JPH08238734A - 自動車における自立性部品として適する複合シート体の製造方法 - Google Patents
自動車における自立性部品として適する複合シート体の製造方法Info
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Abstract
して複合体を製造する。 【解決手段】 仕上層としての軟質仕上面を、ポリイソ
シアネートとイソシアネート反応性成分とからなり充分
反応してポリウレタンフォームを形成する反応混合物で
裏発泡させることによる複合体の製造方法において、軟
質仕上面が10mm未満の厚さを有すると共に、ポリウ
レタンフォームが300g/L未満の密度を有すること
を特徴とする複合体の製造方法。
Description
をポリウレタン(PUR)フォームを形成する反応混合
物で裏発泡させることによる複合シート体の製造に関す
るものである。これら複合体は自動車における自動車装
飾品として使用するのに適する。使用するPURフォー
ムは、部品に必要な剛性と組合せた極めて低い熱膨脹率
を特徴とする。
体は、たとえば計器パネル、アームレスト、中央コンソ
ールもしくはバンパーのように自動車にて広く使用され
る。充分な寸法安定性を確保するには、たとえば金属お
よび/またはプラスチック補剛要素のような追加補助剤
(強化剤)をたとえば計器パネルに使用し、或いは充分
な厚さの剛性仕上面をたとえばバンパーの外部シェルに
使用することを必要とする。従来これら追加補助剤は−
30〜120℃の温度範囲にわたる部品の寸法安定性を
確保するため必須であると考えられていた。以下、熱膨
脹係数とも称する、現在使用されている慣用の原料(た
とえばポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン
−スチレン(ABS)、PUR充填フォームなど)の線
膨脹率は、たとえば充填剤もしくはガラスマットのよう
な補助物質を使用しなければ100×10-6/Kよりも
高くなる。たとえば充填剤、ガラスマット、補剛要素な
どの慣用の強化剤を複合体の製造方法に添加すれば、複
合体に寸法安定性が与えられるだけでなく複合体に対す
る重量増加をもたらす。
要素を必要とせずに自立性部品として複合体を製造する
ことを課題とする。本発明によれば驚くことに、軟質の
薄い仕上面を、ポリウレタンフォームを形成すると共に
好ましくは100×10-6/K未満の熱膨脹係数と40
%圧縮にて100 kPaを越える破砕硬度とを有する
反応混合物で裏発泡させることにより製造された複合体
は、自動車における自立性部品として適することが判明
した。これら複合体は、たとえば充填剤、ガラスマット
などを包含する追加補助剤のような慣用の強化剤を同時
使用することなく製造される。この種の補助剤の省略
は、複合体の製造に際し所望部品を自動車に取付けるの
に役立つ組立部材の組込みを妨げない。これら組立部材
は部品の寸法安定性に対し殆ど影響を与えない。本発明
の方法により製造される複合体は、従来技術により製造
される同様な複合体よりも実質的に軽量である。
を構成する軟質仕上面を、充分反応してポリウレタンフ
ォームを形成する反応混合物により金型内で裏発泡させ
ることによる複合体の製造方法である。この反応混合物
はポリイソシアネートとイソシアネート反応性成分とか
らなり、これらは充分形成されたポリウレタンフォーム
が300g/L未満、好ましくは20〜150g/Lの
密度を有すると共に必要に応じイソシアヌレート基を有
するよう選択される。本発明の方法による軟質仕上面は
10mm未満、好ましくは2mm未満の厚さを有するも
のである。たとえばRRIM法および/またはSRIM
法に使用されるような慣用の強化剤(補剛要素)は本発
明の方法では必要とせず、好ましくは不要である。
い: (1) フォームは必要に応じイソシアヌレート基を有
すると共に20〜90g/Lの密度を有する。 (2) フォームは必要に応じイソシアヌレート基を有
すると共に100×10-6/K未満の熱膨脹係数を示
す。 (3) フォームは必要に応じイソシアヌレート基を有
すると共に40%圧縮にて100 kPaより大の破砕
硬度を示す。 (4) フォームは必要に応じイソシアヌレート基を有
すると共にジフェニルメタンジイソシアネート型のポリ
イソシアネートから調製される。 (5) 軟質仕上面はプラスチックシート、プラスチッ
クシェル、繊維シート、皮革スキンおよび薄板金よりな
る群から選択される。 (6) 本発明の方法により製造される複合シート体は
自動車のバンパーとして、計器パネルとして、およびド
ア領域におけるエネルギー吸収性保護部材として使用す
るのに適している。 本発明の他の課題は上記方法により得られる複合体であ
る。
フォームの製造はそれ自体公知であって、たとえばドイ
