JPH022899B2 - - Google Patents

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JPH022899B2
JPH022899B2 JP57075090A JP7509082A JPH022899B2 JP H022899 B2 JPH022899 B2 JP H022899B2 JP 57075090 A JP57075090 A JP 57075090A JP 7509082 A JP7509082 A JP 7509082A JP H022899 B2 JPH022899 B2 JP H022899B2
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JP
Japan
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polyol
isocyanate groups
molding material
polyols
hydroxyl value
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57075090A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58191745A (en
Inventor
Hiromichi Higaki
Tsunehisa Sonobe
Masahiko Funaki
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
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Publication of JPS58191745A publication Critical patent/JPS58191745A/en
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は繊維強化ポリウレタンを製造するため
の成形材料に関するものであり、特にプレス成形
や射出成形に適した常温で固形の繊維強化ポリウ
レタン成形材料に関するものである。 繊維強化熱硬化性樹脂を製造するための成形材
料としてSMCやBMCと呼ばれる常温で固形の成
形材料が知られている。たとえば、不飽和ポリエ
ステルとスチレンを含むような液状不飽和ポリエ
ステル樹脂に強化繊維や充填剤を配合し、さらに
増粘剤を加えて増粘化して得られる成形材料が広
く使用されている。増粘剤としては、酸化マグネ
シウムや水酸化マグネシウムなどが使用される。
この成形材料はプレス成形に適したシート状成形
材料であるSMCと射出成形に適した塊状〜粒状
の成形材料であるBMCに分けられるが、それら
の組成はほぼ同一であり、配合手段が多少異るも
のである。 従来の不飽和ポリエステル系成形材料の問題点
の1つは、成形品の耐衝撃性が低い点にあつた。
この点を改良するために成形材料に耐衝撃性向上
剤、たとえば合成ゴムやエラストマーなどの重合
体、を配合する方法などが知られているが未だ充
分とはいえない現状にある。このため、不飽和ポ
リエステル樹脂以外の合成樹脂を用いて同様の成
形材料を得る試みが種々行なわれている。その1
つとして耐衝撃性の高い合成樹脂としてポリウレ
タンを用いる試みがある。この試みの1つは、不
飽和ポリエステルをポリオールとして用い、これ
とポリイソシアネートとを主成分として成形材料
を製造するものである。しかしこの成形材料は、
不飽和ポリエステルを使用する限り耐衝撃性を充
分改良し得ないものである。また、ヒドロキシア
ルキルアクリレートなどの水酸基を有する不飽和
化合物を用いて液状の不飽和ポリウレタンを製造
し、これを不飽和ポリエステルの代りに用いて成
形材料を製造する方法もある。しかし、これら不
飽和基の付加重合により硬化を行うタイプの合成
樹脂を用いる場合は、不飽和ポリエステルを用い
る従来の成形材料と大差なく、充分な耐衝撃性は
期待し得ない。 不飽和基の付加重合による硬化を利用しないポ
リウレタン系の成形材料としては、常温で固体の
ポリオールを利用するタイプのものがある。常温
で固体のポリオールはポリイソシアネートとその
固体表面では反応しても固体内部までは反応せ
ず、従つて成形材料は保存性を有する。成形時は
固体ポリオールが溶融しポリイソシアネートと反
応して成形品が得られる。しかし、この成形材料
は特殊なポリオールを使用する点で経済的に不利
であるとともに、成形材料の製造方法や成形材料
の取り扱いにまた多くの問題を有している。 本発明者は通常の液状かつ実質的に飽和のポリ
オールを用いて上記のような成形材料を得ること
を検討した。この場合の主な問題点は増粘と保存
性にあると考えられる。原材料混合物を常温で固
形の成形材料とするためには、増粘が必要である
が、不飽和ポリエステル樹脂の場合使用される増
粘剤は使用できない。なぜなら、その増粘機構は
不飽和ポリエステルに特有のものであつて、ポリ
ウレタンに対しては効果がない。保存性とは、成
形材料を経時的変化を起させることなく比較的長
期間貯蔵しうる性能をいう。ポリウレタンの場
合、ポリオールとポリイソシアネートとを比較的
長期間反応させることなく混合状態で保存するこ
とが必要である。 本発明者は、これら2つの問題点を検討した結
果、後者の保存性の問題は、ポリイソシアネート
としてブロツク化されたポリイソシアネートを用
いることにより解決しうることを見い出した。ブ
ロツク化ポリイソシアネートはそのブロツクが外
れない限りポリオールとは反応せず、成形時には
