JPH0375329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一体化された一部品として表面に、そ
の場所で成形された不織布の取付け片
（attachment strip）を含有しているポリウレタ
ンフオーム製品に関するものである。 ベルクロ（Velcro）ストリツプは、主に自動
車会社で採用されるポリウレタンパツドにシート
カバーを付着させるについての価格低減法であ
る。これらのストリツプを成形段階途上でポリウ
レタンフオームに付着するのであるが、この工程
が価格低減をもたらすと同時に問題をも生じるこ
ととなる。問題というのは、成形段階途上で同時
成形ベルクロストリツプから空気が解放されてこ
れが発泡しつつあるポリウレタンフオーム中に入
り込むということから起こる。この空気解放によ
つてベルクロストリツプ／フオーム界面に大きな
空間が発生し、これがフオームの品質、耐荷性お
よびベルクロストリツプに対する接着性に不利な
影響をもたらす。 問題をわかり易くするために、ベルクロストリ
ツプ／ポリウレタンフオーム製品複合体の構造を
以下に簡潔に説明する。 ベルクロストリツプは本質的に、成形されたプ
ラスチツクテイース（plastic teeth）の網状細織
（network）と通常不織布またはニツトからなる
バツキング材料（backing material）から成る
ものである。このうちのバツキング材料のみが問
題に大きく関与してくる。価格の点から、バツキ
ング生地を製造するためにはポリオレフイン繊維
が主に使用される。ポリオレフインは、その化学
特性によつて低自由エネルギー表面をもつという
ことによつて特徴づれられる無極性物質である。
不織布構成技法は繊維を無秩序に集積させてウエ
ブを形成させることからなる。繊維はお互いに交
差し合つたところで重合体結合剤で相互接着され
るが、その結果生地の中に莫大な数のエアーポケ
ツト、すなわちボイドができる。ニツト生地は糸
を相互にループにして生地を形成させることによ
つて構成される。ニツト生地も不織生地と同様多
数のボイドをもつという特徴を有する。織布のバ
ツキング材料についてもやはり同じ問題が存在し
よう。 ほゞ40〜50秒かかる工程で、周囲温度にあるベ
ルクロ片（Velcro strip）が型キヤビテイー内に
プラスチツクのかみ合い用のテイース（teeth）
側を下にして設置される。かみ合い用のテイース
は薄いプラスチツクフィルムによつて覆われて、
発生するフオームによつて覆われるることが阻止
されている。型表面温度は製造者の選択によつ
て、約135〜155〓である。型キヤビテイ内に片を
設置してから20秒以内に、混合された液状の発泡
性化学物質が型内に注入される。注入型はベルク
ロ片を液体で覆うようにしても覆わないようにし
てもよい。型を閉鎖すると、注入後５〜６秒以内
に化学反応が開始されて、液体が固体ポリウレタ
ンフオームに転化する。急速に膨張した塊が、型
閉鎖後15〜20秒以内で型内に完全に充満すること
になろう。充満工程の間に、フオームの粘度およ
び結合性が大巾に変化する。粘度は、型温および
発泡性化学物質に応じて２〜６分間以内に、数百
センチポアズの液体から10〜15bs／in²の引張
強さをもつ固体にまで変化する。 化学物質として、ポリウレタンは高自由エネル
ギー表面をもつことで特徴づけられる高極性のも
のである。不織布のバツキング材料の表面自由エ
ネルギーとこの表面自由エネルギーとの格差によ
つて、ポリウレタンフオームによるポリオレフイ
ン繊維の濡れが妨害される、すなわち、不織布材
料のボイドにたまつた空気の除去が阻まれてしま
う。一層問題なことに、たまつている空気が型表
面からのまたフオーム生成時の発熱反応からの熱
エネルギーを吸収していく。この熱エネルギー吸
収によつてボイド中の空気圧が急激に上昇し、そ
してフオーム強度が発生しはじめた頃に噴出す
る。その結果ベルクロ片／フオーム界面に大きな
ボイドができる。問題を半定量的に説明すると、
80〜100セル／inを有する良質フオームを基準に
して、6400〜10000接着点／in²どころではなく、
ベルクロ片は100接着点／in²以下の接着点を有し
ているであろうし、一方ボイドは1/8〜3/4インチ
径である。 この問題を解決するために第１番目に考えられ
た策の１つは、種々の成分の液状ポリウレタン組
成物を用いて不織布のバツキングを前処理してみ
ることであつた。その考え方は空気を液体によつ
て除去しようとするものであつたが、それは、高
極性液体成分が繊維を濡らすとができないためう
まく行かなかつた。 様々な界面活性剤が不織布のバツキングを前処
