JPH01301216A - ウレタン樹脂と金属との一体成形物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は熱可塑性ポリウレタン樹脂を各種金属と完全
接着することにより、回転体、緩衝体、慴動体等の特性
、耐久性等を飛躍的に向上させるウレタン樹脂と金属と
の一体成形物に関するものである。

［従来の技術１ 従来、熱可塑性ポリウレタン樹脂に金属をインサートす
る射出成形では、熱可塑性ポリウレタン樹脂を金属に完
全に接着することが困難、であったことから、金属表面
に凹凸、清、ありｉｆ４等を設けることにより、熱可塑
性ポリウレタン樹脂の硬化後の収縮とａ械的投錨効果等
で見掛けの接着成形物を得ていた。

［発明が解決しようとする。ｉ１題］ しかしながらかかる技術では、使用中、熱可塑性ポリウ
レタン樹脂の変形によるクリープないし接着界面に作用
する剪断力等に起因して、ポリウレタン樹脂が早期に離
脱する欠点があり、また金属表面の凹凸部分や清等に生
じた応力集中によってクラックが発生する問題点もあっ
た。

−左近時ではかかる問題点を解決するなめ、ポリウレタ
ン樹脂−金属間の接着剤に関し種々検討開発されてきて
はいるが、未だ十分でなく、ポリウレタン樹脂の本来の
特性等を維持しつつ、完全接着一体化された成形物がな
いのが現状である。

例えば金属面との接着力が良好なフェノール／ブチラー
ル系の接着剤が開発されているが、この接着剤を用いる
と、射出成形前にあらかじめ１３０℃等の高温で焼付け
なければならず、しかも射出成形の時に１３０°Ｃ等の
高温に予熱して射出成形しなければならないことから、
ポリウレタン樹脂の変色や物性低下等が生じる問題点が
あった。

そこでこの発明の目的は、成形後のポリウレタン樹脂層
に変色、物性低下等が生じることがなく、しかも射出成
形が容易で、かつフラットな金属被着体表面であっても
、完全一体的に接着できるウレタン樹脂と金属との一体
成形物およびその製造方法を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためＭ、意検討した結果、接着剤と
しては、フェノール／ブチラール系イソシアネート系接
着剤との組合わせにおいて、特に遊離イソシアネーｌ−
の残量が１−１０ｗｔ％を含むイソシアネート系接着剤
が好適であることを見出だした。

イソシアネート系接着剤については従来がら公知である
が、従来から使用されてきたイソシアネート系接着剤は
、いずれも単独で接着効果を確保するため、概ね１５〜
３０訂％の過剰の遊離イソシアネートを含む構成である
。従ってその使用方法も、水と反応させてポリウレタン
フィルムと金属被着体上にまず形成し、次に圧締、加熱
溶融し冷却して接着させる方法である。従って射出成形
が難しく、接着力のバラツキがあり、ポリウレタン樹脂
を金属表面に接着する方法として適切ではない。

これに対し本発明では、従来採用されなかったＩ〜１ｏ
）ｌｔ％の比較的低残量の遊離イソシアネートを有する
イソシアネート系接着剤を、フェノール／ブチラール系
の接着剤であらかじめ下塗りした金属被着体表面に、上
塗りすれば、たとえ比較的フラットな金属被着体表面で
あっても、熱可塑性ポリウレタン樹脂が金属表面に強固
に完全接着することを見出だした。

これは、金属被着体表面にフェノール／ブチラール系の
接着剤である金属表面処理剤を下塗りし、遊離イソシア
ネート１１敏が比較的低いイソシアネート系接着剤を上
塗りし、続いて熱可塑性ポリウレタン樹脂を射出成形す
れば、同成形段階で、遊離イソシアネートが、該金属表
面処理剤および熱可塑性ポリウレタン樹脂中に適度に移
行進入するため、これを室温多湿の雰囲気下に置いて、
イソシアネートの遊離成分に吸水処理を施し反応させる
ことによって、適度に進入した遊離イソシアネートが、
金属−表面処理層−イソシアホー１〜系接着層−熱可塑
性ポリウレタン樹脂層の相互の完全一体化を図るからと
考えられる。