ブロツクが外れてポリオールと反応する。従つ
て、成形材料中で両者が反応して変化することは
少く、従来の成形材料と同程度の保存性を得るこ
とができる。前者の増粘化の問題はポリイソシア
ネートの一部にブロツク化されていないポリイソ
シアネート(以下、フリーのポリイソシアネート
という)を使用し、成形材料製造時にこのフリー
のポリイソシアネートの一部〜全部をポリオール
と反応させることによつて行いうることを見い出
した。このフリーのポリイソシアネートの量はあ
る限度以下であることが必要であり、その量が多
過ぎると良好な成形材料が得られない。本発明者
はさらに、成形品の耐衝撃性などの物性の面など
を考慮すると、さらにポリオールも高分子量(水
酸基価の低い)ポリオールと低分子量(水酸基価
の高い)ポリオールとを併用する必要があること
を見い出した。本発明は、これらの原材料を使用
した成形材料に関するものであり、即ち、 加熱硬化により繊維強化ポリウレタンを製造し
うる常温で固形の成形材料において、成形材料が
ポリウレタン原料、強化繊維、および充填剤の少
くとも3成分を含み、かつ該ポリウレタン原料の
一部を反応させて増粘化させて得られるものであ
り、該ポリウレタン原料はブロツク化されたイソ
シアネート基とブロツク化されていないイソシア
ネート基とを同一あるいは異る分子に有するポリ
イソシアネート、水酸基価200以上の実質的に飽
和のポリオール、および水酸基価200未満の実質
的に飽和のポリオールの少くとも3成分からな
り、ポリイソシアネートにおける全イソシアネー
ト基に対する配合量が当量でブロツク化されたイ
ソシアネート基50〜95%、ブロツク化されていな
いイソシアネート基5〜50%、かつ全ポリオール
に対する全ポリイソシアネートのイソシアネート
インデツクスが80〜200であり、全ポリオールに
対する水酸基価200以上のポリオールの割合が20
〜95重量%、水酸基価200未満のポリオールの割
合が5〜80重量%であることを特徴とする繊維強
化ポリウレタン成形材料である。 成形材料は、ポリウレタン原料を使用する点を
除いて従来の成形材料と同様の原材料や製造方法
を用いて製造することができる。たとえば、強化
繊維としてはガラス繊維が適当であるが、その他
炭素繊維、合成繊維、その他の強化繊維を単独で
あるいは併用して使用しうる。充填剤は、たとえ
ば、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、水酸化ア
ルミニウム、その他の粉末状充填剤が使用され
る。成形材料の原材料としては、上記3成分以外
に任意の成分を添加しうる。たとえば、発泡剤、
着色剤、難燃剤、離型剤、安定剤、などがある。
各成分の割合は特に限定されるものではないが、
成形材料に対し強化繊維約5〜60重量%、充填剤
約10〜70重量%、ポリウレタン原料約10〜60重量
%が適当である。成形材料の製造方法としては、
たとえば従来のSMCの製造方法やBMCの製造方
法をほぼそのまま適用しうるが、それら方法に限
られるものではない。 ポリウレタン原料は基本的にポリイソシアネー
トと少くとも2種のポリオールを主成分とするも
のである。他の副原料として少量の触媒、安定
剤、鎖延長剤、架橋剤、その他の添加剤を必要に
応じて使用することもできる。ポリイソシアネー
トとしては、芳香族、脂肪族、脂環族、その他の
ポリイソシアネートを使用しうる。代表的なポリ
イソシアネートとしては、たとえば、トリレンジ
イソシアネート(TDI)、ジフエニルメタンジイ
ソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフエニ
ルイソシアネート(PAPI)、ナフタレンジイソ
シアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソ
シアネート、メチレン・ビス(シクロヘキシルイ
ソシアネート)などがある。これらは単独である
いは2種以上併用して使用しうる。また、ポリイ
ソシアネートは、種々の化合物あるいは処理で変
化されたいわゆる変性ポリイソシアネートであつ
てもよい。たとえば、カルボジイミド変性ポリイ
ソシアネートやプレポリマー型変性ポリイソシア
ネートなどがある。 ポリイソシアネートにおけるイソシアネート基
は、一部がブロツク化されたイソシアネート基で
あり、他の一部がフリーのイソシアネート基であ
り、その割合は、全イソシアネート基に対して、
数で表わしてブロツク化されたイソシアネート基
50〜95%、フリーのイソシアネート基5〜50%で
ある。このブロツク化されたイソシアネート基と
フリーのイソシアネート基とは1分子内にあつて
もよく、同一種類の異る分子にあつてもよく、異
る種類の異る分子にあつてもよい。たとえば、
MDI1分子の1つのイソシアネート基がブロツク
化され、他のイソシアネート基がフリーの基であ
つてもよい。好ましくは、たとえば、2つのイソ
シアネート基のいずれもがブロツク化されている
MDIといずれもフリーのイソシアネート基であ
るMDIの混合物であるような同一種類の異る分
子の組み合せ、または、たとえばいずれもブロツ
ク化されているMDIといずれもフリーの基であ
るTDIの混合物のような異る種類の異る分子の組
み合せを主成分とするものが好ましい。後者の場
合、異る種類のポリイソシアネートとは変性ポリ
イソシアネートと変性されていないそれと同一種
類のポリイソシアネートの組み合せを含む。この
両イソシアネート基を含むポリイソシアネート
は、フリーのイソシアネート基を含むポリイソシ
アネートに所定量のブロツク化剤を加える方法、
ブロツク化されていないポリイソシアネートとフ
