JPH0649299B2 - 発泡品の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発泡品の成形方法に関し、詳しくは塩化ビニル
樹脂製表皮を型内に配置して成形する表皮一体ウレタン
発泡品の成形方法に関する。本発明は自動車のアームレ
スト、インストメントパネル、ドアトリムなどの製造に
利用できる。

［従来の技術］ 自動車用内装品としてのインストルメントパネルなどは
近年大型化され、その形状も複雑となっている。また、
更に軽量化を図るために薄肉とされる傾向にある。しか
しながら大型で複雑かつ薄肉形状の成形体をウレタン発
泡成形で形成する場合、金型の成形キャビティのシール
の精度を高度に維持することが困難であり、成形キャビ
ティ外へのウレタンフォームの漏れ出しが生じる場合が
ある。

また、複雑で薄肉形状のウレタン発泡品を成形する場合
の成形材料としては、発泡成形時の液流れ性の良いもの
が望ましい。しかし液流れ性が向上すると、反面成形キ
ャビティ外へのウレタンフォームの漏れ出しが一層増大
するようになる。このようにキャビティ外へウレタンフ
ォームが漏れ出すような場合は、型内における発泡圧力
が高まらないため、成形体のセルが荒れたり、表面にボ
イドが発生したりするという不具合があり、発泡品の外
観不良の原因となっている。

ところで自動車内装品などを発泡成形で形成する場合、
塩化ビニル樹脂製表皮を予め型内に配置して成形する表
皮一体ウレタン発泡成形方法が一般に利用されている。
しかしながら、表皮一体ウレタン発泡成形方法では、セ
ル荒れやボイドが通常のウレタン発泡成形に比べて一層
発生しやすいことがわかっている。

［発明が解決しようとする課題］ このような不具合を防止するために、従来より製造方法
面および成形材料の配合処方面の両方から対策が講じら
れている。

（１）製造方法面 製造方法面での対策として、成形金型のシール精度を向
上させる方法がある。しかしこの場合は金型の製作コス
トが増大するとともに、その精度にも限界がある。ま
た、ウレタンフォームの漏れ止め用に、テープあるいは
スポンジなどを金型若しくはインサートや表皮などの一
体成形部材に貼る方法がある。このようにテープやスポ
ンジなどのシール材を貼ることにより漏れ出しが防止さ
れ、セル荒れ、ボイドを防止することができる。しかし
ながらこのような方法では工数が多大となるために作業
性が低下し、コストの上昇を招くという不具合がある。

（２）成形材料配合処方面 成形材料の配合面からウレタンフォームの漏れ出しを防
止する対策として、樹脂化反応と発泡反応のバランスを
最適化するように反応を調整する方法がある。すなわ
ち、触媒を多用したり高活性のポリオールを多用したり
して樹脂化反応を優先させれば、ウレタンフォームの漏
れが少なくなってセル荒れおよびボイドを防止できる。
しかしながら液流れ性が悪化し、発泡圧力が内部に籠り
易く、脱型時のウレタンフォームの脹れや割れが生じ易
くなるという不具合がある。

別の対策として整泡剤や高活性なポリオールを多く用い
ることにより、セルの形状を整えてセル荒れを生じにく
くする方法がある。しかしながらこのような方法ではセ
ルが独立気泡になり易く、発泡圧が内部に籠り上記と同
様に脱型時の脹れや割れ、更には脱型後の収縮を引き起
し易くなるという不具合がある。

