JPH0117453B2 - - Google Patents
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- JPH0117453B2 JPH0117453B2 JP58029309A JP2930983A JPH0117453B2 JP H0117453 B2 JPH0117453 B2 JP H0117453B2 JP 58029309 A JP58029309 A JP 58029309A JP 2930983 A JP2930983 A JP 2930983A JP H0117453 B2 JPH0117453 B2 JP H0117453B2
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は反応射出成形品のサンドイツチ構造体
におけるスキン層とコア層の密度および厚さの設
定方法に関するものである。 〔従来技術〕 反応射出成形で得られるサンドイツチ構造状の
発泡構造体は表面層の高密度なスキン層と内部の
低密度のコア層から構成されている。平均密度を
一定とした場合、構造体としての曲げ強さが最大
になるようなスキン層とコア層の組合せは従来不
明であり、使用材料の節減等の構造体に関する最
適設計の指針がないという問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上記従来技術の問題点を鑑み、
使用材料を節減して省資源をはかり、なおかつ曲
げ特性が最適になるように形成した反応射出成形
品のサンドイツチ構造体におけるスキン層とコア
層の密度および厚さの設定方法を提供するにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明は２つの破壊モード（引張り破断・座屈
破壊）を生ずるサンドイツチ構造体に対して材料
力学理論を適用し、座屈を含む曲げ特性を得、こ
の曲げ特性から均質発泡構造体よりも曲げ強さが
２倍以上になるようなサンドイツチ構造体である
反応射出成形品におけるスキン層とコア層の密度
および厚さの設定方法を明らかにすることにあ
る。 〔発明の実施例〕 以下本発明の具体的実施例を図面を用いて説明
する。 第１図にサンドイツチ構造状の発泡構造体が得
られるポリウレタンの反応射出成形（Reaction
Injection Molding：以下RIMと略称）の原理を
示す。まず、原液Ａ１と原液Ｂ２をミキシングヘ
ツド３内で高速で衝突混合し、40〜80℃に保持さ
れた型４のキヤビテイ５内に射出すると化学反応
により自己発熱し（100〜150℃）、原液Ａの中に
含まれる発泡剤のフレオンが気化し発泡体が形成
される。その際型壁面に接する部分では型温が低
い（40〜80℃）ため、いつたん気化したフレオン
が再び凝縮されるため高密度のスキン層６が形成
される。 そこで７に示したサンドイツチ構造状の成形品
が１シヨツトで得られることになる。ここで８は
低密度のコア層である。 次に本発明で使用する材料について説明する。
Ａ液はポリオール、整泡剤、発泡剤、触媒からな
り、Ｂ液はポリイソシアネートからなる。ところ
でポリオールは以下(a)〜(c)の三種類の化合物を混
合する。 (a) 脂肪族アミン系ポリオール この化合物は、脂肪族アミンと適量のアルキ
レンオキシドとを塩基性触媒存在下に付加反応
させて得たものであり、モノエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン
などにエチレンオキシド、プロピレンオキシド
などを付加させたものである。付加反応で得た
化合物は一種類もしくは二種類以上混合して用
いる。すなわちOH価450〜800KOHmg／ｇで
１分子内に３〜４個のOH基を有するこの化合
物はフレオンなどの発泡剤との相溶性が良好で
ある。 (b) 芳香族アミン系ポリオール ４，4′−ジアミノジフエニルメタンのアルキ
レンオキシド付加物でOH価280〜600KOH
mg／ｇのものを用いる。この化合物は、成形品
の機械強度を向上させる作用を有する。 (c) 一般のポリオール グリセリン、トリメチロールプロパン、トリ
エタノールアミンなどの１分子内に２〜３個の
活性水素を有した化合物のアルキレンオキシド
付加物がある。即ちOH価30〜100KOHmg／ｇ
の１分子内に２〜３個の水酸基を有するポリオ
ール。 上記化合物は、成形品に伸びを持たせるのに
有効である。上記(b)の化合物と、上記(c)の化合