リーのポリイソシアネートを混合する方法、その
他種々の方法で製造することができる。両イソシ
アネート基の割合は、上記の範囲内にあるが、よ
り好ましくは、ブロツク化されたイソシアネート
基60〜80%、フリーのイソシアネート基20〜40%
である。 ブロツク化剤としてはイソシアネート基のブロ
ツクに使用されている種々のブロツク化剤を使用
しうる。たとえば、イソプロパノール、トリメチ
ロールプロパン、1,3−ジクロロ−2−プロパ
ノール、その他のアルコール系ブロツク化剤、フ
エノール、クレゾール、カテコール、ニトロフエ
ノール、その他のフエノール系ブロツク化剤、ε
−カプロラクタム、その他のラクタム系ブロツク
化剤、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオ
キシム、メチルイソアミルケトンオキシム、メチ
ルイソブチルケトンオキシム、その他のオキシム
系ブロツク化剤、マロン酸エステル、アセト酢酸
エステル、その他の活性メチレン系ブロツク化
剤、などがあるが、これらに限られるものではな
い。 本発明において、ポリオールは比較的高水酸基
価のポリオールと比較的低水酸基価のポリオール
との組み合せが採用される。ポリオールとして
は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリ
オール、多価アルコール、その他種々のものを使
用することができるが、特にポリエーテルポリオ
ールが好ましい。このポリオールは実質的に飽和
のポリオールが使用される。本発明の成形材料は
ポリオールあるいはポリウレタンにおける不飽和
基の付加重合を利用して硬化を行うタイプのもの
ではない。従つて、不飽和基を有しているポリオ
ールを使用しても特に支障はないものであるが、
意図的にポリオールに不飽和基を導入する必要も
ない。実質的に飽和のポリエーテルポリオールと
しては、少くとも2個のエポキシドが付加しうる
水素原子(水酸基やアミノ基などの水素原子)を
有するイニシエーターにエポキシドを付加して得
られるポリエーテルポリオールや4員環以上の環
状エーテルの開環重合体などがある。イニシエー
ターとしては、多価アルコール、多価フエノー
ル、ポリアミン、アルカノールアミン、その他の
水酸基、アミノ基、アミド基などを有するイニシ
エーターが適当である。イニシエーターとして
は、たとえば以下のものがある。 多価アルコール:エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン、ジグリセリ
ン、ペンタエリスリトール、デキストロース、
ソルビトール、シユークロース 多価フエノール:ノボラツク、ビスフエノール
A、ビスフエノールS ポリアミン:エチレンジアミン、トリレンジアミ
ン、ジアミノジフエニルメタン アルカノールアミン:モノエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、ジ
イソプロパノールアミン エポキシドとしては、アルキレンオキシド、ハ
ロゲン含有アルキレンオキシド、グリシジルエス
テル、グリシジルエーテル、スチレンオキシド、
その他のエポキシドがあるが、特に炭素数2〜4
のアルキレンオキシドが適当である。特に、プロ
ピレンオキシドおよび/またはエチレンオキシド
がエポキシドとして好ましい。イニシエーターに
プロピレンオキシド単独を、あるいはプロピレン
オキシドと他のエポキシドとを付加して得られる
ポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシド
付加反応の副反応により少量の不飽和基を含んだ
ポリエーテルポリオールとなることが知られてい
る。本発明における実質的に飽和のポリエーテル
とは、この少量の不飽和基を含むポリエーテルポ
リオールを使用することができる。また、ポリエ
ーテルポリオールの末端水酸基を全部及至部分的
に1級化した、即ちエチレンオキシドを末端に付
加した、ポリエーテルポリオールや、ポリエーテ
ル鎖内にオキシエチレン基を存在させたポリエー
テルポリオールを目的に応じて使用することもで
きる。ポリエーテルポリオール以外のポリオール
としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルエステルポリオール、2以上の水酸基を有する
炭化水素ポリマー、ポリカーボネートポリオー
ル、多価アルコール、アルカノールアミンなども
使用しうる。 本発明においては、上記のようなポリオールを
少くとも2種類使用する。1つは高水酸基価のポ
リオールであり、他は低水酸基価のポリオールで
ある。高水酸基価のポリオールは、その水酸基価
が200以上、特に300〜800のものが適当である。
低水酸基価のポリオールはその水酸基価が200未
満、特に20〜150のものが適当である。2つのポ
リオールの水酸基価が近い場合、両者の差は50以
上であることが好ましい。また、各ポリオールの
少くとも一方が水酸基価の異るポリオールの混合
物の場合、これら水酸基価は平均水酸基価を示す
ものとする。両ポリオールの割合は、全ポリオー
ルに対して高水酸基価のポリオール20〜95重量
%、低水酸基価のポリオール5〜80重量%であ
り、より好ましくは高水酸基価のポリオール60〜
95重量%、低水酸基価のポリオール5〜40重量%
である。これら両ポリオールの割合は繊維強化ポ
リウレタンの物性、たとえば剛性や衝撃強度など
の面から必要であり、この範囲外であると良好な
物性を有する成形品を得難い。 前記のように、本発明における成形材料はフリ
ーのイソシアネート基とポリオールとの反応によ