理するのに使用された。アニオン性および非イオ
ン性界面活性剤のどちらも0.1〜１重量％のレベ
ルで用いられて一部成功している。エチレンオキ
シド含量60重量％のノニルフエノキシポリ（エト
キシ）エタノールは0.2％でテストされたときに
かなりボイドの大きさを低減したが、しかしボイ
ドは消失しなかつた。 不織布のバツキング生地を溶媒（アセトン、エ
チルアルコール、ヘキサン、トルエンおよび塩化
メチレン）抽出してみたが、これも成功しなかつ
た。 早めたり遅めたりするように発泡およびゲル化
触媒を変えてみたがこれも成功しなかつた。型の
構造を変えてみること、および注入型を変えてみ
ることもともやつてみたが失敗であつた。素早く
空気を除去するためにベルクロ片の上に直接ガス
抜き孔を設けてさえもボイドの形成は免れなかつ
た。 本発明は、型の内表面上に不織布材料を位置決
めすること、型内にポリウレタン組成物を添加し
てこれを硬化すること、および不織布材料がその
上に固着されておりそしてそれが製品の表面の一
体化された部品となつているような成形ポリウレ
タン製品を取り出すことによつて、不織布材料す
なわち生地、特にベルクロ取付け片がポリウレタ
ン製品の表面に固着されているような成形ポリウ
レタン製品を製造する方法に関するものである。
本発明によれば、型内にポリウレタン組成物を添
加しそれを硬化させる前に、本質的にポリビニル
アルコール、有機ポリイソシアネート、ウレタン
反応用触媒、任意にポリビニルアルコール用可塑
剤からなる組成物によつて不織布材料をコーテイ
ングすること、およびこの不織布生地上のコーテ
イングを硬化させることによつて、不織布材料の
取付け域においてボイドのないポリウレタン製品
が提供される。 本発明および特許請求の範囲を記述するのに
「不織布」という語が用いられる場合には、それ
は「編成されたもの（ニツト）」および「織成さ
れたもの（織布）」もまた包含される。 本発明は、最終的なアセンブリーとするに先立
つて不織布材料（ベルクロ片）製造業者によつて
実施されうるような問題解決法を提供する。別法
として、コーテイングは、不織布材料の繊維すな
わちベルクロ片のバツキングを構成している繊維
を結着するための結合剤として使用されることも
できる。 付着／硬化段階の間に、不織布からのガス発生
が起こりまた小さなボイドの上に充満するすなわ
ちボイドを覆うのに十分な時間がある。 本発明は、低表面自由エネルギーすなわち約30
ダイン／cm以下の表面自由エネルギーを有する合
成繊維、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンおよびそれらの共重合体のようなポリオレフイ
ンからなる不織布、織布およびニツトを対象とし
たときに特に適当である。 加えて、コーテイングはその表面にポリウレタ
ン組成物の成分と反応しかつ強固な化学結合を発
現するに足るヒドロキシル基を含有している。 他の利点として、コーテイングされたバツキン
グはポリウレタンの表面自由エネルギーと同等の
表面自由エネルギーを有しており、これがポリウ
レタン製品の表面への不織布材料の接着性をさら
に高めることとなろう。 ベルクロ片の不織布のバツキングは本質的に下
記のもの（重量部で）、すなわち (a) 0.5部〜10部のポリビニルアルコール、 (b) 15〜60部の有機ポリイソシアネート、 (c) １〜15部のポリビニルアルコール用可塑剤、 および (d) 0.05〜0.5部の第３級アミン触媒 からなる組成物でコーテイングされる。 成分(a)〜(d)は好ましくは9.5〜39.5部の水中の
混合物として存在する。 コーテイングされた片はコーテイング組成物を
硬化させるために適度な高温下に十分な時間加熱
される。好適な時間および温度は120〓下45分と
いうところであるが、しかしこれ以外の時間およ
び温間を採用することもでき、たとえばより高温
下でより短時間あるいはより低温でより長時間、
たとえば５〜75分間での80〜200℃という時間お
よび温度が採用されうる。 どのようなポリビニリウアルコールであつても
本発明によるコーテイング組成物中で使用するの
に適しているけれども、好適なポリビニルアルコ
ールは全加水分解ポリビニルアルコール、すなわ
ち少くとも約96モル％加水分解されたもの、好適
には約98〜99.5＋モル％加水分解されたものであ
りかつ300〜2000、特に約600〜1200の範囲の重合
度を有するものである。組成物は好適には0.5〜
7.5部の全加水分解ポリビニルアルコールを含有
していなければならない。 本発明の目的に適うポリビニルアルコールの機
能的すなわち使用可能な等価物として意図される
