JP3909322B2 - スラッシュ成形用樹脂粉末組成物及び成形品 - Google Patents
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Description
これらの問題を解決するために、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末を主体とする粉末スラッシュ成形材料の開発が進められている。粉末スラッシュ成形法は、200〜240℃に加熱した金型内に粉末を充填し、回転させて金型内面に粉末を溶着させ、未溶着粉末は金型から排出させ、回収することにより表皮材を成形する方法である。
本発明の課題は、金型汚れを起こさないブロッキング防止剤を見出し、これを用いたスラッシュ成形用の熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末を提供することにある。
以下に本発明について説明する。
(a021)ヒドロキシル基含有ビニルモノマー
(1)(メタ)アクリレートエステル類
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等。
(2)アルコール類
(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等。
(3)含窒素モノマー
N−メチロール(メタ)アクリルアミド等。
(4)その他
ヒドロキシスチレン等。
(a022)アミノ基含有ビニルモノマー
アミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等。
(a023)カルボキシル基含有ビニルモノマー
(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニルモノマー等。
上記の中で(a021)ヒドロキシル基含有ビニルモノマーが好ましく、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートエステル類がさらに好ましく、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが最も好ましい。
上記有機ポリイソシアネート(a031)(以下単に(a031)ともいう)としては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。(a031)には、2〜5個またはそれ以上(好ましくは2個)のイソシアネート基(NCO基)を有する、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)2〜18の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネートおよび炭素数6〜20の芳香族ポリイソシアネート、これらのポリイソシアネートの変性体(カーボジイミド変性体、ウレタン変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体など)並びにこれらの2種以上の混合物が含まれる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート、ジエチルベンゼンジイソシアネートおよびα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
さらに、本発明において前記芳香族のポリエポキシドとして、例えば、トリレンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとグリシドールの付加反応によって得られるジグリシジルウレタン化合物、前記2反応物にポリオールも反応させて得られるグリシジル基含有ポリウレタン(プレ)ポリマーおよびビスフェノールAのアルキレンオキシド(エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド)付加物のジグリシジルエーテル体も含む。
多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、およびソルビトールポリグリシジルエーテルが挙げられる。
多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体としては、例えば、ジグリシジルアジペートが挙げられる。
グリシジル脂肪族アミンとしては、例えば、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
また、本発明において脂肪族としては、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体も含む。
(a02)中の活性水素に対し(a03)の該活性水素と反応する官能基の当量比は、金型汚染性の観点から好ましくは1.0:0.01〜0.5、さらに好ましくは1.0:0.03〜0.2である。
(1)まず、マレイミド単量体と共重合可能な活性水素を有する単量体(a02)の活性水素部分と架橋剤成分(a03)を反応させる。しかるのち、該反応生成物とマレイミド単量体(a01)、必要によりマレイミド単量体と共重合可能で活性水素を有しない単量体(a04)を加えて重合させて、(A0)を得る方法。
(2)(a01)及び(a02)、必要により(a04)を加えて重合させ、重合体を得る。該重合体に(a03)を加えて、架橋反応を行わせ(A0)を得る方法。
上記のうち、(1)が好ましい。
必要に応じて溶剤および触媒を使用できる。該溶剤の具体例としては、ケトン系溶剤[MEK、MIBK等]、エステル系溶剤[酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等]、芳香族系溶剤[トルエン、キシレン等]、ニトリル系溶剤[アセトニトリル等]、エーテル系溶剤[テトラヒドロフラン、石油エーテル、ジエチルエーテル等]、その他溶剤[DMF等]が挙げられる。
該触媒の具体例としては、有機金属化合物[ジブチル錫ジラウレート、ネオデカン酸ビスマス等]、アミン類[トリエチルアミン、トリエチルトリアミン等]が挙げられる。