物とで成形品に強度と耐衝撃性を賦与する。 上記化合物(a)〜(c)の配合割合は、化学物(a)20
〜60wt％、化合物(b)30〜60wt％、化合物(c)10
〜40wt％である。 (d) 整泡剤 アルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキ
サン、フルオリン系表面活性剤がある。これら
化合物は単独もしくは混合して使用する。配合
割合は、全ポリオール成分100重量部に対して
１〜５重量部である。 (e) 発泡剤 H2Oや、トリクロロモノフルオロメタン、
ジクロロジフルオロメタンの如き低沸点の有機
液状化合物を用いる。これらは単独もしくは混
合して使用する。配合割合は、全ポリオール成
分100重量部に対して５〜45重量部である。 (f) 触 媒 ジアザービシクローアルケン類、例えば１，
４−ジアザビシクロ〔２，２，２〕オクタン
（トリエチレンジアミン）、１，８−ジアザビシ
クロ〔５，４，０〕−ウンデセン−７（DBU）。 アミン類例えばトリエチレンジアミン、ジメ
チルエタノールアミン、モルホリン。 これらのアミン類は、酸と反応させて塩とし
て用いる。 なお、上記化合物は単独もしくは二種類以上
混合して用いる。配合割合は全ポリオール成分
100重量部に対して0.2〜10重量部である。具体
的には第１表に示す組成を用いた。 (g) ポリイソシアネート ４，4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
（クルードMDI）カルボジイミドMDIを用い
る。これら化合物は単独もしくは混合して使用
する。 ポリイソシアネート(g)と、ポリオール(a)〜(c)
の混合物の配合割合は、イソシアネートインデ
ツクス（イソシアネート化合物中に含まれる
NCO基の数とポリオール中に含まれるOHの数
の比）で0.95〜1.30／１である。耐熱性の点で
ポリオール100重量部に対し110〜190重量部が
よい。 その他本発明に使用できる素子としては、整泡
剤（たとえばアルキレンオキシド変性ポリジメチ
ルシロキサン、弗素化合物）、充填材（有機質や
無機質のせんい、粉末粒状物）、顔料、染料、離
燃化剤、酸化防止剤等であり、これらをポリオー
ル中またはポリイソシアネート中に配合して使用
し得ることが確かめられた。 上記した成分から成る反応組成物を成形型に射
出するには市販の反応射出成形機を用いればよ
い。
におけるスキン層とコア層の密度および厚さの設
定方法に関するものである。 〔従来技術〕 反応射出成形で得られるサンドイツチ構造状の
発泡構造体は表面層の高密度なスキン層と内部の
低密度のコア層から構成されている。平均密度を
一定とした場合、構造体としての曲げ強さが最大
になるようなスキン層とコア層の組合せは従来不
明であり、使用材料の節減等の構造体に関する最
適設計の指針がないという問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上記従来技術の問題点を鑑み、
使用材料を節減して省資源をはかり、なおかつ曲
げ特性が最適になるように形成した反応射出成形
品のサンドイツチ構造体におけるスキン層とコア
層の密度および厚さの設定方法を提供するにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明は２つの破壊モード（引張り破断・座屈
破壊）を生ずるサンドイツチ構造体に対して材料
力学理論を適用し、座屈を含む曲げ特性を得、こ
の曲げ特性から均質発泡構造体よりも曲げ強さが
２倍以上になるようなサンドイツチ構造体である
反応射出成形品におけるスキン層とコア層の密度
および厚さの設定方法を明らかにすることにあ
る。 〔発明の実施例〕 以下本発明の具体的実施例を図面を用いて説明
する。 第１図にサンドイツチ構造状の発泡構造体が得
られるポリウレタンの反応射出成形（Reaction
Injection Molding：以下RIMと略称）の原理を
示す。まず、原液Ａ１と原液Ｂ２をミキシングヘ
ツド３内で高速で衝突混合し、40〜80℃に保持さ
れた型４のキヤビテイ５内に射出すると化学反応
により自己発熱し（100〜150℃）、原液Ａの中に
含まれる発泡剤のフレオンが気化し発泡体が形成
される。その際型壁面に接する部分では型温が低
い（40〜80℃）ため、いつたん気化したフレオン
が再び凝縮されるため高密度のスキン層６が形成
される。 そこで７に示したサンドイツチ構造状の成形品