従ってイソシアネート系接着剤における遊離イソシアネ
ートの残量は、表面処理された金属と熱可塑性ポリウレ
タン樹脂を接着させる上で最少限であればよいため、１
ｏＩ４ｔ％を越えたものを使用すると、水分との反応を
コントロールできない状態となり、加工及び物性面で適
当でない。しかしｉｗｔ％より少なければ、接着作用が
乏しくなるので、１〜１０訂％の範囲が好ましい。

射ｕ１成形する場合は、公知の射出成形機であればいず
れも使用できるが、射出成形以外でも本発明に係る成形
物は得られる。

射出成形後遊離イソシアネートに吸水処理させる雰囲気
としては相対湿度が５０〜９０％、室温ｌＯ〜５０℃が
好ましく、１０〜５０時間程度吸水させることが望まし
いが特に限定されない。

なおフェノール／ブチラール系接着剤を単独使用して接
合しないことから、遊離イソシアネートの反応温度を必
要以上に高温としなくてもよいため、ポリウレタン樹脂
の特性維持との関係から、１２０℃を越えない温度で差
支えない。しかし完全一体化をはかるためには７０℃以
上であることが望ましい。加熱は例えば１〜８時間程度
が好適である。

被着体の金属としては、軟鋼（３３４１等）、鋳鋼（Ｆ
ｅ１２等）、高硬度鋼（５４５Ｃ等）、ステンレス（５
Ｏ５３０４等）、アルミニウム（ＡＣ−３）　、シンチ
ュウ、鋼等に種々適用できる。

熱可塑性ポリウレタン樹脂としては、完全タイプ、不完
全タイプどちらでもよいが、接着を完全にするためには
、遊離イソシアネートが２〜１０訂％、望ましくは３〜
５す【％残存している不完全タイプがよい。例えば武１
１バープッシュウレタン株式会社製のエラストラン（商
品名）がある。

なお特性改良のため、さらに各種のフィラー（例えばガ
ラス繊維、カーボン繊維、ナイロンその他の合成樹脂繊
維、無機質微粉末、活性炭、二硫化モリブデン等）を混
入し、他の熱可塑性樹脂（例えばボ、り塩化ビニル、塩
素化ポリエチレン、ポリアミド樹脂等）をブレンドし、
潤滑油、可塑剤等を添加する等しても差支えない。

フェノール／ブチラール系の接着剤としては、コナップ
社製ＡＤ−１１６１（商品名）、ヒューソンケミカル社
製ケムロック２１８（商品名）、シクソン社製シクソン
４０６（商品名）等のブチラール変成レゾール型フェノ
ール樹脂や、ポリビニルアセタールをフェノール変成し
たレゾルシン系のフェノール樹脂等、種々採用できる。

イソシアネート系接着剤としては、イソシアネート成分
としてトルエンジイソシアネート、メタフェニレンジイ
ソシアネート等、多価アルコール成分としてジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、プルピレングリ
コール、ジプロピレングリコール、ｌ−ジプロピレング
リコール、ポリプロピレングリコール等を公知の方法に
より適宜組合わせれば差支えない。なお、さらにラウリ
ール酸モノグリセライド、ステアリン酸モノグリセライ
ド、オレイン酸モノグリセライド等各種の高級脂肪酸の
グリセリンエステル等も使用できる。

［作用１ 以上の通り本発明は、下塗り形成されたフェノール／ブ
チラール系の接着層を有する金属被着体表面と、熱可塑
性ポリウレタン樹脂層間に、一定の低残量の遊離イソシ
アネートの含むイソシアネート系接着剤を用いた接着層
を介在させる構成なので、成形過程で当該遊離イソシア
ネートが隣接層に移行し、各層間を強固に接着するため
、たとえフラットな金属表面でも、一体成形物が得られ
るとともに、必要以上の高温で焼付は硬化しなくてもよ
いので、熱可塑性ポリウレタン樹脂層の変質変色等が起
こらず、物性保持面で良好である。

またポリウレタン樹脂は透湿性を有するため、室温多湿
の環境下に置くだけで、遊離イソシアネートは反応する
ことから、接着剤をあらかじめ焼付けたり、射出成形前
の金具等の余熱は不要であり可塑性ポリウレタン樹脂を
射出成形した後でも完全一体化でき、かかる点で射出成
形がきわめて容易となる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る一体成形物を示す断面図で、１は
表面がフラットな金属被着体、２はフェノール／ブチラ
ール系の接着層、３は熱可塑性ポリウレタン樹脂層であ
り、フェノール／ブチラール系の接着層２と熱可塑性ポ
リウレタン樹脂層３間に、イソシアネート系の接着層４
が形成されている。