(a01)と(a02)および必要に応じて用いられる(a04)との反応は、反応温度は30℃〜120℃、好ましくは40〜90℃である。必要に応じ溶剤および重合開始剤、連鎖移動剤を使用することができる。該溶剤としては例えば前述の溶剤を使用できる。該重合開始剤は公知の開始剤を使用でき例えばアゾ化合物、過酸化物が挙げられる。連鎖移動剤としてはラウリルメルカプタンなど公知の物が使用できる。
(1)まず、懸濁重合等によりマレイミド単量体(a01)の微粉末を得る。
しかる後、マレイミド単量体と共重合可能な活性水素を有する単量体(a02)の活性水素部分と架橋剤成分(a03)からなる反応生成物をマレイミド単量体の微粉末(a01)必要によりマレイミド単量体と共重合可能で活性水素を有しない単量体(a04)を加えて重合させて(A0)からなる微粒子粉末(A)を得る方法。
(2)懸濁重合等により得られた(a01)および(a02)、必要により(a04)を加えて重合させ、微粒子粉末の重合体を得る。該重合体に(a03)を加えて、架橋反応を行わせ微粒子粉末(A)を得る方法。
(3)塊状重合で(A0)を得た後、粉砕することで微粒子粉末(A)を得る方法。
上記のうち、(1)が好ましい。
上記微粒子粉末(A)の配合割合としては、樹脂粉末組成物の流動性(粉流れ性)およびブロッキングの観点から、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)に対して好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.6重量%以上であり、金型汚れの観点から好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは1.5重量%以下である。
上記微粒子粉末(A)の形状は特に問われないが、成形時の材料の流れ性の面から、球形又はそれに近いことが望ましい。
なお、ここでいう数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン等の分子量標準サンプルから得た検量線をもとに算出できる。以下数平均分子量は本方法で測定する。
また、本発明に使用される熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)は、上記温度範囲で溶融可能である。
(1)ウレタン結合およびウレア結合の組成を有し、水および分散安定剤存在下で、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとブロックされた鎖伸長剤(例えばケチミン化合物)とを反応させる方法で製造されるもの。具体的には例えば特開平8−120041号公報等に記載されたものを使用することができる。
(2)ウレタン結合およびウレア結合の組成を有したウレタンプレポリマーを、該ウレタンプレポリマーが溶解しない有機溶剤および分散安定剤存在下で、鎖伸長剤(例えばジアミンおよび/またはグリコール)とを反応させる方法で製造されるもの。具体的には例えば特開平4−202331号公報等に記載されたものを使用することができる。
(3)ジイソシアネート、高分子グリコール、必要に応じて鎖伸長剤(低分子グリコール、低分子ジアミン)を反応させることで熱可塑性ポリウレタン樹脂の塊状物を得る。ついで粉末化(例えば冷凍粉砕、溶融状態下細孔を通し切断する方法)する方法で製造される物。
(B)の平均粒径は、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは70〜300μmの範囲にある。
(B)は、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物の重量に対して、好ましくは40〜99重量部、さらに好ましくは50〜90重量部配合される。
添加助剤(D)は、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物の重量に対して、好ましくは0〜60重量部、さらに好ましくは10〜50重量部添加される。
(1)熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)、マレイミド共重合体微粒子粉末(A)及び、必要に応じて添加される添加助剤(D)をドライブレンドする方法。
(2)必要に応じて添加される添加剤(D)存在下で熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)を製造し、その後マレイミド共重合体微粒子粉末(A)をドライブレンドする方法。
このうち(1)の方法が好ましい。
本発明の成形用材料で成形された表皮厚さは、0.5〜1.5mmが好ましい。該表皮は自動車内装材、例えばインストルメントパネル、ドアトリム等の表皮に好適に使用される。
尚、例中特に断りのない限り、部は全て重量部を表すものとする。
温度計、攪拌機およびジムロート冷却器を備えた4つ口フラスコに0.5重量%のポリビニルアルコール(ケン価度88%)水溶液300部を仕込んだ。次いでN−シクロヘキシルマレイミド単量体粒子90部と2−ヒドロキシエチルメタアクリレート10部とをメチルエチルケトン20部に分散させながら仕込んだ。次に反応器内を窒素ガスで置換しながら攪拌下に65℃で4時間重合させた後、室温まで冷却し生成した重合物を取り出しメタノール中に投入して重合物を析出させた。これを濾別し真空乾燥して白色の粉体(A−1−0)を得た。該粉体50部をプラネタリミキサーに仕込み、ついでヘキサメチレンジイソシアネート0.3部を仕込み80℃で5時間反応させ微粒子粉末(A−1)を得た。微粒子粉末(A−1)の平均粒径は4μm、数平均分子量は8,000であった。
製造例1と同様にして得られた粉体(A−1−0)50部をプラネタリミキサーに仕込み、ついでイソホロンジイソシアネート0.15部、ヘキサメチレンジイソシアネート0.15部を仕込み80℃で5時間反応させ微粒子粉末(A−2)を得た。微粒子粉末(A−2)の平均粒径は3μm、数平均分子量は12,000であった。