る一部の重合体生成によりポリウレタン原料の増
粘化が起り、これにより常温で固形の成形材料が
得られる。この増粘の程度はフリーのイソシアネ
ート基の量に従い、その量が多い程増粘化が進
む。従つて、増粘化の程度は前記フリーのイソシ
アネート基の割合の範囲内で調節することができ
る。ブロツク化されているイソシアネート基は安
定であり、従つて、増粘化がほぼ終了した時点以
後は粘度変化が少く、貯蔵安定性が確保される。
本発明の成形材料を成形する時は、成形時の熱に
よりブロツク化されているイソシアネートからブ
ロツク化剤が外れ、フリーのイソシアネート基と
なつてポリオールと反応し、目的とするポリウレ
タンが生成する。 成形は従来のSMCやBMCと同様、プレス成
形、射出成形、押出成形など種々の方法で行いう
る。特に、プレス成形と射出成形が適当である。
プレス成形の場合、比較的長い強化繊維で強化さ
れた成形品を得ることができる。従つて、この特
徴を発揮させるために成形材料中の強化繊維は比
較的長いものであることが好ましく、平均長約1
mm以上、特に約5mm以上のものを使用することが
好ましい。その上限は特になく、たとえばガラス
繊維のロービングやコンテイニユアスストランド
マツトなど、ほぼ無限大の長さの連続繊維を使用
することができる。これに対し、射出成形に使用
される成形材料においては、あまり長い強化繊維
の使用は困難であり、通常1〜10mm程度の長さの
ものが適当である。たとえば、ガラス繊維の場
合、平均長がこの長さのチヨツプドストランドや
ミルドフアイバーが適当である。 以下に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。 実施例 1 グリセリンにプロピレンオキシドを付加して得
られた水酸基価約100のポリオール10部(重量
部:以下同様)とシユークローズにプロピレンオ
キシドを付加して得られた水酸基価約500のポリ
オール90部との混合ポリオール、該混合ポリオー
ルに対してイソシアネートインデツクスが20とな
る量のプレポリマー型変性4,4′−ジフエニルメ
タンジイソシアネート(NCO含量25%)とイソ
シアネートインデツクスが90となる量のフエノー
ルブロツクヘキサメチレンジイソシアネート
(NCO含量10%)との混合物、および最終配合量
が35%となる量の炭酸カルシウムを混合した。こ
の混合物を直ちにフイルム表面に塗布し、その上
から最終配合量が35重量%となる量の平均長さ約
50mmのガラス繊維を散布し、その上に上記混合物
を塗布した他のフイルムを重ね、熟成して常温で
固形のシート状成形材料を製造した。この成形材
料は少くとも30日間成形可能なものであつた。 この成形材料を金型温度180℃で20分間プレス
し、平板状の成形品を製造した。成形品の密度は
1.8Kg/cm3、アイゾツト強度は98Kg・cm、曲げ強
度は18Kg/mm2であつた。 実施例 2 実施例1と同じ種類と量のポリオール混合物、
同じくポリイソシアネート、最終配合量が50重量
%となる量の炭酸カルシウム、および最終配合量
が15重量%となる量の平均長さ約5mmのガラス繊
維をニーダーで混合混練し、塊状の成形材料を製
造した。この成形材料は少くとも30日間成形可能
であつた。 この成形材料を射出圧400Kg/cm2、金型温度180
℃で射出成形した。得られた成形品の密度は1.9
Kg/cm3、アイゾツト強度は85Kg・cm、曲げ強度は
12Kg/mm2であつた。 実施例3〜5、比較例1、2 実施例1〜2と同じ方法で下記第1表記載の原
材料を使用してシート状成形材料(実施例3、
4、6、7、8)および塊状成形材料(実施例
5)を製造した。各成形材料をプレス成形(実施
例3、4、6、7、8)および射出成形(実施例
5)して得られた成形品の物性を第1表に示す。 一方、従来の不飽和ポリエステル系のシート状
成形材料をプレス成形した例と同じく不飽和ポリ
エステル系の塊状成形材料を射出成形した例を比
較例1〜2として同じく第1表に示す。
The present invention relates to a molding material for producing fiber-reinforced polyurethane, and particularly to a fiber-reinforced polyurethane molding material that is solid at room temperature and is suitable for press molding or injection molding. Molding materials that are solid at room temperature called SMC and BMC are known as molding materials for producing fiber-reinforced thermosetting resins. For example, molding materials obtained by blending reinforcing fibers and fillers with a liquid unsaturated polyester resin containing unsaturated polyester and styrene, and further adding a thickener to increase the viscosity are widely used. Magnesium oxide, magnesium hydroxide, etc. are used as the thickener.