これらの不具合は、表皮一体ウレタン発泡成形方法で形
成された発泡品で特に顕著となる。そして、このように
配合処方面では十分有効な方法が確立されていないた
め、従来の表皮一体ウレタン発泡成形方法ではもっぱら
製造方法面での対策、特にテープなどのシール材を貼る
という方法に頼っているのが現状である。したがって表
皮一体ウレタン発泡成形方法において特に、配合処方面
での早期の問題解決が望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
配合処方面での改良により、表皮一体ウレタン発泡成形
方法におけるセル荒れおよびボイドを防止するととも
に、脱型時の脹れ、割れおよび収縮を防止することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、表皮一体ウレタン発泡成形において特に
セル荒れやボイドが生じやすいのは、塩化ビニル樹脂と
発泡成形材料とは全く組成が異なること、さらには表皮
裏面（ウレタンとの界面）のミクロな凹凸および表皮肉
厚が部分的に異なることによるマクロな凹凸のため、発
泡成形時に表皮との界面で発泡成形材料の流動が妨げら
れるためにセル荒れなどが生じると仮定した。この仮定
は、最近塩化ビニル樹脂製表皮の主流になりつつあるパ
ウダースラッシュ成形表皮において、表皮裏面の溶融が
不完全で凹凸の著しいものほどウレタンのセル荒れが生
じやすいという事実からも裏付けられる。

そこで表皮と発泡成形材料との濡れ性を向上させること
を起案し、表皮中に通常含まれる可塑剤を発泡成形材料
中にも添加することにより表皮との親和性を向上させる
ことを想起した。そして鋭意研究した結果、可塑剤が予
想外の優れた効果を示すことを見出して本発明を完成し
たものである。

すなわち本発明の発泡品の成形方法は、表皮を成形型の
型面に配置した後ポリオール成分とイソシアネート成分
とを含むウレタン系発泡成形材料を型内に注入し型を閉
じて発泡成形材料を発泡させることにより表皮が一体的
に被覆された発泡品を形成する方法において、 表皮は可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂より形成され発
泡成形材料にはポリオール成分とイソシアネート成分の
合計量１００重量部に対して５〜５０重量部の可塑剤を
含むことを特徴とする。

表皮としては可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂から形成
されたものが用いられる。可塑剤の種類及び配合量は特
に制限されず、従来と同様のものを用いることができ
る。通常、フタル酸エステル系、トリメリット酸エステ
ル、脂肪族二塩基酸エステル、エポキシ化エステルなど
の可塑剤が単独あるいは複数組み合わせて２０〜５０重
量％配合されている。

ポリオール成分としては、従来と同様にポリエーテルポ
リオールが一般に用いられる。また、イソシアネート成
分としては、従来と同様に芳香族系のポリイソシアネー
トが一般に用いられる。

本発明の最大の特徴は、発泡成形材料中に可塑剤を含む
ところにある。この可塑剤としては従来公知の種々の可
塑剤を用いることができるが、本発明者らの研究によれ
ば、フタル酸エステル、トリメリット酸エステル、脂肪
族二塩基酸エステル、リン酸エステル、エポキシ化エス
テルから選ばれる可塑剤が特に優れた効果を有すること
が明らかとなった。

このうちフタル酸エステルとしては、ジメチルフタレー
ト、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジヘプ
チルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、
ジ−ｎ−オクチルフタレート、ジイソデシルフタレー
ト、ブチルベンジルフタレート、ジイソノニルフタレー
ト、エチルフタリルエチルグリコレートなどから選択す
ることができる。なお、炭素数が３以下のフタル酸エス
テルでは、成形体脱型時に脹れが生ずる場合があるの
で、炭素数が４以上のものを用いることが望ましい。

トリメリット酸エステルとしては、トリ−２−エチルヘ
キシルトリメリテート、トリイソデシルトリメリテート
などを例示することができる。

脂肪族二塩基酸エステルとしては、ジメチルアジペー
ト、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジイソブチル
アジペート、ジブチルアジペート、ジイソデシルアジペ
ート、ジブチルジグリコールアジペート、ジ−２−エチ
ルヘキシルアゼレート、ジブチルセバケート、ジ−２−
エチルヘキシルセバケート、メチル・アセチルリシノレ
ートなどを例示することができる。

