JP4690164B2 - 自動車用内装パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
このため、ポリオレフィン系樹脂芯材への良好な接着性(高い接着強度)を得るために、ポリオレフィン系樹脂芯材の成形後の表面に、予め、接着剤を塗布し接着剤層を設けておいたり、溶剤塗布で表面の処理をしたりする。また、芯材を前もってクロム酸混液、火炎、コロナ放電、プラズマ等で表面を活性化するための処理(以下、表面活性化処理という)をするといったことが行われてきた。
また、表面活性化処理をしたポリオレフィン系樹脂芯材であっても、表面活性化処理後、ある時間が経過した(いくらか長期に放置された)ポリオレフィン系樹脂芯材を用いると、ポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂の接着性が不安定になり、特に寒冷下など一部に芯材面の界面剥離など接着不良のものが発生する可能性がある。従って、接着不良品を取り除くための剥離試験などを行う必要が生じるため、管理コストがかかり、結果として製品の製造コストが上昇してしまう。
ポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法であって、
前記ポリウレタン樹脂表皮が
ポリオールと、鎖延長剤と、触媒およびその他の助剤を含んでなるポリオール混合物(I)と、ポリイソシアネート化合物(II)とを使用し反応射出成形される発泡しないポリウレタン樹脂であり、
前記ポリオール混合物(I)中の鎖延長剤が、このポリオール混合物(I)100重量部に対して2.0〜7.0重量部の1−メチル−3,5ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン及び/又は1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−ジアミノベンゼンであり、
前記ポリイソシアネート化合物(II)が、25℃において140〜220mPa・sの粘度を有する40〜52重量%のジフェニルメタンジイソシアネートと、1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートとの混合物であり、
前記ポリオレフィン系樹脂芯材を予め60℃〜100℃に加温し、
50℃〜80℃に温調した成形型中にインサートし、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)NCOインデックスが70〜99で、
原料温度を30℃〜40℃で、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)の混合液(I−II)の吐出量を200g/秒〜600g/秒で成形する、
ことを特徴とするポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法に関する。
(1)成形型にポリオレフィン系樹脂を芯材としてインサートする工程
(2)ポリオレフィン系樹脂芯材と層をなすように混合液(I−II)を成形型に注入する工程
(3)混合液(I−II)を反応させて発泡しないポリウレタン樹脂の意匠性表皮を形成する工程
(4)意匠性表皮が一体化されたポリオレフィン系樹脂芯材を取り出す工程
からなり、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)の混合液(I−II)のキュア時間を30〜100秒としたことを特徴とするポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮とを積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法をも提供する。
表面活性化処理されたポリオレフィン系樹脂の芯材を60℃〜100℃に加温して用いることで、初めて、表面活性化処理されたポリオレフィン系樹脂芯材と発泡しないポリウレタン樹脂表皮における接着性が向上する。
また表面活性化処理されたポリオレフィン系樹脂芯材において、再び表面活性化処理する必要が無いので、生産性の向上が図れると共に、生産コストの低減も可能となる。
水酸基価が16.8mgKOH/g〜56mgKOH/gである場合には、混合液(I−II)の流動性がより良好であり、成形型の端末まで充分に充填でき、ポリウレタン樹脂表皮のソフト(弾性)感が高くなり、触感がより良好である。
末端オキシエチレン単位の含有量が10重量%〜25重量%である場合には、混合液(I−II)の流動性がより良好であり、硬化時間が適度である。
鎖延長剤の使用量はポリオール混合物(I)100重量部中で2.0〜7.0重量部になるように配合する。2.0重量部未満では成形時のポリオール混合物(I)に対するポリイソシアネート化合物(II)の混合比率が低くなり、その結果、攪拌混合不良が起こり易くなり、実用レベルではない。7.0重量部を超えると反応による粘度上昇が速くなるため、混合液(I−II)の流動性が悪くなり、実用的ではない。
