JPH0199834A - ウレタンフォーム複合材料の製造方法 - 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〕 本発明は、ウレタンフオーム複合材料、特に自動車内装
用の複合材料、例えば成形天井、ドアーパネル、リアー
トレイ等の基板（以下コアー材と略称する）の製造方法
に関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

従来より自動車内装複合材料、特に成形天井に用いるコ
アー材は、糸屑とフェノール樹脂を混合し加熱成形され
たレジンフェルト、メラミン樹脂を含浸加工し加熱成形
された段ボール、ガラスマット成形体、ポリスチレン系
ボード等の成形されたコアー材が用いられ、実際的には
更に該コアー材にクツション層を有したビニルレザー、
クロス等を接着し成形天井としていた。

しかしながら、これ等コアー材は、重量、臭気、剛性、
耐熱性、微粉末の発生、寸法安定性等々の問題がある。

近時、自動車の省エネルギー化の中で剛性、耐熱性、寸
法安定性の優れた軽量化コアー材の開発要求が高まり、
軽量なウレタンフオームを芯材とした複合化コアー材の
開発が活発化してきおり、ウレタンフオームを芯材とし
、ガラス布、不織布等を補強材として積層し、加熱成形
プレスする方法が提案されている。

芯材と補強材の接着方法としては、ウレタンプレポリマ
ーをウレタンフオームに含浸し、水分との反応を利用し
て加熱成形する方法、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ、
メラミン、フェノール系等の接着剤を用いる方法、水性
エマルションを積層間の接着と合わせて補強剤の一部と
しての機能を持たせる方法が検討されていた。

かかる接着剤を用いて複合材料化した場合、ウレタンプ
レポリマーを用いた方法は芯材のウレタンフオームへの
浸透ムラを無くする事が難しく、接着強度、剛性、硬度
等のバラツキが問題となる、硬化時間が遅い等の問題が
ある。熱硬化性樹脂を用いた場合、臭気、可撓性、吸音
性、防音性等の問題がある。更に、取扱いに優れる水性
エマルションを用いる方法は、接着機能を有するエマル
ションは一般に熱可塑性樹脂が主となる為、剛性、耐熱
性、耐湿性、耐水性、更に寸法安定性等が問題となり、
実用化には至っていない。

〔問題を解決する為の手段〕

本発明者等はこれ等問題を解決すべ（鋭意検討を重ねた
結果、エポキシ変性アクリルエマルションとアミン系硬
化剤の併用が、接着力、硬度、剛性、耐湿性、耐水性、
更に寸法安定性付与に極めて有効である事を見出し、本
発明を完成するに至った・ 即ち、本発明は、ウレタンフオームの芯材に接着剤を塗
布し、その表面に補強材としてガラス布および／また不
織布を積層し、加熱接着してウレタンフオーム複合材料
を製造する方法において、接着剤としてエポキシ変成ア
クリルエマルションとアミン系硬化剤の配合物を使用す
ることを特徴とするウレタンフオーム複合材料の製造方
法である。

本発明に於けるウレタンフオームの芯材とは、発泡倍率
１０〜４０倍の硬質又は半硬質フオームの３゜〜１０＋
＊−厚にスライスされた発泡体シートである。

又、ガラス布とはガラス繊維を布状に繊ったシートで、
不織布とはナイロン、ポリエステル等の不織布である。

本発明に用いるエポキシ変性アクリルエマルションとは
、アクリルエマルションにエポキシ樹脂を含有させたも
のである。

アクリルエマルションは以下に述べる硬質モノマー、軟
質モノマー、官能基モノマーの共重体エマルシジンであ
る。具体的には、硬質モノマーとしてスチレン、メチル
メタアクリレート、アクリロニトリル、酢酸ビニル等の
一種もしくは二種以上が挙げられる。軟質モノマーとし
てはメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチル
アクリレート、２−エチルへキシルアクリレート等の一
種もしくは二種以上が挙げられる。官能基モノマーとし
てはカルボキシル基を有するものとして、アクリル酸、
メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸
等、アミド基を有するものとしとしてアクリルアミド、
メタクリルアミド、マレインアミド等、水酸基を有する
ものとしてヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシ
エチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレ
ート等、Ｎ−メチロールアミド基を有するものとしてＮ
−メチロールアクリルアミド等が挙げられる、エポキシ
樹脂としてはビスフェノールへ−エビクロールヒドリン
樹脂であり、例えばエポキシ当量１８０〜２７０、粘度
５〜１５０ボイズ（２５°Ｃ）のエポキシ樹脂が挙げら
れる。

これ等の好ましい組成割合は、硬質モノマーとして３０
〜６０重量部、軟質モノマーとして２０〜５０重量部、
官能基モノマーとして１〜ｌＯ重量部、エポキシ樹脂と
して１〜３０重量部の範囲である。ただしこれら４者の
合計を１００重量部とする。