が１シヨツトで得られることになる。ここで８は
低密度のコア層である。 次に本発明で使用する材料について説明する。
Ａ液はポリオール、整泡剤、発泡剤、触媒からな
り、Ｂ液はポリイソシアネートからなる。ところ
でポリオールは以下(a)〜(c)の三種類の化合物を混
合する。 (a) 脂肪族アミン系ポリオール この化合物は、脂肪族アミンと適量のアルキ
レンオキシドとを塩基性触媒存在下に付加反応
させて得たものであり、モノエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン
などにエチレンオキシド、プロピレンオキシド
などを付加させたものである。付加反応で得た
化合物は一種類もしくは二種類以上混合して用
いる。すなわちOH価450〜800KOHmg／ｇで
１分子内に３〜４個のOH基を有するこの化合
物はフレオンなどの発泡剤との相溶性が良好で
ある。 (b) 芳香族アミン系ポリオール ４，4′−ジアミノジフエニルメタンのアルキ
レンオキシド付加物でOH価280〜600KOH
mg／ｇのものを用いる。この化合物は、成形品
の機械強度を向上させる作用を有する。 (c) 一般のポリオール グリセリン、トリメチロールプロパン、トリ
エタノールアミンなどの１分子内に２〜３個の
活性水素を有した化合物のアルキレンオキシド
付加物がある。即ちOH価30〜100KOHmg／ｇ
の１分子内に２〜３個の水酸基を有するポリオ
ール。 上記化合物は、成形品に伸びを持たせるのに
有効である。上記(b)の化合物と、上記(c)の化合
物とで成形品に強度と耐衝撃性を賦与する。 上記化合物(a)〜(c)の配合割合は、化学物(a)20
〜60wt％、化合物(b)30〜60wt％、化合物(c)10
〜40wt％である。 (d) 整泡剤 アルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキ
サン、フルオリン系表面活性剤がある。これら
化合物は単独もしくは混合して使用する。配合
割合は、全ポリオール成分100重量部に対して
１〜５重量部である。 (e) 発泡剤 H2Oや、トリクロロモノフルオロメタン、
ジクロロジフルオロメタンの如き低沸点の有機
液状化合物を用いる。これらは単独もしくは混
合して使用する。配合割合は、全ポリオール成
分100重量部に対して５〜45重量部である。 (f) 触 媒 ジアザービシクローアルケン類、例えば１，
４−ジアザビシクロ〔２，２，２〕オクタン
（トリエチレンジアミン）、１，８−ジアザビシ
クロ〔５，４，０〕−ウンデセン−７（DBU）。 アミン類例えばトリエチレンジアミン、ジメ
チルエタノールアミン、モルホリン。 これらのアミン類は、酸と反応させて塩とし
て用いる。 なお、上記化合物は単独もしくは二種類以上
混合して用いる。配合割合は全ポリオール成分
100重量部に対して0.2〜10重量部である。具体
的には第１表に示す組成を用いた。 (g) ポリイソシアネート ４，4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
（クルードMDI）カルボジイミドMDIを用い
る。これら化合物は単独もしくは混合して使用
する。 ポリイソシアネート(g)と、ポリオール(a)〜(c)
の混合物の配合割合は、イソシアネートインデ
ツクス（イソシアネート化合物中に含まれる
NCO基の数とポリオール中に含まれるOHの数
の比）で0.95〜1.30／１である。耐熱性の点で
ポリオール100重量部に対し110〜190重量部が
よい。 その他本発明に使用できる素子としては、整泡
剤（たとえばアルキレンオキシド変性ポリジメチ
ルシロキサン、弗素化合物）、充填材（有機質や
無機質のせんい、粉末粒状物）、顔料、染料、離
燃化剤、酸化防止剤等であり、これらをポリオー
ル中またはポリイソシアネート中に配合して使用
し得ることが確かめられた。 上記した成分から成る反応組成物を成形型に射
出するには市販の反応射出成形機を用いればよ
い。
【表】
【表】
化学式
第２図はRIM成形品が３点曲げにより破壊し
た状態を示す。(a)は通常のモードで負荷と反対側
のスキン層６が引張応力により破断したもの、ま
た(b)はサンドイツチ構造体特有のモードで負荷側
のスキン層６が圧縮応力により座屈破壊したもの
である。 第３図は上記２つのモードがどのような条件下
で発生するかを示したものであり、成形品密度
ρallを350Kg／m3一定にしたとき、スキン層密度