リン酸エステルとしては、トリメチルホスフェート、ト
リエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ
−２−エチルヘキシルホスフェート、トリブトキシエチ
ルホスフェート、トリス・クロロエチルホスフェート、
トリス・ジクロロプロピルホスフェートなどの脂肪族リ
ン酸エステル、あるいはトリフェニルホスフェート、ト
リクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェー
ト、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフ
ェニルホスフェート、２−エチルヘキシルジフェニルホ
スフェートなどの芳香族リン酸エステルを用いることが
できる。特には芳香族リン酸エステルの方が好ましい。

エポキシ化エステルとしては、例えばエポキシ化大豆油
を例示することができる。

これらの可塑剤は、単独で、あるいは複数種類組合わせ
て用いることができる。その添加量は種類によって多少
の変動はあるが、ポリオール成分とイソシアネート成分
の全配合量１００重量部に対し可塑剤が５〜５０重量部
の範囲とされる。添加量が５重量％より少なくなるとセ
ル荒れ防止効果がほとんど出現せず、脱型時に脹れや割
れが生ずる場合もある。また５０重量部より多くなると
可塑剤が正常な発泡を阻害しセルを破壊する場合があ
る。さらに発泡品の物性面の低下も著しく実用的とはい
えない。

なお、上記に例示したもののうち、表皮に含有されてい
る可塑剤と同種のものを用いることも好ましい。また、
芳香族系の可塑剤がセル荒れ防止効果に特に優れている
ことが明らかとなっている。これは発泡成形材料に用い
られるイソシアネート成分は通常芳香族系であり、両者
の親和性が良好なためと推察される。

可塑剤は、発泡成形材料のポリオール成分に混合しても
よいし、イソシアネート成分に混合することもできる。
またポリオール成分とイソシアネート成分の混合時に同
時に混合してもよい。そして予め表皮が配置されたキャ
ビティ内へ発泡成形材料を注入して型を閉じ、所定温度
に加熱することにより発泡成形材料が発泡して表皮と一
体的に結合するとともにキャビティ内を充填して発泡品
が形成される。

［発明の作用および効果］ 本発明の発泡品の成形方法では、成形キャビティからウ
レタンフォームが漏れ出した場合においても発泡品のセ
ル荒れやボイドの発生を防止することができる。これは
可塑剤の含有により発泡成形材料と表皮との親和性及び
濡れ性が向上したために、発泡時に表皮との界面におけ
る発泡成形材料の流動が円滑となることによるものと推
察されるが、明確な理由は明らかでない。また、得られ
るセルは連泡であるため発泡圧力が籠りにくく、脱型時
の脹れや割れおよび脱型後の収縮などの不具合も防止さ
れる。

したがって本発明の成形方法によれば、可塑剤を発泡成
形材料に混合するだけでセル荒れを防止することができ
るので、従来のようにシール材を貼るような繁雑な工程
を解消でき、生産性が向上するとともに生産コストを低
減することができる。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。なお、以下にいう
「部」はすべて重量部を意味する。

（実施例１） ＜各種添加剤の添加効果＞ 上記の各種可塑剤の中から１１種類、その他のウレタン
の発泡および硬化反応に本質的に影響を与えず、しかも
発泡ウレタンの流動性および表皮との濡れ性を向上させ
ると思われる添加剤７種類を選び、可塑剤を添加しない
ブランクとともに１９種類の発泡成形体を成形して評価
し、結果を第１表に示す。なお、発泡成形材料の配合、
成形方法および評価方法を以下に示す。

ポリエーテルポリオール……８０部 （ＯＨ価＝２８、官能基数＝３） グラフト重合ポリオール……２０部 （ＯＨ価＝２８） トリエタノールアミン……２．０部 水……２．５部 触媒（第三級アミン）……１．０部 クルードＭＤＩ……５２．３部 （ＮＣＯ％＝３１．５） 添加剤（可塑剤など）……２０部 上記発泡成形材料をよく混合し、第１図に示すようにキ
ャビティＡ、Ｂをもつ金型１のキャビティＡに注入して
蓋２を閉じる。なお、キャビティＡおよびキャビティＢ
には、パウダースラッシュ成形により形成され、可塑剤
として炭素数が９〜１１のフタル酸エステルを３５重量
％含有する塩化ビニル樹脂製表皮３が予め配置されてい
る。発泡成形材料は発泡しながらキャビティＢを通り、
Ｃの隙間（１．５mm）から漏れ出す。