ツ特許発明明細書第1,112,285号、英国特許発
明明細書第1,104,394号、ドイツ特許出願公開
明細書第1,595,844号および第1,769,0
23号、並びにクンストストッフ・ハンドブーフ[プラ
スチック・ハンドブック]、第VII巻、ポリウレタ
ン、フィーウエーク・アンド・ホッホトレン出版、カー
ル・ハンサー・フェアラーク社、ミュンヘン(196
6)、さらにG.エルテル、カール・ハンサー・フェア
ラーク社、ミュンヘン、ウイーン(1983)により出
版された前記刊行物の改訂版に記載されている。
れるポリウレタンフォームを形成させるための反応混合
物に適している。適するポリイソシアネートはたとえば
ジフェニルメタンジイソシアネートとポリフェニルポリ
メチレンポリイソシアネートとの混合物(粗製MD
I)、並びに好ましくはたとえば10重量%より多い、
特に好ましくは25〜65重量%のポリフェニルポリメ
チレンポリイソシアネートを含有するような混合物を包
含する。他のポリイソシアネートはさらにポリイソシア
ネート混合物の全重量に対し50重量%までの量で混合
物中に存在させることができる。同様に適する他のポリ
イソシアネートは、たとえば脂肪族、脂環式、芳香脂肪
族、芳香族および複素環式のポリイソシアネートを包含
し、たとえばW.シーフケン、ジャスタス・リービッヒ
ス・アナーレン・デル・ヘミー、第562巻、第75〜
136頁に記載され、たとえば式 Q(NCO)n (式中、nは2〜4、好ましくは2および3を示し、Q
は2〜18個の炭素原子、好ましくは6個の炭素原子を
有する脂肪族炭化水素基、4〜15個の炭素原子、好ま
しくは5〜10個の炭素原子を有する脂環式炭化水素
基、6〜15個の炭素原子、好ましくは6〜13個の炭
素原子を有する芳香族炭化水素基または8〜15個の炭
素原子、好ましくは8〜13個の炭素原子を有する芳香
脂肪族炭化水素基を示す)に対応するものである。
族炭化水素基を示す。上記式に対応する化合物はたとえ
ばドイツ特許出願公開明細書第2,832,253号の
第10〜11頁に記載されたようなポリイソシアネート
を包含する。工業上容易に入手しうるポリイソシアネー
ト、たとえば2,4−および2,6−トリレンジイソシ
アネート、並びにこれら異性体の任意の混合物(「TD
I」)が通常特に好適である。この方法のフォーム形成
性反応混合物中に使用すべき適するイソシアネート反応
性成分は、イソシアネート基に対し反応性である少なく
とも2個の水素原子を有すると共に一般に400〜1
0,000の分子量を有する化合物を包含する。これら
は一般にポリオール成分と呼ばれる。ここで使用するこ
の用語はたとえばアミノ基、チオ基および/またはカル
ボキシル基を有する化合物を包含することを意味する。
好ましくはこれはヒドロキシル基を有する化合物、特に
2〜8個のヒドロキシル基を有する化合物、好ましくは
1,000〜6,000、より好ましくは2,000〜
6,000の分子量を有する化合物を意味する。これは
たとえば少なくとも2個、一般に2〜8個、好ましくは
2〜6個のヒドロキシル基を有するポリエーテルおよび
ポリエステル、並びにたとえば均質および気泡質ポリウ
レタンの製造につきそれ自体公知であり、たとえばドイ
ツ特許出願公開明細書第2,832,253号の第11
〜18頁に記載されたようなポリカーボネートおよびポ
リエステルアミドを包含する。
応混合物中に使用する好適ポリオールは末端位置にヒド
ロキシ基を有するポリオキシアルキレンポリエーテルで
ある。これらは、たとえば酸化エチレン、酸化プロピレ
ンもしくは酸化ブチレンのような酸化アルキレンを出発
分子(開始剤)に塩基触媒付加するような慣用方法によ
り製造される。適する開始剤の例はエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ブチレングリコール、ハイドロキノン、ビスフェノー
ル、アニリンおよび他の芳香族モノアミン、脂肪族モノ
アミンおよびグリセリンのモノエステル;たとえばグリ
セリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ン、N−アルキルフェニレンジアミン、モノ−、ジ−お
よびトリ−アルカノールアミンのような三官能性開始
剤;たとえばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、
2,4′−、2,2′−および4,4′−メチレンジア
ニリン、トリレンジアミンおよびペンタエリスリトール
のような四官能性開始剤;並びにたとえばソルビトール
およびシュークロースのようなヘキサ−およびオクタ−
官能性開始剤を包含する。出発分子に対する酸化アルキ
レンの付加は同時的に行うことができ、或いは異なる酸
化アルキレンを使用する場合は順次に行ってブロック、
ヘテリックもしくはブロック−ヘテリックポリエーテル