ρsスキン層さtsによつて曲げ強さがどのように変
化するかを試算したものである。 すなわち、スキン層厚さtsも固定すれば、スキ
ン層密度ρsが増加すると曲げ強さσB．allは増加す
る。しかしある密度ρsをピークとして今度は逆に
減少していく。この理由はスキン層密度ρsが大き
くなると成形品密度ρallが一定のためコア層密度
ρcは相対的に小さくなるので、コア層でスキン層
を支えきれなくなり負荷側のスキン層が座屈する
ためである。結局RIM成形品のようなサンドイ
ツチ構造体においては成形品密度ρallを一定とし
た場合曲げ強さを最大とする
た状態を示す。(a)は通常のモードで負荷と反対側
のスキン層６が引張応力により破断したもの、ま
た(b)はサンドイツチ構造体特有のモードで負荷側
のスキン層６が圧縮応力により座屈破壊したもの
である。 第３図は上記２つのモードがどのような条件下
で発生するかを示したものであり、成形品密度
ρallを350Kg／m3一定にしたとき、スキン層密度
ρsスキン層さtsによつて曲げ強さがどのように変
化するかを試算したものである。 すなわち、スキン層厚さtsも固定すれば、スキ
ン層密度ρsが増加すると曲げ強さσB．allは増加す
る。しかしある密度ρsをピークとして今度は逆に
減少していく。この理由はスキン層密度ρsが大き
くなると成形品密度ρallが一定のためコア層密度
ρcは相対的に小さくなるので、コア層でスキン層
を支えきれなくなり負荷側のスキン層が座屈する
ためである。結局RIM成形品のようなサンドイ
ツチ構造体においては成形品密度ρallを一定とし
た場合曲げ強さを最大とする
【表】
スキン層密度ρsとコア層密度ρcの組合せが存在
することになる。以上の結果をまとめてRIM成
形品の曲げ特性（曲げ弾性率Eall、曲げ強さσB．
all）の予測式を第２表に示す。 ここで予測式の算出にあたつては均質発泡構造
体の曲げ特性（Ｅ、σB）に関する次の実験式を用
いた。 Ｅ＝E0（ρ／ρo）1.9 σB＝σB．Ｏ（ρ／ρo）1.9 ここでサフイツクス“ｏ”は無発泡体を示す。 また座屈に関しては別途実施した圧縮試験の結
果からWrinkling形であることがわかつたので、
これを解析したHoffらの理論式を利用した。 以上のことからRIM成形品のようなサンドイ
ツチ構造体は、同じ密度をもつ均質構造体に比べ
曲げ強さが大きくなることが定量的に求まること
がわかつたのでその計算結果を第４図に示す。 この図は成形品密度ρallを40〜1240Kg／m3の間
で変えたときにサンドイツチ構造体の曲げ強さが
同じ密度の均質構造体に比べ何倍になるかを示し
たものである。 その大きさを複合はりメリツトＭと定義すると
Ｍは成形品密度ρallが約100〜400Kg／m3のときに
最大となることがわかつた。この複合はりメリツ
トＭの最大値Mmaxを与えるパラメータα、β
の値を第５図に示す。 ここでサンドイツチ構造体として実用上意義が
ある複合はりメリツトＭが２以上となる場合の成
形品の層構成を以下に示す。 第２表に示したように成形品の破壊モードは座
屈なしと座屈ありの２つに分けられることからそ
の両方が発生する境界の密度比βは両モードの曲
げ強さが等しいとした次の式より求められる。 （ここでEo＝2100MPa σB
することになる。以上の結果をまとめてRIM成
形品の曲げ特性（曲げ弾性率Eall、曲げ強さσB．
all）の予測式を第２表に示す。 ここで予測式の算出にあたつては均質発泡構造
体の曲げ特性（Ｅ、σB）に関する次の実験式を用
いた。 Ｅ＝E0（ρ／ρo）1.9 σB＝σB．Ｏ（ρ／ρo）1.9 ここでサフイツクス“ｏ”は無発泡体を示す。 また座屈に関しては別途実施した圧縮試験の結
果からWrinkling形であることがわかつたので、
これを解析したHoffらの理論式を利用した。 以上のことからRIM成形品のようなサンドイ
ツチ構造体は、同じ密度をもつ均質構造体に比べ
曲げ強さが大きくなることが定量的に求まること
がわかつたのでその計算結果を第４図に示す。 この図は成形品密度ρallを40〜1240Kg／m3の間
で変えたときにサンドイツチ構造体の曲げ強さが
同じ密度の均質構造体に比べ何倍になるかを示し
たものである。 その大きさを複合はりメリツトＭと定義すると
Ｍは成形品密度ρallが約100〜400Kg／m3のときに
最大となることがわかつた。この複合はりメリツ
トＭの最大値Mmaxを与えるパラメータα、β
の値を第５図に示す。 ここでサンドイツチ構造体として実用上意義が