本実施例では、金属被着体１として、外径２４＋ｍｓ、
内径２１８１１、長さ９２ｕの軟鋼パイプ（ＳＳ４１）
を使用した。

ところで本発明の一体成形物を得るために、本実施例で
はまず、当該金属被着体１表面を６号の砂でサンドブラ
スト処理した後、トリクレン洗浄し、フェノール／ブチ
ラール系の接着層２を形成するため、ヒューソンケミカ
ル社製ケムロック２１８（商品名）の下塗り用接着剤を
１回塗布した。

続いてこの下塗り用接着剤を室温で乾燥後、遊離イソシ
アネート残量が約４％であるイソシアネート系接着剤を
１回塗布して室温で乾燥した。次にこの２層の接着剤が
塗布された金属バイブに対して、武田バープッシュウレ
タン株式会社製のエラストラン（商品名）を２．５１厚
に射出成形した。

これを湿度Ｒ・Ｆ１７０％、室温２５℃雰囲気中に２４
時間放置後、１００℃、２時間加熱して反応させ、続い
て自然放冷した。

なお射出成形機は、射出容！正１２オンス、型締圧１４
０トンの、目積樹脂工業社製のものをＩＩＩいた。

次に本実施例で得られた一体成形物について、その接着
特性を試＠１−な。

（比較ＰＡｌ） なお比較のため、」−記実施例において、金属パイプの
下地処理を同条件とし、接着剤として、フェノール／ブ
チラール系の接着剤であるヒューンンケミカル社製ケム
ロック２１８（商品名）のみを使用したものものも併せ
て試験した。

すなわち同接着剤を１回塗布し、室温放置して塗膜乾燥
後、１３０℃で４０分焼付は処理し、そのｆ＆　１３０
℃に予熱し、熱可塑性ポリウレタン樹脂エラス１−ラン
（商品名）を２．５ｕＪゾに射出成形した。

く比較例２） 比較ｒＩＡ１において、他の条件は同じで、接着剤とし
てシクソン社製シクソン４０６（商品名）を使用したも
のについても試験した。

第１表は接着特性に関する試験結果を示す。

以下余白 第１表 （注）接着試験 試験方法、ＪＩＳＫ６３０１ 試験機；オートグラフ（島津製作所製）［発明の効果］ 以上の如くこの発明は、たとえフラットな金属被着体表
面であっても、完全一体的に接着することができ、しか
もポリウレタン樹脂層に変色もなく、かつ所定の物性等
が保持されるウレタン樹脂と金属との一体成形物を提供
することができた。

また従来困難であった金属とポリウレタン樹脂とを射出
成形として完全接着することが可能となり、耐久性等の
諸性性が飛躍的に向上した緩衝体、慴動体等を大量に製
造でき、当該技術分野に資することきわめて大きいもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る一体成形物の一実施例を示す断面
図である。 ■・・・金属被着体 ２・・・フェノール／ブチラール系の接着層３・・・熱
可塑性ポリウレタン樹脂層 ４・・・接着層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール／ブチラール系の接着層を表面に有す
   る金属被着体に、熱可塑性ポリウレタン樹脂層が、遊離
   イソシアネート残量が１〜１０Ｗｔ％であるイソシアネ
   ート系接着剤を使用した接着層を介して、完全接着され
   たウレタン樹脂と金属との一体成形物。
2. （２）金属被着体の表面が比較的フラットである請求項
   １記載のウレタン樹脂と金属との一体成形物。
3. （３）金属被着体表面に、フェノール／ブチラール系の
   接着剤を下塗りし、遊離イソシアネート残量が１〜１０
   Ｗｔ％であるイソシアネート系接着剤を上塗りし、続い
   て熱可塑性ポリウレタン樹脂を射出成形し、しかる後室
   温多湿の雰囲気によってイソシアネートの遊離成分に吸
   水させた後、加熱反応させて完全一体化させたことを特
   徴とするウレタン樹脂と金属との一体成形物の製造方法
   。
4. （４）加熱反応温度が１２０℃を越えない請求項３記載
   のウレタン樹脂と金属との一体成形物の製造方法。