This molding material is divided into SMC, which is a sheet-like molding material suitable for press molding, and BMC, which is a block-to-granular molding material suitable for injection molding, but their compositions are almost the same, and the blending methods are slightly different. It is something that One of the problems with conventional unsaturated polyester molding materials is that the impact resistance of molded products is low.
In order to improve this point, a method is known in which an impact resistance improver, for example, a polymer such as a synthetic rubber or an elastomer, is added to the molding material, but this method is still not satisfactory. For this reason, various attempts have been made to obtain similar molding materials using synthetic resins other than unsaturated polyester resins. Part 1
One attempt has been made to use polyurethane as a synthetic resin with high impact resistance. One of these attempts is to use unsaturated polyester as a polyol and produce a molding material containing this and polyisocyanate as main components. However, this molding material
As long as unsaturated polyester is used, impact resistance cannot be sufficiently improved. There is also a method of producing liquid unsaturated polyurethane using an unsaturated compound having a hydroxyl group such as hydroxyalkyl acrylate, and using this instead of unsaturated polyester to produce a molding material. However, when using a type of synthetic resin that is cured by addition polymerization of these unsaturated groups, it is not much different from conventional molding materials using unsaturated polyester, and sufficient impact resistance cannot be expected. Polyurethane-based molding materials that do not utilize curing by addition polymerization of unsaturated groups include those that utilize polyols that are solid at room temperature. Although the polyol, which is solid at room temperature, reacts with the polyisocyanate on the surface of the solid, it does not react inside the solid, and therefore the molding material has shelf life. During molding, the solid polyol melts and reacts with the polyisocyanate to obtain a molded product. However, this molding material is economically disadvantageous because it uses a special polyol, and there are also many problems in the manufacturing method and handling of the molding material. The present inventor considered obtaining the above-mentioned molding material using an ordinary liquid and substantially saturated polyol. The main problems in this case are considered to be thickening and storage stability. In order to make the raw material mixture into a solid molding material at room temperature, it is necessary to thicken it, but the thickeners used in the case of unsaturated polyester resins cannot be used. This is because the thickening mechanism is unique to unsaturated polyester and has no effect on polyurethane. Preservability refers to the ability of a molding material to be stored for a relatively long period of time without causing any changes over time. In the case of polyurethane, it is necessary to store the polyol and polyisocyanate in a mixed state for a relatively long period of time without reacting. As a result of studying these two problems, the present inventor found that the latter problem of storage stability could be solved by using blocked polyisocyanate as the polyisocyanate. Blocked polyisocyanates do not react with polyols unless their blocks come off, and during molding, the blocks come off and react with polyols. Therefore, there is little chance that the two will react and change in the molding material, and the same level of storage stability as conventional molding materials can be obtained. The problem of thickening in the former case is that unblocked polyisocyanate (hereinafter referred to as free polyisocyanate) is used as part of the polyisocyanate, and part or all of this free polyisocyanate is converted into polyol when producing the molding material. We discovered that this can be done by reacting with The amount of this free polyisocyanate must be below a certain limit; if the amount is too large, a good molding material cannot be obtained. The inventor further found that, in consideration of physical properties such as impact resistance of molded products, it is necessary to use a combination of high molecular weight (low hydroxyl value) polyols and low molecular weight (high hydroxyl value) polyols. I discovered something. The present invention relates to a molding material using these raw materials, that is, a molding material that is solid at room temperature and can be used to produce fiber-reinforced polyurethane by