2.0〜7.0重量部にすることで、0.5mm〜3.0mmの薄肉の発泡しないポリウレタン樹脂を成形する際にも混合液(I−II)の流動性を損なうことなく、また、ポリオール混合物(I)/ポリイソシアネート化合物(II)の混合比率を100/14重量部まで下げても、混合性能に優れ、反応性も良好であり、成形における混合液(I−II)の成形型への注入から型開きまでの時間(以下、キュア時間という)も30秒〜100秒が可能となる。
触媒の量は混合液(I−II)のゲルタイムが5.0〜15.0秒になるように調整配合されるのが好ましい。ゲルタイムが5.0〜15.0秒の範囲であれば、キュア時間を30秒〜100秒の短時間で成形可能となる。触媒の量は、ポリオール混合物(I)100重量部中に0.01〜2.00重量部、好ましくは、0.10〜1.60重量部が良い。アミン触媒と金属触媒との併用の場合は、アミン触媒の量はポリオール混合物(I)100重量部中で0.1〜1.5重量部、好ましくは0.2〜1.3重量部であり、金属触媒の量はポリオール混合物(I)100重量部中で0.01〜0.10重量部、好ましくは0.03〜0.07重量部である。
ゲルタイムとは、反応を開始した混合液(I−II)が注入開始から糸状物(ゲル)を引き始めるまでの時間を言う。
ジフェニルメタンジイソシアネートが40重量%未満(1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートが60重量%超)では発泡しないポリウレタン樹脂成形品の伸び特性が悪くなる。ジフェニルメタンジイソシアネートが52重量%を超える(1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートが48重量%未満)では、発泡しないポリウレタン樹脂成形品の低温域での性能が悪化し、寒冷下でのエアバック展開性能が悪くなり実用レベルではない。また、ポリイソシアネート化合物(II)の粘度は25℃で140〜220mPa・sである。140未満では混合液(I−II)の初期粘度が低くなり成形型への注入時に乱流を起こしやすいため、空気の巻き込みによるボイド(直径=0.5mm以上の空気穴)が発生しやすくなり、実用的ではない。220を超えると1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートが多くなるため、発泡しないポリウレタン樹脂の伸び特性が悪くなる。
反応射出成形機からの混合液(I−II)の吐出量は200〜600g/秒が好ましい。200〜600g/秒の範囲内であれば、混合液(I−II)の混合性能に優れ、反応性も良好である。
経過中の温度は、一般に−10〜50℃、例えば5〜35℃、特に室温(20〜30℃)であって良い。
ポリオレフィン系樹脂芯材を成形型内にインサート(セット)する前に、例えば成形型の設定温度以上に設定された加熱オーブン内で加温したり、ポリオレフィン系樹脂芯材と略同一形状の加熱面を有する加熱ヒータで加温する。
ポリオレフィン系樹脂芯材の温度を成形型の温度以上に(好ましくは10〜50℃、特に好ましくは15〜25℃の温度差で)高くすることで、ポリオレフィン系樹脂芯材側に接する混合液(I−II)の温度を高くすることができ、ポリオレフィン系樹脂芯材側に接する混合液(I−II)の反応性を、成形型側に接する混合液(I−II)の反応性よりも高めることができる。これによって、ポリオレフィン系樹脂芯材側に接したポリウレタン樹脂が、成形型側に接したポリウレタン樹脂よりも早く良好な樹脂強度を有する状態となる。
混合液(I−II)の吐出量を200g/秒〜600g/秒で成形するポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法において、
混合液(I−II)のゲルタイムを5.0秒〜15.0秒になるように触媒の使用量を調整した原料を使用してRIM成形すると、厚さが0.5mm〜3.0mmの薄肉の発泡しないポリウレタン樹脂表皮を成形する際にも、混合液(I−II)の流動性を損なうことなく、キュア時間30秒〜100秒の短時間成形が可能となる。
また、ポリオレフィン系樹脂芯材と発泡しないポリウレタン樹脂表皮との一体成形において、ポリオレフィン系樹脂芯材の表面活性化処理後の経時に関係なく、良好な接着性を有することができる。
更に加えて、このようにして得られる発泡しないポリウレタン樹脂表皮の表面硬度は、アスカーAで測定して30〜75であり、特に45〜72の範囲とすることで、ポリウレタン樹脂表皮にソフト(弾性)感を与え、感触が良いものとなる。表面硬度が75を超えると、押圧時の圧縮変形量が小さく、ポリオレフィン系樹脂芯材との感触上の有意差が出ない。表面硬度が30未満であると手応えに乏しく、好ましいソフト(弾性)感が出ず、しっかり感が得られないので好ましくない。
(1)成形型にポリオレフィン系樹脂芯材をインサートする工程
(2)ポリオレフィン系樹脂芯材と層をなすように混合液(I−II)を成形型に注入する工程
(3)混合液(I−II)を反応させて発泡しないポリウレタン樹脂の意匠性表皮を形成する工程