ある複合はりメリツトＭが２以上となる場合の成
形品の層構成を以下に示す。 第２表に示したように成形品の破壊モードは座
屈なしと座屈ありの２つに分けられることからそ
の両方が発生する境界の密度比βは両モードの曲
げ強さが等しいとした次の式より求められる。 （ここでEo＝2100MPa σB
Claims (1)
- １ 高密度なスキン層と低密度なコア層からなる
反応射出成形品のサンドイツチ構造体におけるス
キン層とコア層の密度および厚さの設定方法にお
いて、前記サンドイツチ構造体の厚さおよび前記
スキン層の厚さの２倍の比率に関する第１のパラ
メータαと前記スキン層の密度および前記コア層
の密度の比率に関する第２のパラメータβとから
前記スキン層と前記コア層の密度および厚さを設
定することを特徴とする反応射出成形品のサンド
イツチ構造体におけるスキン層とコア層の密度お
よび厚さの設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029309A JPS59156737A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 反応射出成形品のサンドイッチ構造体におけるスキン層とコア層の密度および厚さの設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029309A JPS59156737A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 反応射出成形品のサンドイッチ構造体におけるスキン層とコア層の密度および厚さの設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59156737A JPS59156737A (ja) | 1984-09-06 |
| JPH0117453B2 true JPH0117453B2 (ja) | 1989-03-30 |
Family
ID=12272614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58029309A Granted JPS59156737A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 反応射出成形品のサンドイッチ構造体におけるスキン層とコア層の密度および厚さの設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59156737A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56164830A (en) * | 1980-05-26 | 1981-12-18 | Hitachi Ltd | Mold for sandwich structure body |
| JPS57170729A (en) * | 1981-04-16 | 1982-10-21 | Noritaka Hayashi | Forming of plastic foam molded object |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51116206U (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-21 |
-
1983
- 1983-02-25 JP JP58029309A patent/JPS59156737A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56164830A (en) * | 1980-05-26 | 1981-12-18 | Hitachi Ltd | Mold for sandwich structure body |
| JPS57170729A (en) * | 1981-04-16 | 1982-10-21 | Noritaka Hayashi | Forming of plastic foam molded object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59156737A (ja) | 1984-09-06 |
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