heat curing, in which the molding material contains polyurethane raw materials, reinforcing fibers, and fillers. It contains at least three components and is obtained by reacting and thickening a part of the polyurethane raw material, and the polyurethane raw material has blocked isocyanate groups and unblocked isocyanate groups that are the same. Alternatively, it consists of at least three components: a polyisocyanate in different molecules, a substantially saturated polyol with a hydroxyl value of 200 or more, and a substantially saturated polyol with a hydroxyl value of less than 200, in a blending amount based on the total isocyanate groups in the polyisocyanate. is equivalent to 50 to 95% of blocked isocyanate groups, 5 to 50% of unblocked isocyanate groups, and the isocyanate index of all polyisocyanates to all polyols is 80 to 200, and the hydroxyl value to all polyols is 200. The proportion of polyol is more than 20
The fiber-reinforced polyurethane molding material is characterized in that the proportion of polyol having a hydroxyl value of less than 200 is 5 to 80% by weight. The molding material can be manufactured using the same raw materials and manufacturing methods as conventional molding materials, except that polyurethane raw materials are used. For example, glass fiber is suitable as the reinforcing fiber, but carbon fiber, synthetic fiber, and other reinforcing fibers may be used alone or in combination. Examples of fillers used include calcium carbonate, clay, silica, aluminum hydroxide, and other powder fillers. As raw materials for the molding material, any other components may be added in addition to the above three components. For example, blowing agents,
Colorants, flame retardants, mold release agents, stabilizers, etc.
Although the proportion of each component is not particularly limited,
Suitable amounts are about 5-60% by weight of reinforcing fibers, about 10-70% by weight of fillers, and about 10-60% by weight of polyurethane raw materials, based on the molding material. The manufacturing method of molding material is as follows:
For example, conventional SMC manufacturing methods and BMC manufacturing methods can be applied almost as they are, but are not limited to these methods. The polyurethane raw material basically contains polyisocyanate and at least two kinds of polyols as main components. Small amounts of catalysts, stabilizers, chain extenders, crosslinking agents, and other additives may also be used as other auxiliary raw materials, if necessary. As the polyisocyanate, aromatic, aliphatic, alicyclic, and other polyisocyanates can be used. Typical polyisocyanates include, for example, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI), naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and methylene diisocyanate. Bis(cyclohexyl isocyanate), etc. These may be used alone or in combination of two or more. Further, the polyisocyanate may be a so-called modified polyisocyanate that has been modified by various compounds or treatments. Examples include carbodiimide-modified polyisocyanates and prepolymer-type modified polyisocyanates. Some of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked isocyanate groups, and the other part are free isocyanate groups, and the ratio is as follows with respect to the total isocyanate groups:
Blocked isocyanate groups expressed by number
50-95%, free isocyanate groups 5-50%. The blocked isocyanate group and the free isocyanate group may be present in one molecule, in different molecules of the same type, or in different molecules of different types. for example,
One isocyanate group in one molecule of MDI may be blocked and the other isocyanate groups may be free groups. Preferably, for example, both of the two isocyanate groups are blocked.
A combination of different molecules of the same type, such as a mixture of MDI and MDI, both of which are free isocyanate groups, or a mixture of, for example, MDI, both of which are blocked, and TDI, both of which are free groups. Preferably, the main component is a combination of different types of molecules. In the latter case, different types of polyisocyanates include combinations of modified polyisocyanates and unmodified polyisocyanates of the same type. This polyisocyanate containing both isocyanate groups can be prepared by adding a predetermined amount of a blocking agent to a polyisocyanate containing free isocyanate groups;
It can be produced by mixing unblocked polyisocyanate and free polyisocyanate, or by various other methods. The proportion of both isocyanate groups is within the above range, but more preferably 60-80% of blocked isocyanate groups and 20-40% of free isocyanate groups.