(4)意匠性表皮が一体化されたポリオレフィン系樹脂芯材を取り出す工程
からなり、前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)の混合液(I−II)のキュア時間を30〜100秒にする製造方法がある。
この製造方法での混合液(I−II)を注入する成形型のキャビティ面に使用する離型剤は、通常のRIM成形用のワックス系、水系タイプが使用できる。
アルコガス社製火炎処理装置を使い、次の条件で火炎処理を行った。
(1)ガスバーナー幅50mm
(2)エアー量100L/分
(3)プロパンガス量4L/分
(4)ポリプロピレン樹脂との距離100mm
(5)バーナー移動速度500mm/秒
積層体の表皮となるポリウレタン樹脂の厚みが1mmになるように、ポリオレフィン系樹脂芯材として火炎処理されたポリプロピレン樹脂[200×300×3(t)mm]を成形型[スチール製、200×300×4(t)mm]に両面テープで貼り付け、キャノン社製高圧反応射出成形機にて、混合液(I−II)を注入した。
混合液(I−II)の注入開始から60秒後に、成形された積層体を成形型から取り出した。
(1)接着強度の測定方法
得られた積層体を25mmの幅に切断して、成形後、25℃(常温)と−30℃(寒冷下)の雰囲気下に3日間保管しておき、オートグラフにより、25℃と−30℃の雰囲気下で引張速度200mm/分の条件で、接着(剥離)強度を測定した。
(2)接着状態の評価基準
○ : ポリウレタン樹脂表皮部が材料破壊状態で良好
× : 芯材部で界面剥離状態が多く見られ不良
××: 芯材部の殆どが界面剥離状態で不良
表1に示すポリオール混合物(I)とポリイソシアネート化合物(II)を使用して、表2の配合条件で、原料温度を30℃、NCOインデックスを95、成形型の温度を60℃にし、火炎処理後25℃の雰囲気温度下で放置(1日、3日、10日、21日間)していた芯材を75℃に加温し、成形型に貼り付けた後、混合液(I−II)を吐出量200g/秒で注入し、ポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮による積層体の成形を行った。
得られた積層体を25mmの幅に切断して、25℃(常温)と−30℃(寒冷下)の雰囲気下に3日間保管しておき、接着性の測定雰囲気温度も25℃と−30℃にした条件で、ポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表3に示されるように、接着状態は芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても、25℃および−30℃の両方においてポリウレタン樹脂表皮部での材料破壊が見られ良好な接着性を示した。
芯材を80℃に加温した以外は、実施例1と同様にして、積層体の成形を行った。
得られた積層体のポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表3に示されるように、接着状態は芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても、25℃および−30℃の両方においてポリウレタン樹脂表皮部での材料破壊が見られ良好な接着性を示した。
芯材を85℃に加温した以外は、実施例1と同様にして、積層体の成形を行った。
得られた積層体のポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表3に示されるように、接着状態は芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても、25℃および−30℃の両方においてポリウレタン樹脂表皮部での材料破壊が見られ良好な接着性を示した。
原料温度を25℃、芯材への加温を60℃にした以外は、実施例1と同様の条件で、積層体の成形を行った。
得られたポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表4に示されるように、25℃での接着性においては、芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても良いものの、−30℃の場合では、火炎処理3日後から芯材部での界面剥離状態が多く見られ、芯材とポリウレタン樹脂表皮部の接着不良の状態となった。
NCOインデックスを105、芯材への加温を60℃にした以外は、実施例1と同様の条件で、積層体の成形を行った。
得られたポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表4に示されるように、25℃での接着性においては、芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても良いものの、−30℃の場合では、火炎処理3日後から芯材部での界面剥離状態が多く見られ、芯材とポリウレタン樹脂表皮部の接着が不良の状態となった。