温度計、攪拌機およびジムロート冷却器を備えた4つ口フラスコに2−ヒドロキシエチルアクリレート15部、ヘキサメチレンジイソシアネート0.3部およびメチルエチルケトン20部を仕込み80℃で5時間反応させ反応物(A−3−0)を得た。
別の温度計、攪拌機およびジムロート冷却器を備えた4つ口フラスコに0.5重量%のポリビニルアルコール(ケン価度88%)水溶液300部を仕込んだ。次いでN−シクロヘキシルマレイミド単量体粒子85部と反応物(A−3−0)35.3部を仕込んだ。次に反応器内を窒素ガスで置換しながら攪拌下に65℃で4時間重合させた後、室温まで冷却し生成した重合物を取り出しメタノール中に投入して重合物を析出させた。これを濾別し真空乾燥して微粒子粉末(A−3)を得た。微粒子粉末(A−3)の平均粒径は5μm、数平均分子量は10,000であった。
温度計、攪拌機およびジムロート冷却器を備えた4つ口フラスコに0.5重量%のポリビニルアルコール(ケン価度88%)水溶液300部を仕込んだ。次いでN−シクロヘキシルマレイミド単量体粒子85部と2−ヒドロキシエチルアクリレート15部とをメチルエチルケトン20部に分散させながら仕込んだ。次に反応器内を窒素ガスで置換しながら攪拌下に65℃で4時間重合させた後、室温まで冷却し生成した重合物を取り出しメタノール中に投入して重合物を析出させた。これを濾別し真空乾燥して微粒子粉末(A−4’)を得た。微粒子粉末(A−4’)の平均粒径は5μm、数平均分子量は7,000であった。
100Lのナウタミキサー内に中心粒径140μmの着色熱可塑性ウレタン樹脂粉末[三洋化成工業(株)社製](B−1)100部、ポリエチレングリコールジ安息香酸エステル[三洋化成工業(株)社製;サンフィックスEB300]20部を投入し70℃で3時間混合した、次いで変性ジメチルポリシロキサン[信越化学工業(株)製;X22−3710]0.1部を投入し1時間混合した後室温まで冷却した。冷却後製造例1で得た微粒子粉末(A−1)を1部投入し、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S1)を得た。
実施例1の微粒子粉末(A−1)の代わりに微粒子粉末(A−2)を使用する以外は実施例1と同じ方法で、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S2)を得た。
実施例1の微粒子粉末(A−1)の代わりに微粒子粉末(A−3)を使用する以外は実施例1と同じ方法で、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S3)を得た。
実施例1の微粒子粉末(A−1)の代わりに微粒子粉末(A−4’)を使用する以外は実施例1と同じ方法で、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S4’)を得た。
実施例1の微粒子粉末(A−1)の代わりにN−シクロヘキシルマレイミド重合体粒子[日本油脂(株)社製;ノフレックスMP−200]を使用する以外は実施例1と同じ方法で、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S5’)を得た。
実施例1の微粒子粉末(A−1)の代わりにスチレン樹脂粉末[平均粒径1μm、融点200℃;特開2000−17033号公報記載の微粒子粉末]を使用する以外は実施例1と同じ方法で、スラッシュ成形用樹脂粉末組成物(S6’)を得た。
・離型抵抗
予め270℃に加熱されたしぼ模様の入ったNi電鋳型にスラッシュ成形用樹脂粉末組成物を充填し、10秒後余分な樹脂粉末組成物を排出した。270℃で更に90秒加熱、水冷してスキン(1mm)を作成した。
得られたスキンを金型に密着させた状態で2.5cm幅に切り、1端を剥がしてオートグラフにセットし、型面に対し90°の方向に200mm/minの速度にて離型して離型抵抗を測定した。
成形は100回繰り返し行い、離型抵抗は成形20回目および100回目に測定した。
・表皮グロス(光沢)
離型抵抗測定後の表皮表面について60°反射グロス(光沢)を測定した。
・金型汚れ性
離型抵抗測定後の金型表面の変色状態を目視観察した。
(評価基準)
○:変色なし
△:変色あり
×:著しく変色
・溶融性
離型抵抗測定後の表皮裏面を目視で観察し、溶融性を判定した。
(評価基準)
○:均一に溶融し光沢を有している。
△:一部未溶融の粉があるが光沢を有している。
×:裏面に光沢がない。
Claims (6)
- 熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)を主体とし、成形温度で溶融せず架橋構造を有するマレイミド共重合体(A0)微粒子粉末(A)を含有し、前記マレイミド共重合体(A0)が、N−シクロヘキシルマレイミドと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合物がヘキサメチレンジイソシアネート及び/又はイソホロンジイソシアネートで架橋されてなるものであることを特徴とするスラッシュ成形用樹脂粉末組成物。
- 上記微粒子粉末(A)の平均粒径が0.1μm以上100μm以下である請求項1記載の樹脂粉末組成物。
- 前記熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)と前記マレイミド共重合体微粒子粉末(A)とが、必要に応じて添加される添加助剤(D)と共にドライブレンドされてなる請求項1又は2記載の樹脂粉末組成物。
- 前記マレイミド共重合体微粒子粉末(A)が、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂粉末(B)に対して0.1重量%以上5重量%以下含有されてなる請求項1〜3いずれか記載の樹脂粉末組成物。
- 前記マレイミド共重合体微粒子粉末(A)の数平均分子量が5,000以上20,000以下である請求項1〜4いずれか記載の樹脂粉末組成物。
- 請求項1〜5いずれか記載のスラッシュ成形用樹脂粉末組成物をスラッシュ成形してなるウレタン樹脂成形品。
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