It is. As the blocking agent, various blocking agents used for blocking isocyanate groups can be used. For example, isopropanol, trimethylolpropane, 1,3-dichloro-2-propanol, other alcoholic blocking agents, phenol, cresol, catechol, nitrophenol, other phenolic blocking agents, ε
- Caprolactam, other lactam blocking agents, acetone oxime, methyl ethyl ketone oxime, methyl isoamyl ketone oxime, methyl isobutyl ketone oxime, other oxime blocking agents, malonic acid ester, acetoacetic ester, other active methylene blocking agents agents, but are not limited to these. In the present invention, the polyol used is a combination of a polyol with a relatively high hydroxyl value and a polyol with a relatively low hydroxyl value. As the polyol, polyether polyols, polyester polyols, polyhydric alcohols, and various other polyols can be used, but polyether polyols are particularly preferred. As this polyol, a substantially saturated polyol is used. The molding material of the present invention is not of the type in which curing is performed using addition polymerization of unsaturated groups in polyol or polyurethane. Therefore, there is no particular problem in using polyols having unsaturated groups, but
There is no need to intentionally introduce unsaturated groups into the polyol. Substantially saturated polyether polyols include polyether polyols obtained by adding an epoxide to an initiator having at least two hydrogen atoms to which epoxides can be added (hydrogen atoms such as hydroxyl groups and amino groups); These include ring-opening polymers of cyclic ethers having more than one member ring. Suitable initiators include polyhydric alcohols, polyphenols, polyamines, alkanolamines, and other initiators having hydroxyl groups, amino groups, amide groups, and the like. Examples of initiators include the following: Polyhydric alcohols: ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, diglycerin, pentaerythritol, dextrose,
Sorbitol, sucrose polyphenols: Novolac, bisphenol A, bisphenol S Polyamines: ethylenediamine, tolylene diamine, diaminodiphenylmethane alkanolamines: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine Epoxides include alkylene oxide , halogen-containing alkylene oxide, glycidyl ester, glycidyl ether, styrene oxide,
There are other epoxides, especially those with 2 to 4 carbon atoms.
alkylene oxides are suitable. Particularly preferred as the epoxide are propylene oxide and/or ethylene oxide. Polyether polyols obtained by adding propylene oxide alone or propylene oxide and other epoxides to an initiator may become polyether polyols containing a small amount of unsaturated groups due to side reactions of the propylene oxide addition reaction. Are known. The substantially saturated polyether in the present invention may be a polyether polyol containing a small amount of unsaturated groups. In addition, for the purpose of polyether polyols in which all or part of the terminal hydroxyl groups of polyether polyols are primaryized, that is, ethylene oxide is added to the terminals, and polyether polyols in which oxyethylene groups are present in the polyether chain. It can also be used accordingly. As polyols other than polyether polyols, polyester polyols, polyether ester polyols, hydrocarbon polymers having two or more hydroxyl groups, polycarbonate polyols, polyhydric alcohols, alkanolamines, etc. can also be used. In the present invention, at least two types of polyols as described above are used. One is a polyol with a high hydroxyl value, and the other is a polyol with a low hydroxyl value. The polyol having a high hydroxyl value is suitably one having a hydroxyl value of 200 or more, particularly 300 to 800.
Polyols with a low hydroxyl value are suitably those having a hydroxyl value of less than 200, particularly from 20 to 150. When the hydroxyl values of the two polyols are close, the difference between the two is preferably 50 or more. Furthermore, in the case of a mixture of polyols in which at least one of the polyols has a different hydroxyl value, these hydroxyl values shall indicate an average hydroxyl value. The proportion of both polyols is 20 to 95% by weight of the polyol with a high hydroxyl value and 5 to 80% by weight of the polyol with a low hydroxyl value, more preferably 60 to 80% by weight of the polyol with a high hydroxyl value, based on the total polyol.
95% by weight, 5-40% by weight of low hydroxyl value polyol
It is. The ratio of these two polyols is necessary from the viewpoint of the physical properties of the fiber-reinforced polyurethane, such as rigidity and impact strength, and if it is outside this range, it will be difficult to obtain a molded product with good physical properties. As mentioned above, in the molding material of the present invention, the polyurethane raw material is thickened due to the formation of a part of the polymer through the reaction between free isocyanate groups and polyol, and as a result, a molding material that is solid at room temperature can be obtained. The degree of this thickening depends on the amount of free isocyanate groups, and the larger the amount, the more the thickening progresses. Therefore, the degree of thickening can be adjusted within the range of the proportion of free isocyanate groups. The blocked isocyanate groups are stable, and therefore the viscosity changes little after the thickening is almost completed, ensuring storage stability.
When molding the molding material of the present invention, the blocking agent is removed from the blocked isocyanate by the heat during molding, becomes free isocyanate groups, and reacts with the polyol to produce the desired polyurethane. As with conventional SMC and BMC, molding can be performed using various methods such as press molding, injection molding, and extrusion molding. Particularly suitable are press molding and injection molding.
