材として使用された場合はフォギングやブリードの発生原因となるが、本発明ではかかる不具合を生じることもない。

また、本発明では、前記混合時に静電気の発生を抑えることができることから、その後に混合物をモールドに充填した際に、ポリウレタン発泡体の粒状物と発泡ビーズが、混合物内の静電気でそれぞれ凝集してモールド内で材料の分布が不均一となるのを防ぐことができ、均一な物性を有するモールド成形品を得ることができる。しかも、得られたモールド成形品は、発泡ビーズの存在によって軽量高硬度のものとなる。また、硬度を高めるためにバインダーを増量した場合には、増量したバインダーの硬化によってモールド成形品の表面特性が損なわれ、クッション性に劣るようになるが、本発明によれば、そのような不具合を生じるおそれがない。

本発明におけるモールド成形品の製造方法は、帯電防止剤付着工程と、混合工程と、充填硬化工程と、脱型工程とよりなる。

帯電防止剤付着工程では、末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに付着させることが行われる。末端に水酸基を有する帯電防止剤は、水酸基等の置換基を有してもよいアルキル基、アリール基、アラルキル基等の１価の炭化水素基（各々同一または異なってもよい）を含む第４級アンモニウム塩をいう。前記末端に水酸基を有する帯電防止剤は水溶液にして発泡ビーズに付着させ、乾燥させるのが、作業性の点から好ましい。

発泡ビーズは、ビーズ状に発泡させた発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等からなり、非粉砕品である。発泡ビーズの平均粒径は１〜５ｍｍ、特には３〜４ｍｍが好ましい。発泡ビーズの平均粒径が小さすぎると発泡ビーズの作用を得難く、一方、発泡ビーズの粒径が大きすぎると発泡ビーズの影響が大きくなりすぎる。また、発泡ビーズは、比重が０．００５〜０．８、特には０．０５〜０．２のものが好ましい。比重が低すぎると得られるモールド成形品の硬度が低くなり、一方、比重が高すぎるとモールド成形品の軽量性及びクッション性が低下する。

前記末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに付着させる方法は、特に限定されず、例えば、末端に水酸基を有する帯電防止剤の水溶液を発泡ビーズにスプレー塗布し乾燥させることによって、あるいは末端に水酸基を有する帯電防止剤の水溶液と発泡ビーズを投入して混合攪拌することにより行うことができる。

前記末端に水酸基を有する帯電防止剤の前記発泡ビーズに対する付着量は、発泡ビーズ１００重量部当たり５〜３０重量部が好ましい。前記末端に水酸基を有する帯電防止剤の付着量が少なすぎると帯電防止効果を得難くなり、それに対して、前記末端に水酸基を有する帯電防止剤の付着量が多すぎると帯電防止剤を無駄に使用することになって合理的ではない。

混合工程では、前記帯電防止剤の付着した発泡ビーズを、ポリウレタン発泡体の粒状物と末端ＮＣＯ基を有するバインダーと混合して混合物を得ることが行われる。ポリウレタン発泡体の粒状物は、廃棄品を粉砕したもの、あるいは未使用品を粉砕したもの等、何れでもよい。

ポリウレタン発泡体の粒状物は、平均粒径が２〜２０ｍｍのものが好ましく、より好ましくは平均粒径が５〜１５ｍｍのものである。ポリウレタン発泡体の粒状物の平均粒径が２ｍｍ未満の場合、モールド成形品におけるポリウレタン発泡体の粒状物の充填量が増加することから、軽量化の効果が得難くなる。一方、ポリウレタン発泡体の粒状物の平均粒径が２０ｍｍを超えると、モールド成形品に硬度低下を生じるようになる。なお、粒状物にするための粉砕は、公知の粉砕装置を用いて行うことができる。

また、粒状物にするポリウレタン発泡体は、密度が１２〜３５ｋｇ／ｍ^３のものが好適である。密度が１２ｋｇ／ｍ^３未満の場合には、モールド成形品の形状保持性が低下し、一方密度が３５ｋｇ／ｍ^３を超える場合には、モールド成形品の軽量性が損なわれるようになる。