硬質モノマーの割合が３０重量部より少ない場合は接着
力、剛性、耐熱性に問題を生じ、６０重量部より多い場
合エマルションの被膜形成性が損なわれ接着力の低下が
生ずる。軟質モノマーの割合が２０重量部より少ない場
合、被膜形成性が損なわれ接着力の低下を生じ、５０重
量部より多い場合は接着力、剛性、耐熱性に問題を生ず
る。官−基モノマーの割合が１重量部より少ない場合、
乳化重合時の安定性及び塗布機にかけた場合の機械的安
定性に問題を生じ、１０より多く用いた場合、使用する
官能基モノマーによっては重合安定性、接着剤に当って
の増粘性及び貯蔵安定性に支障をきたすと共に、一般モ
ツマ−に比し高価ゆえ、経済面の問題を生ずる。

エポキシ樹脂の割合が１重量部より少ない場合、剛性、
耐熱性、寸法安定性の向上が極めて少なく、３０重量部
より多い場合、一種のポリマー可型剤として作用し、粘
着性を呈すると共に重合安定性が大幅に低下し、乳化重
合上問題を生じ実用性に欠ける。

これ等の中、好ましい組み合わせ及び割合はスチレン３
５〜５５重量部、ブチルアクリレート３５〜４５重量部
、又はスチレン４５〜５５重量部、２−エチルへキシル
アクリレート３０〜４０重量部のいずれかを主成分とし
、ヒドロキシエチルアクリレート１〜３重量部、メタア
クリル酸１〜３重量部、アクリルアミド１〜３重量部、
エポキシ樹脂１０〜２０重量部の組成割合である。

本発明のエポキシ変成アクリルエマルシランの代表的な
製造方法は次のとおりである。先ず、予め混合溶解した
モノマー類およびエポキシ樹脂を乳化剤を含む蒸留水中
に撹拌しながら添加して、これらのモノマー等を乳化し
ておく、他方、通常の乳化重合方法と同様、蒸留水と乳
化剤をフラスコに仕込み、窒素シール下で撹拌し６０〜
８０℃に昇温し、重合開始剤を投与する。これに前記の
モノマー等の乳化液を数時間かけて連続的に投与し、残
モノマー処理を行った後冷却し、アルカリ中和、必要に
応じてポリアクリル酸又は水溶性高分子等で増粘させる
事により製造する。

本発明に用いられるアミン系硬化剤としては、水性エマ
ルションに配合する関係上、水溶性もしくは水性エマル
シラン型のものが好ましく、水溶性アミンとしてはモノ
エタノールアミン、ジエタトルアミン、トリエタノール
アミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンイミン、ヘ
キサメチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等が
挙げられ、水性エマルシランとしては変性脂肪族アミン
が挙げられる。これ等の内、二液配合後の粘度安定性又
は可使時間更には硬化速度よりヘキサメチレンテトラミ
ン又は変性脂肪族アミンの水性エマルシランの使用が好
ましい。

該アミン系硬化剤の配合割合範囲はアクリルエマルショ
ンの固形分１００重量部に対して１〜３０重量部の範囲
で、好ましくは５〜２０重量部の範囲である。１重量部
より少ない場合は剛性、耐熱性に欠け、３０重量部より
多い場合は接着剤濃度及び粘度の低下をきたすと共に可
使時間が短くなると共に臭気による環境衛生面で問題を
生じ実用性に欠ける。

本発明のエポキシ変性アクリルエマルシランとアミン系
硬化剤を配合した接着剤を用いたウレタンフオーム複合
材料の製造はは通常の塗布方法及び接着方法で行われる
０例えば、予め不織布の表面上にガラス布を積層し、そ
の上に、ロールコータ−又はスプレー装置にて接着剤を
表面に塗布したウレタンフオームを乗せ、更にその上に
ガラス布と不織布を覆せ、１２０〜１８０℃に加温され
た金型プレスにて６０〜１８０秒間プレスする事により
得られる。このプレス工程に於いて好ましい操作は、所
定のプレス時間内に１回以上、ガス抜きの為間圧する事
が望ましい、該操作により発生した水葎気が飛散し、硬
化速度の短縮が可能となり、生産性の向上にも寄与する
。

以上のごとく本発明のウレタンフオーム複合材料の製造
方法においては、エポキシ変性アクリルエマルションと
アミン系硬化剤の配合物使用するため、得られる複合材
料は接着力、硬度、剛性、耐熱性、耐湿性、耐水性、更
には寸法安定性に優れ、且つ、作業性、環境衛生面から
もウレタンフオーム複合材料の接着方法として実用価値
は極めて高いものである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例、比較例を挙げて具体的に説明する
が、該例に限定されるものではない。