ものには、水溶性およびフイルム形成性でかつ多
数の活性水素を有するもの、好適には高度にヒド
ロキシル基を有するものにたとえばセルロースお
よびその誘導体たとえばヒドロキシエチルセルロ
ース、メチルセルロースのようなものが包含され
る。 適当な有機ポリイソシアネートの具体例として
はヘキサメチレンジイソシアネート、フエニレン
ジイソシアネート、トルエンジイソシアネートお
よび４，4′−ジフエニルメタジイソシアネートが
挙げられる。特に好適なのは４，4′−ジフエニル
メタンジイソシアネート、およびそれぞれ別個の
ものとしてのまたは市販されている混合物として
の２，４−および２，６−トルエンジイソシアネ
ートである。他の特に適当なジイソシアネート類
の混合物は、PARIとも呼ばれる商品名「クルー
ドMDI」として知られているものであり、これ
には約60％の４，4′−ジフエニルメタンジイソシ
アネートが他の異性体状のおよび相似性のより高
度のポリイソシアネートを伴つて含まれている。
同様に適当なものとして、ポリイソシアネートお
よびポリエーテルまたはポリエステルポリオール
の部分予備反応混合物からなるポリイソシアネー
ト類の「プレポリマー」が挙げられる。自動車用
のフオームクツシヨンを製造するのに特に望まし
いものは、高弾性ポリウレタンフオーム系で普通
に使用されるイソシアネート類たとえばトルエン
ジイソシアネート80／20または65／35；４，4′−
ジフエニルメタンジイソシアネートおよびトルエ
ンジイソシアネートと４，4′−ジフエニルメタン
との75／25または80／20のようなブレンドであ
る。ポリイソシアネートは好ましくは30ないし50
部で存在する。 触媒効果量の触媒がコーテイング組成物中に使
用される。ヒドロキシル基とイソシアネート基間
のウレタン反応を促進するのに主に使用されてい
るあらゆる第３級アミンが、好適には0.075〜0.3
部でコーテイング組成物中に使用されよう。適当
な第３級アミンの具体例としてはトリエチレンジ
アミン、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミ
ン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノール
アミン、Ｎ−メチルモルフオリン、ビス（ジメチ
ルアミノエチル）エーテル、トリス（ジメチルア
ミノプロピル）アミン、ジメチルアミノエチル−
Ｎ−メチルエタノールアミンのようなものが挙げ
られる。 ポリビニルアルコール用可塑剤として知られる
あらゆる物質、たとえばジオクチルフタレート、
ジブチルフタレート、ジオクチルセベケート、ジ
ブチルセベケートのようなものが１〜15部の範囲
の量、望ましくは２〜10部の範囲の量で用いられ
ることができる。 ベルクロ片は上記のコーテイング組成物で裏側
をコーテイングされかつ適当な時間／温度の硬化
サイクルを受け、その後コーテイングされたベル
クロ片は、前以つて業界でよく知られているよう
な方法で離型用組成物が吹き付けられている予熱
された型内に適当に設置される。型内に注入され
る液状ポリウレタンフオーム組成物は、所望の用
途に適したフオーム製品を得るのにその分野で代
表的に使用されている成分から構成されよう。こ
のような組成物は、今まで述べてきたような適当
なポリイソシアネート特に高弾性フオーム組成物
で使用されるもの、適当なポリオールおよび第３
級アミン類およびそれらの混合物、有機錫化合物
類およびそれらの混合物または第３級アミンと有
機錫化合物との混合物からなる適当な触媒系を含
んでいよう。組成物または水または他の適当な発
泡剤および気泡安定剤たとえばシリコーン界面活
性剤を含んでいてもよい。 ポリウレタンフオーム配合の一成分としての適
当なポリオールの具体例はポリアルキレンエーテ
ルまたはポリエステルポリオールである。ポリア
ルキレンエーテルポリオールとしてはポリ（アル
キレンオキシド）重合体たとえばポリ（エチレン
オキシド）およびポリ（プロピレンオキシド）重
合体および共重合体と、多価化合物たとえばジオ
ール類およびトリオール類とりわけエチレングリ
コール、プロピレングリコール、１，３−ブタン
ジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘ
キサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエ
チレングリコール、ジプロピレングリコール、ペ
ンタエリスリトール、グリセロール、ジグリセロ
ール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサン
ジオールおよび類似の低分子量ポリオールから誘
導された末端ヒドロキシル基をもつものが包含さ
れる。 有用なポリエステルポリオールとしては、ジカ
ルボン酸と過剰のジオールたとえばアジピン酸と
エチレングリコールまたはブタンジオールとの反
応によつて得られる生成物、またはラクトンと過
剰のジオールたとえばカプロラクトンとプロピレ
ングリコールとの反応によつて得られる生成物が
挙げられる。 ポリウレタン配合物中に使われる他の代表的な
薬剤としては発泡剤たとえば水、塩化メチレン、
トリクロロフルオロメタン等、および気泡安定剤
たとえばシリコーンが挙げられる。 型温および型反応時間はポリウレタン特有の型
およびポリウレタンフオーム組成物用として典型
的に採用されているようなものでよい。 実施例 １ 実験番号１〜３では、ベルクロコーポレーシヨ
ン製４×1.75インチのベルクロ片の不織布（ポリ
オレフイン）裏面を、線巻ロツドを用いてコーテ
イング組成物でコーテイングした（６〜10回／イ
ンチで約0.5ｇ／cm²のコーテイングが得られる）。
コーテイング組成物は下記第１表に掲げたような
1.5部のヒドロキシ含有重合体、45部の４，4′−
ジフイニルメタンジイソシアネート、３部のジオ
クチルフタレート、0.1部のトリエチレンジアミ
ンおよび28.5部の水からなるものであつた。コー
テイングされた片を250〓で45分間オーブンで硬
化した。 コーテイング後のベルクロ片を放置して周囲温
度に戻し、ついで予め離型剤を吹き付けてある予
熱された（150〓）型内に設置した。下記の成分
（重量部）からなるポリウレタンフオーム組成物
を型内に注入した： 部 分子量6000のポリプロピレン オキシドエチレンオキシド含有 トリオール 60 分子量6000のポリ尿素で飽和 されたポリオール 40 部 ポリアルキレンオキシドメチル シロキサン共重合体 1.3 水 ４ ジエタノールアミン 1.5 ジプロピレングリコール中 トリエチレンジアミン（１：２） 0.6 ジプロピレングリコール中ビス （ジメチルアミノエチル） エーテル（７：３） 0.2 ジブチル錫ジラウレート 0.007 ２，４／２，６が80／20のトルエンジイソシアネ
ート 102インデツクス 発生してくる気泡が、それが閉鎖されている型
内ち充満してくるにつれて被処理片を覆うように
流れ出してきた。４分後にフオームを型から取り
出して測定評価した。実験番号１で得られたフオ
ーム製品はベルクロ片がフオーム製品に強固に接
着しているいことがわかつた。フオームを片の付
近を囲んで切り取つたところ、粗大なボイドのな
い細かい均一なセル構造が見られた。

【表】 本発明によれば、ベルクロ片を、フオームの品
質、耐荷性およびベルクロ片に対する接着性に不
利な影響を与えることなく自動車用ポリウレタン
フオームパツドに付着させる方法が提供される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 型の内表面上に低表面エネルギー材料を配置
   し、型内にポリウレタン組成物を添加しそれを硬
   化し、そして製品表面に上記材料が付着している
   成形ポリウレタン製品を取出すことからなる製品
   表面に低表面エネルギーをもたらす材料を有する
   成形ポリウレタン製品の製造方法において、本質
   的にポリビニルアルコール、有機ポリイソシアネ
   ートおよびウレタン反応用触媒からなる組成物で
   低表面エネルギー材料をコーテイングすること、
   およびポリウレタン組成物を型内に添加する前に
   上記材料上のコーテイングを硬化することを特徴
   とする前記成形ポリウレタン製品の製造方法。 ２ コーテイング組成物がさらにポリビニルアル
   コール用の可塑剤をも含有している前記特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ３ コーテイング組成物が本質的に重量部で下記
   の成分： 0.5〜10部のポリビニルアルコール、 15〜60部の有機ポリイソシアネート、 １〜15部のポリビニルアルコール用可塑剤、 および 0.05〜0.5部の第３級アミン触媒 からなるものである前記特許請求の範囲第１項記
   載の製造方法。 ４ コーテイング組成物が9.5〜39.5部の水を含
   有する水性組成物である前記特許請求の範囲第３
   項記載の製造方法。 ５ コーテイングされた低表面エネルギー材料が
   80〜220℃で５〜75分間硬化される前記特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ６ ポリビニルアルコールが完全に加水分解され
   たポリビニルアルコールである前記特許請求の範