バインダーは、前記発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物を結合するためのものであり、さらに本発明では前記末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに固定するためのものである。前記バインダーは、末端ＮＣＯ基を有するバインダーからなり、従来、粒状物等を結合させたモールド成形品の製造に用いられている公知のものを使用することができる。末端にＮＣＯ基を有するバインダーの例としては、イソシアネートやウレタンプレポリマー等を挙げることができる。

前記バインダーの量は、バインダーと発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物との合計重量を１００とした場合に、［バインダーの重量］：［発泡ビーズの重量＋ポリウレタン発泡体の粒状物の重量］＝５：９５〜２０：８０が好ましい。バインダーの量が少ないと、前記発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物が結合不良となって分離し易くなると共に得られるモールド成形品の硬度が低くなる。それに対してバインダーの量が過剰になると、後述の充填硬化工程において、モールド内の発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物の量が不足して得られるモールド成形品に欠肉を生じ易くなると共に、得られるモールド成形品はクッション性が損なわれるようになる。さらに、前記バインダーの量は、前記帯電防止剤の水酸基に対してバインダーのＮＣＯ基が余剰となるようにされる。なお、通常、従来添加されるバインダーの量であれば、帯電防止剤の添加量を考慮することなく使用できる。

前記混合工程における混合は、前記末端に水酸基を有する帯電防止剤が付着した発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物を公知の混合攪拌装置に投入し、前記混合攪拌装置内にバインダーをスプレーした後に混合する方法、あるいは前記末端に水酸基を有する帯電防止剤が付着した発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物を公知の混合攪拌装置に投入して混合し、その混合中にバインダーをスプレーする方法、または前記末端に水酸基を有する帯電防止剤が付着した発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物とバインダーを公知の混合攪拌装置に投入して混合する方法などがある。

前記混合工程では、混合時に前記バインダーのＮＣＯ基が前記帯電防止剤における末端の水酸基と反応して一部硬化することにより、帯電防止剤が発泡ビーズに固定されるため、混合物全体において静電気が発生するのを効果的に抑えることができる。

充填硬化工程では、前記混合物をモールドに充填し、バインダーの種類に応じてモールドを所要温度に加熱し、あるいはモールド内に蒸気を供給して前記混合物を加熱加圧することにより、前記バインダーを硬化させて前記発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物を結合させることによってモールド成形品にする。その際、前記混合物において静電気の発生が抑えられているため、前記モールド内で発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物が静電気でそれぞれ凝集して材料の分布が不均一となるのを防ぐことができ、均一な物性を有するモールド成形品を形成することができる。前記モールドの例として、製品形状からなる混合物収容凹部を内部に備える本体と、前記混合物収容凹部に蓋をする蓋体とよりなり、前記混合物収容凹部形状にモールド成形品を賦形するものが挙げられる。なお、前記モールドの混合物収容凹部に蒸気を供給する場合には、モールド外の蒸気供給装置から混合物収容凹部に至る蒸気供給管をモールドに接続しておいてもよい。

脱型工程では、前記モールドを開けて前記発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物が結合したモールド成形品を取り出す。図１は、このようにして得られたモールド成形品の一実施例の斜視図である。図１に示すモールド成形品１０は、車両用内装材としてのフロアマットに用いられるものである。得られたモールド成形品は、発泡ビーズとポリウレタン発泡体の粒状物の結合によって軽量高硬度のものとなり、しかもポリウレタン発泡体の粒状物により適当なクッション性を有するものとなる。

本発明における末端に水酸基を有する帯電防止剤とは異なる帯電防止剤１として、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラアルキル４級アンモニウム塩と水の１／１水溶液を用い、また本発明における末端に水酸基を有する帯電防止剤に相当する帯電防止剤２として、Ｎ−ポリオキシエチレンアルキルアンモニウム塩と水の１／１水溶液を用い、発泡ビーズとしてポリスチレンビーズ、品名ハイビーズ（登録商標）、グレード：ＧＲ（外径４ｍｍ、比重０．０１）を用い、表１の重量割合にして発泡ビーズに帯電防止剤をカップガンで吹き付けて付着させ、原料１〜原料５を作成した。なお、原料１は、帯電防止剤が付着していない発泡ビーズ単独のものからなる。原料２〜原料５については帯電防止剤の付着後、７０℃の恒温槽に２４時間放置し、乾燥させた。