In the case of press molding, a molded product reinforced with relatively long reinforcing fibers can be obtained. Therefore, in order to exhibit this feature, the reinforcing fibers in the molding material are preferably relatively long, with an average length of about 1
It is preferable to use a diameter of 5 mm or more, particularly about 5 mm or more. There is no particular upper limit, and continuous fibers of almost infinite length, such as glass fiber rovings or continuous strand mats, can be used. On the other hand, in the molding material used for injection molding, it is difficult to use reinforcing fibers that are too long, and a length of about 1 to 10 mm is usually appropriate. For example, in the case of glass fibers, chopped strands or milled fibers having an average length of this length are suitable. EXAMPLES The present invention will be specifically explained below using Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 10 parts of a polyol with a hydroxyl value of about 100 (parts by weight: the same applies hereinafter) obtained by adding propylene oxide to glycerin and 90 parts of a polyol with a hydroxyl value of about 500 obtained by adding propylene oxide to seurose. a prepolymer-type modified 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (NCO content 25%) in an amount that gives an isocyanate index of 20 to the mixed polyol, and an amount that gives an isocyanate index of 90 to the mixed polyol. A mixture of phenol-blocked hexamethylene diisocyanate (NCO content 10%) and calcium carbonate in an amount to give a final loading of 35% were mixed. Immediately apply this mixture to the surface of the film, and spread it over an average length of approximately 35% by weight.
Glass fibers of 50 mm were dispersed, and another film coated with the above mixture was layered on top of the glass fibers, and the film was aged to produce a sheet-like molding material that was solid at room temperature. This molding material was moldable for at least 30 days. This molding material was pressed for 20 minutes at a mold temperature of 180°C to produce a flat molded product. The density of the molded product is
The strength was 1.8Kg/cm 3 , the isot strength was 98Kg·cm, and the bending strength was 18Kg/mm 2 . Example 2 Polyol mixture of the same type and amount as in Example 1,
Similarly, polyisocyanate, calcium carbonate in a final blending amount of 50% by weight, and glass fibers with an average length of about 5 mm in a final blending amount of 15% by weight were mixed and kneaded in a kneader to form a lump molding material. Manufactured. This molding material was moldable for at least 30 days. The injection pressure of this molding material was 400Kg/ cm2 , and the mold temperature was 180Kg/cm2.
Injection molded at ℃. The density of the obtained molded product is 1.9
Kg/cm 3 , Izotsu strength is 85Kg・cm, bending strength is
It was 12Kg/ mm2 . Examples 3 to 5, Comparative Examples 1 and 2 Sheet-shaped molding materials (Example 3,
4, 6, 7, 8) and a bulk molding material (Example 5) were produced. Table 1 shows the physical properties of molded products obtained by press molding (Examples 3, 4, 6, 7, and 8) and injection molding (Example 5) using each molding material. On the other hand, Table 1 also shows examples in which a conventional unsaturated polyester sheet molding material was press-molded and examples in which an unsaturated polyester bulk molding material was injection molded as Comparative Examples 1 and 2.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 加熱硬化により繊維強化ポリウレタンを製造
しうる常温で固形の成形材料において、成形材料
がポリウレタン原料、強化繊維、および充填剤の
少くとも3成分を含み、かつ該ポリウレタン原料
の一部の反応により増粘化させて得られるもので
あり、該ポリウレタン原料はブロツク化されたイ
ソシアネート基とブロツク化されていないイソシ
アネート基とを同一あるいは異る分子に有するポ
リイソシアネート、水酸基価200以上の実質的に
飽和のポリオール、および水酸基価200未満の実
質的に飽和のポリオールの少くとも3成分からな
り、ポリイソシアネートにおける全イソシアネー
ト基に対する配合量が当量でブロツク化されたイ
ソシアネート基50〜95%、ブロツク化されていな
いイソシアネート基5〜50%、かつ全ポリオール
に対する全ポリイソシアネートのイソシアネート
インデツクスが80〜200であり、全ポリオールに
対する水酸基価200以上のポリオールの割合が20
〜95重量%、水酸基価200未満のポリオールの割
合が5〜80重量%であることを特徴とする繊維強
化ポリウレタン成形材料。
1. A molding material that is solid at room temperature and can be used to produce fiber-reinforced polyurethane by heat curing, which contains at least three components: a polyurethane raw material, reinforcing fibers, and a filler, and which is increased by a reaction with a part of the polyurethane raw material. The polyurethane raw material is a polyisocyanate having blocked isocyanate groups and unblocked isocyanate groups in the same or different molecules, and a substantially saturated polyisocyanate with a hydroxyl value of 200 or more. Consisting of at least three components: a polyol and a substantially saturated polyol with a hydroxyl value of less than 200, the amount of blocked isocyanate groups in the polyisocyanate is equivalent to 50 to 95% of the total isocyanate groups, and unblocked isocyanate groups. 5 to 50% isocyanate groups, and the isocyanate index of all polyisocyanates to all polyols is 80 to 200, and the ratio of polyols with a hydroxyl value of 200 or more to all polyols is 20
A fiber-reinforced polyurethane molding material characterized in that the proportion of polyol having a hydroxyl value of less than 200 is 5 to 80% by weight.
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