発泡成形終了後、特にセル荒れが発生しやすいキャビテ
ィＢの底面でセル荒れおよびボイドを評価し、成形体の
脹れおよび収縮はキャビティＡで評価した。なお、金型
の温度は３５℃、キュアー時間５分、モールド成形密度
０．１６ｇ／cm³である。

第１表に示すように可塑剤以外の添加剤では、脹れおよ
び収縮については優れた結果を示すものもあるが、セル
荒れおよびボイドについてはブランクと同等かそれ以下
の性能しか示していない。一方、可塑剤を添加すること
によりセル荒れおよびボイドが確実に防止され、かつ脹
れおよび収縮についてもブランクと同等以上の優れた性
能を示していることがわかる。更に芳香族系の可塑剤が
特に優れた結果を示していることもわかる。

（実施例２） ＜可塑剤添加量の影響＞ 実施例１の発泡成形材料の配合において、可塑剤の添加
量を第２表に示すように変化させたこと以外は実施例１
と同様にして成形を行い、同様に 評価を行った。なお、用いた可塑剤は炭素数９〜１１の
フタル酸エステルである。

第２表に示すように、可塑剤の添加量が２．８重量部で
はセル荒れ防止効果が出現していない。そして約５重量
部以上で効果が現れ始め、約１０重量部以上添加すれば
特に効果が顕著である。一方、５０重量部を超えると逆
に可塑剤が正常な発泡を阻害し、セルを破壊しはじめる
ためセル荒れおよびボイドが発生している。

（実施例３） 本実施例では、可塑剤を使用した場合と、可塑剤を用い
ず発泡成形材料の配合を調整することにより対策を講じ
た場合とを比較した。

第３表に示すように可塑剤としてジブチルフタレートを
選び、実施例１と同様のポリエーテルポリオール７０
部、グラフト重合ポリオール３０部、トリエタノールア
ミン１．０部、水２．５部、第三級アミン１．０部、ク
ルードＭＤＩ４９．５部に対して可塑剤を２３部添加
し、実施例１と同様に成形し評価を行った。比較例１は
可塑剤を用いないブランクである。比較例２はシリコン
整泡剤を１．０部配合している。また比較例３は触媒の
種類を高活性のものに変更して１．０部配合している。
更に比較例４はポリエーテルポリオールの３０部をＯＨ
価＝５４、官能基数＝３の高活性のポリエーテルポリオ
ールに変更している。

第３表より可塑剤を添加した実施例３では、セル荒れ、
ボイドは生じず脹れおよび収縮も生じていない。ブラン
クの比較例１では脹れ、収縮は生じていないが、セル荒
れおよびボイドが発生している。一方比較例２から比較
例４においては、セル荒れおよびボイドは改善されてい
るが脹れや収縮が発生している。

上記した実施例から明らかなように、可塑剤を用いるこ
とにより、ウレタンフォームが漏れ出すような条件であ
っても、発泡品のセル荒れおよびボイドを防止すること
ができる。さらにセルは連泡であるため、発泡品の脹
れ、割れおよび収縮が生じない。

したがってシール材などを貼るような工程が解 消され、工数が著しく低減される。

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例で用いた成形金型の断面図である。 １……金型、２……蓋、３……表皮 Ａ、Ｂ……キャビティ、Ｃ……隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表皮を成形型の型面に配置した後ポリオー
   ル成分とイソシアネート成分とを含むウレタン系発泡成
   形材料を型内に注入し型を閉じて該発泡成形材料を発泡
   させることにより該表皮が一体的に被覆された発泡品を
   形成する方法において、 該表皮は可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂より形成され
   該発泡成形材料には該ポリオール成分と該イソシアネー
   ト成分の合計量１００重量部に対して５〜５０重量部の
   可塑剤を含むことを特徴とする発泡品の成形方法。