   囲第１項記載の製造方法。 ７ 有機ポリイソシアネートがトルエンジイソシ
   アネートまたは４，4′−ジフエニルメタンジイソ
   シアネートである前記特許請求の範囲第１項記載
   の製造方法。 ８ 低表面エネルギー材料がポリエチレンまたは
   ポリプロピレン繊維からなる前記特許請求の範囲
   第１項記載の製造方法。 ９ 低表面エネルギー材料が不織布である前記特
   許請求の範囲第８項記載の製造方法。 １０ 不織布が成形されたテイースを有する取付
   け片のバツキングである前記特許請求の範囲第９
   項記載の製造方法。 １１ 取付け片をテイース面が内表面に隣接する
   ように型内に設置し、型内にポリウレタン組成物
   を添加しそれを発泡させ、そして製品表面に固着
   した取付け片をもつ成形ポリウレタン製品を取出
   すことからなるポリオレフインのバツキング材料
   をそなえた成形テイースの取付け片が製品表面に
   固着されている成形ポリウレタン製品を製造する
   前記特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 取付け片のポリオレフインのバツキング材
   料を、本質的に0.5〜7.5部の完全加水分解ポリビ
   ニルアルコール、２〜10部のポリビニルアルコー
   ル用可塑剤、30〜50部の有機ポリイソシアネー
   ト、0.075〜0.3部のウレタン反応用第３級アミン
   触媒、および9.5〜39.5部の水からなる組成物で
   コーテイングすること、およびポリウレタン組成
   物を型内に添加する前に取付け片のポリオレフイ
   ンのバツキング材料上にあるコーテイングを硬化
   させることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   １項記載の製造方法。 １３ ポリビニルアルコールが98〜99.5＋モル％
   加水分解されたものである前記特許請求の範囲第
   １２項記載の製造方法。 １４ ポリビニルアルコール用可塑剤がジオクチ
   ルフタレートである前記特許請求の範囲第１２項
   記載の製造方法。 １５ コーテイングされたポリオレフイン裏打ち
   を80〜200℃で５〜75分間硬化させる前記特許請
   求の範囲第１２項記載の製造方法。 １６ 有機ポリイソシアネートがトルエンジイソ
   シアネート４，4′−ジフエニルメタンジイソシア
   ートまたはそれらの混合物である前記特許請求の
   範囲第１２項記載の製造方法。 １７ ポリオレフインのバツキングがポリエチレ
   ンまたはポリプロピレン繊維からなる前記特許請
   求の範囲第１１項または第１２項記載の製造方
   法。 １８ ポリオレフインのバツキングが不織材料で
   ある前記特許請求の範囲第１１項または第１２項
   記載の製造方法。 １９ 取付け片のポリオレフインのバツキング
   を、本質的に約1.5部（重量部として）の98〜99
   モル％加水分解されたポリビニルアルコール、約
   45部の４，4′−ジフエニルメタンジイソシアネー
   ト、３部のジオクチルフタレート、0.1部のトリ
   エチレンジアミンおよび28.5部の水からなる組成
   物でコーテイングすること、およびポリウレタン
   組成物を型内に添加する前に80〜200℃の温度で
   ５〜75分間の間取付け片のポリオレフインのバツ
   キング上にあるコーテイングを硬化させることを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１１項記載の製
   造方法。 ２０ 製品の表面に固着している低表面エネルギ
   ーの材料を有し、その低表面エネルギー材料は硬
   化コーテイング組成物を含有しており、そのコー
   テイング組成物は本質的にポリビニルアルコー
   ル、有機ポリイソシアネート、ポリビニルアルコ
   ール用可塑剤およびウレタン反応用触媒からなる
   ものである成形ポリウレタンフオーム製品。 ２１ コーテイング組成物が本質的に重量部で下
   記の成分： 0.5〜10部の完全加水分解されたポリビニルア
   ルコール、 15〜60部の有機ポリイソシアネート、 １〜15部の可塑剤、および 0.05〜0.5部の第３級アミン触媒、 からなる前記特許請求の範囲第２０項記載の製
   品。 ２２ 低表面エネルギー材料がポリオレフイン不
   織布である前記特許請求の範囲第２０項記載の製
   品。 ２３ 不織布が成形されたテイースを有する取付
   け片のバツキングである前記特許請求の範囲第２
   ２項記載の製品。