尚、以下に於いて特に指定のない限り部又は％は重量基
準とする。

実施例１〜７ 表−１に示すモノマーとエポキシ樹脂の混合物１００部
と連鎖移動剤の混合モノマーを蒸留水とドデシルベンゼ
ンスルフオン酸ソーダ中に撹拌しながら乳化する。別に
フラスコ中に蒸留水５０部、ドデシルベンゼンスルフオ
ン酸ソーダ０．２部を仕込み、窒素シール下で撹拌し７
０°Ｃに昇温、次いで過硫化カリウム０．５部を投与す
る。これに、前記モノマー等の乳化物を４時間かけて連
続投与し、更に同温度で４時間残モノマー重合させ、３
０℃以下に冷却し、１４％アンモニア水でｐｌ（７に調
整し、エポキシ変性アクリルエマルションを得た。

この様にして得られたエマルションに部分ケン化ポリビ
ニルアルコールの水溶液を少量添加し、粘度７０００ｃ
ｐｓとした。

本エマルションに表−１に示すアミン系硬化剤を配合し
、接着剤を得た。該接着剤を半硬質ウレタンフオーム（
発泡倍率２０倍、厚さ７−）の両面に２００ｇ／　ｒｒ
ｆ塗布し、ガラス布、ナイロン不織布の順で両面に積層
し、１５０℃熱プレスにて約　０．１ｋｇ／ＣＩｉの圧
力で３０秒毎に５秒間間圧する方式を１サイクルとし計
３サイクルプレスし複合材料を得た。以下の方法にて物
性を評価し、結果を表−２に示した。

イ）接着力 実施例に準じた接着方法にて各積層間の接着力を判定す
る為、半硬質ウレタンフオームとガラス繊維布及びナイ
ロン不織布との複合材料を別途作成し、２５ｍｍ幅に裁
断し、インテスコによる１８０゜剥離強度を測定した。

口）剛性 ７０　Ｘ　２００ｍｍの複合材料を寝井式引張り試験機
を用い、スパンの長さ１００ｍ＋ｓで５０５ｍ／＋ｍｉ
ｎの速度にて荷重を加え、破断強度を測定し次の式にて
曲げ強度を算出し剛性として表示した。

曲げ強度（ＷｌＡ性）算出方法 Ｓ・・・試料の幅（ｃｍ） Ｔ・・・試料の厚さ（Ｏｌ） Ｗ・・・最大荷重（破断時）　　（ｋｇ）Ｌ・・・スパ
ンの長さ（ＣＩ） ハ）硬度 上品製作所■製ショアー硬度計、タイプＤを用いて測定
した。

二）耐熱性 イ）で得た試料を１００°Ｃ雰囲気下にてイ）と同様の
試験法にて測定した。

ホ）耐水性 イ）で得た試料を２０部２℃水中に３０分間浸漬後イ）
と同様の試験法にて測定した。

へ）耐湿性 イ）で得た試料を５０±２°（／Ｒ１１９５％の恒温恒
温下で１６８時間処理後、イ）と同様の試験法にて測定
した。

ト）寸法安定性 複合材料を１００　Ｘ　１００ｍｍ角に正確に裁断し、
前記二）の耐熱性、へ）の耐湿性測定条件下に１６８時
間放置し、室温下で変化した長さを測定し下記のごとく
表示した。

Ｏ・・・ｌｓｍ以下の変化 △・・・１〜３Ｉの変化 ×・・・３−１１以上の変化 比較例１〜３ 実施例の場合と同一の方法で表−１に示す本発明の範囲
外の組成を有するアクリルエマルションを得た。該エマ
ルションを実施例と同様に各物性を測定し結果を表−２
に示した。

〔発明の効果］ 表−１から明らかなごとく、本発明のウレタンフオーム
複合材料の製造方法は、水性エマルション型接着剤を用
いた関係上、環境汚染、火災労働安全衛生面での危険性
が極めて少なく、合わせて接着分野で通常用いられる塗
布機にて充分塗布でき、水溶性エマルション使用時の最
大の問題点となっていた乾燥、すなわち硬化速度はプレ
ス方式により大幅に改善され、且つ自動車内装複合材料
として具備すべき接着力、硬度、剛性、耐熱性、耐水性
、耐湿性、更には寸法安定性に優れる事から実用価値は
極めて高く、その意義は大である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウレタンフォームの芯材に接着剤を塗布し、その
   表面に補強材としてガラス布および／または不織布を積
   層し、加熱接着してウレタンフォーム複合材料を製造す
   る方法において、接着剤としてエポキシ変成アクリルエ
   マルションとアミン系硬化剤の配合物を使用することを
   特徴とするウレタンフォーム複合材料の製造方法。
2. （２）エポキシ変成アクリルエマルションはその固形分
   １００重量部中に１〜３０重量部のエポキシ樹脂を含有
   する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方
   法。
3. （３）アミン系硬化剤はアクリルエマルションの固形分
   １００重量部に対し１〜３０重量部である特許請求の範
   囲第１項記載に製造方法。