前記原料１〜５を表２の比較例１〜４及び実施例１〜３に示す量にして混合攪拌装置に投入し、また、密度２３ｋｇ／ｍ^３の軟質ポリウレタン発泡体を外径５ｍｍに粉砕して得たポリウレタン発泡体の粒状物３０４ｇを混合攪拌装置に投入し、さらに、末端ＮＣＯ基を有するバインダーとして４，４’−ジフェニルメタン・ジイソシアネート（ＭＤＩ）、品名：ＭＲ２００、日本ポリウレタン工業株式会社製を３８ｇ、混合攪拌装置内にスプレーで噴霧し、噴霧後、表２に示す放置時間放置した後に混合攪拌して比較例１〜４及び実施例１〜３の混合物を得た。なお、参考のために発泡ビーズを添加せず、ポリウレタン発泡体の粒状物３０４ｇとバインダー３８ｇとからなる比較例５の混合物を作成した。

比較例１〜５及び実施例１〜３の混合物を、アルミ製モールドの４０×４５０×４５０ｍｍの混合物収容凹部に充填し、蒸気をモールドの混合物収容凹部に供給してバインダーを硬化させることによってモールド成形品を形成し、その後モールドからモールド成形品を取り出した。

このようにして得られた比較例１〜４及び実施例１〜３のモールド成形品について外観を観察し、発泡ビーズの分散状態を判断した。分散状態の結果は、発泡ビーズが偏っていた場合を×、発泡ビーズが均一に分散していた場合を○として表２に表した。なお、比較例５のモールド成形品については発泡ビーズを含まずポリウレタン発泡体の粒状物がバインダーで結合したものであるため、発泡ビーズの分散状態について判断していない。

また、比較例１〜５及び実施例１〜３のモールド成形品に対して、図２に示すように、モールド成形品１０の一隅の部分から平面サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍの試験片１を裁断し、またモールド成形品１０の中央部から平面サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍの試験片２を裁断し、得られた試験片１及び試験片２に対して密度（ｋｇ／ｍ^３）をＪＩＳＫ６４００に基づき測定し、さらに硬度（２５％圧縮時の硬さ：ｋＰａ）をＪＩＳＫ６４００に基づき測定した。また、比較例１〜５及び実施例１〜３における全体の軽量性及び硬度を判断するため、比較例１〜５及び実施例１〜３の平均密度を［試験片１の密度＋試験片２の密度］÷２の式により計算し、平均硬度を［試験片１の硬度＋試験片２の硬度］÷２の式により計算した。比較例１〜５及び実施例１〜３における試験片１と試験片２の密度、硬度、平均密度及び平均硬度は、表２に示すとおりである。

表２に示すように、実施例１〜３は発泡ビーズが均一に分散していたのに対し、比較例１〜４は発泡ビーズが偏っていた。また、試験片１と試験片２の密度及び硬度は、実施例１〜３及び比較例５では略等しかったのに対し、比較例１〜４では差が大きく、発泡ビーズの偏りによる密度及び硬度のバラツキを確認できた。さらに、実施例１〜３は発泡ビーズを添加していない比較例５よりも平均密度が小さく、しかも平均硬度が高いことから、発泡ビーズを添加した実施例１〜３は発泡ビーズを添加していない比較例５よりも軽量高硬度であるのがわかる。

本発明により製造されたモールド成形品の一例を示す斜視図である。本発明の実施例及び比較例のモールド成形品における試験片１と試験片２の裁断位置を示す図である。

符号の説明

１０モールド成形品

Claims

末端に水酸基を有する帯電防止剤を発泡ビーズに付着させる帯電防止剤付着工程と、
前記帯電防止剤の付着した発泡ビーズを、ポリウレタン発泡体の粒状物と末端ＮＣＯ基を有するバインダーと混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物をモールドに充填し、前記モールド内で前記バインダーを硬化させて前記発泡ビーズ及び前記ポリウレタン発泡体の粒状物を結合させることによりモールド成形品にする充填硬化工程と、
前記モールド成形品をモールドから取り出す脱型工程と、
よりなることを特徴とするモールド成形品の製造方法。
前記末端に水酸基を有する帯電防止剤が４級アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１に記載のモールド成形品の製造方法。