混合液(I−II)の吐出量を150g/秒、芯材への加温を60℃にした以外は、実施例1と同様の条件で、積層体の成形を行った。
得られたポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表4に示されるように、25℃での接着性においては、芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても良いものの、−30℃の場合では、火炎処理3日後から芯材部での界面剥離状態が多く見られ、芯材とポリウレタン樹脂表皮部の接着が不良状態となった。
成形型の温度を40℃、芯材への加温を60℃にした以外は、実施例1と同様の条件で、積層体の成形を行った。
得られたポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表4に示されるように、25℃での接着性においては、芯材の火炎処理後長期に渡って(21日間)放置されていても良いものの、−30℃の場合では、火炎処理3日後から芯材部での界面剥離状態が多く見られ、芯材とポリウレタン樹脂表皮部の接着が不良の状態となった。
芯材への加温を25℃にした以外は、実施例1と同様の条件で、積層体の成形を行った。
得られたポリプロピレン樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の接着性を確認したところ、表4に示されるように、25℃での接着性においては、火炎処理放置3日後までは良いものの、その後は芯材部で界面剥離状態が多く見られるようになり、接着不良となった。また−30℃の場合は火炎処理3日後から芯材部での界面剥離状態が多く見られ、芯材とポリウレタン樹脂の接着が不良の状態となった。
Claims (2)
- ポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法であって、
前記ポリウレタン樹脂表皮が
ポリオールと、鎖延長剤と、触媒およびその他の助剤を含んでなるポリオール混合物(I)と、ポリイソシアネート化合物(II)とを使用し反応射出成形される発泡しないポリウレタン樹脂であり、
前記ポリオール混合物(I)中の鎖延長剤が、このポリオール混合物(I)100重量部に対して2.0〜7.0重量部の1−メチル−3,5ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン及び/又は1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−ジアミノベンゼンであり、
前記ポリイソシアネート化合物(II)が、25℃において140〜220mPa・sの粘度を有する40〜52重量%のジフェニルメタンジイソシアネートと、1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートとの混合物であり、
前記ポリオレフィン系樹脂芯材を予め60℃〜100℃に加温し、
50℃〜80℃に温調した成形型中にインサートし、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)のNCOインデックスが70〜99で、
原料温度を30℃〜40℃で、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)の混合液(I−II)の吐出量を200g/秒〜600g/秒で成形する、
ことを特徴とするポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルの製造方法。 - ポリオレフィン系樹脂芯材とポリウレタン樹脂表皮の積層体からなる自動車用内装パネルであって、
前記ポリウレタン樹脂表皮が
ポリオールと、鎖延長剤と、触媒およびその他の助剤を含んでなるポリオール混合物(I)と、ポリイソシアネート化合物(II)とを使用し反応射出成形される発泡しないポリウレタン樹脂であり、
前記ポリオール混合物(I)中の鎖延長剤が、このポリオール混合物(I)100重量部に対して2.0〜7.0重量部の1−メチル−3,5ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン及び/又は1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−ジアミノベンゼンであり、
前記ポリイソシアネート化合物(II)が、25℃において140〜220mPa・sの粘度を有する40〜52重量%のジフェニルメタンジイソシアネートと、1分子中に3個以上のベンゼン環を有するポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートとの混合物であり、
前記ポリオール混合物(I)と前記ポリイソシアネート化合物(II)のNCOインデックスが70〜95であり、
ポリウレタン樹脂が非発泡である
ことを特徴とする自動車用内装パネル。
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