を調製することができる。「ポリウレタン・ハンドブッ
ク」および「ポリウレタン:ケミストリー・アンド・テ
クノロジー」は上記の例を含む。
ングリコール、グリセリンおよびトリメチロールプロパ
ンで開始されるポリエーテルであって、酸化プロピレン
でのプロポキシル化により調製されると共に末端位置に
0〜50%の酸化エチレンブロックを有する。これらポ
リエーテルと他のイソシアネート反応性成分との混合物
も使用することができる。同様に、ポリウレタン化学か
ら公知であるポリエテルポリオールもしくはポリカーボ
ネートポリオールもポリオール成分に使用することがで
きる。イソシアネート反応性である適する出発成分は必
要に応じ、イソシアネート基に対し反応しうる少なくと
も2個の活性水素原子を有すると共に32〜399の分
子量を有する化合物を包含する。これはさらに、ヒドロ
キシル基および/またはアミノ基および/またはチオ基
および/またはカルボキシル基を有する化合物をも意味
する。ヒドロキシル基および/またはアミノ基を有する
化合物が好適である。これらの低分子量化合物は反応に
て連鎖延長剤として或いは架橋剤として作用する。これ
ら化合物は一般にイソシアネート基に対し反応性の2〜
8個、好ましくは2〜4個の水素原子を有する。これら
の例はDE−OS 2,832,253号の第19〜2
0頁に記載されている。
適する発泡剤は、たとえば単独で或いはたとえばn−ペ
ンタン、i−ペンタン、シクロペンタン、1,1,1,
2−テトラフルオロエタンもしくはヘキサフルオロブタ
ンのような高揮発性有機化合物と一緒に使用しうる水を
包含する。水が好適な発泡剤である。本発明によれば、
補助剤および添加剤も必要に応じ使用することができ
る。これらはたとえば他の高揮発性有機物質および/ま
たは追加発泡剤としての水を包含する。水は一般に高分
子量のイソシアネート反応性成分(ポリオール)の全重
量に対し0.1〜10重量%の量で使用される。ポリウ
レタンフォームを形成させるべく使用される反応混合物
はさらにたとえばポリウレタン化学からそれ自体公知の
種類の触媒、表面活性添加剤、たとえば乳化剤およびフ
ォーム安定剤;難燃剤、たとえば燐含有かつハロゲンフ
リーの難燃剤、たとえば燐酸トリエチル、燐酸ジフェニ
ルクレシル、赤色燐;およびたとえば反応にて酸として
作用する塩酸もしくは有機酸ハロゲン化物などの物質を
包含する阻止剤などの添加剤を含有することもできる。
の種類の気泡調節剤、たとえばパラフィンもしくは脂肪
族アルコールまたはジメチルポリシロキサン;顔料およ
び/または染料を包含する。さらに老化防止性および耐
候性の安定剤、可塑化剤、並びに制黴剤および制細菌
剤、さらに充填剤、たとえば硫酸バリウム、珪藻土、煤
もしくは調製チョーク、を補助物質および添加剤として
含むこともできる。後者の必要に応じ添加される補助物
質および添加剤はたとえばドイツ特許出願公開明細書第
2,732,292号の第21〜24頁に記載されてい
る。表面活性添加剤およびフォーム安定剤、並びに気泡
調節剤、阻止剤、安定剤、難燃剤、可塑化剤、染料、並
びに制黴剤および制細菌剤など必要に応じ本発明により
使用される他の例、並びにその使用方法および作用の詳
細はたとえばクンストストッフ・ハンドブーフ[プラス
チック・ハンドブック]、第VII巻、フィーウエーク
・アンド・ホッホトレン出版、カール・ハンサー・フェ
アラーク社、ミュンヘン(1966)、第103〜11
3頁に記載されている。
る。ポリウレタンフォームを形成するよう反応する反応
混合物の各成分はたとえば単一工程法、プレポリマー法
または半プレポリマー法で反応させることができ、これ
らはそれ自体公知であって、しばしばたとえば米国特許
発明明細書第2,764,565号(参考のためその開
示をここに引用する)に記載されたような機械的装置を
使用する。本発明の方法にも適すると考えられる処理装
置に関する詳細はクンストストッフ・ハンドブーフ、
[プラスチック・ハンドブック]、第VII巻、フィー
ウエーク・アンド・ホッホトレン出版、カール・ハンサ
ー・フェアラーク社、ミュンヘン(1966)、たとえ
ば第121〜205頁に記載されている。本発明によれ
ば、90〜300のイソシアネート指数、しばしば15
0を越えるイソシアネート指数(たとえば200〜30
0)が一般に、適する操作イソシアネート指数であると
考えられる。ここで用いる「イソシアネート指数」とい
う用語(NCO指数とも一般に称する)は、イソシアネ
ートの当量数をイソシアネート反応性水素含有物質の全
当量数で割算し、これに100を掛けた数として規定さ
れる。反応混合物を形成する各成分の発泡は密閉金型内
で行われる。
用するのに適する材料は厚さ10mm未満、好ましくは
厚さ2mm未満の慣用の市販シートもしくは成形スキン
を包含する。これらシートはたとえばPVC/ABS;
ASAなどを包含する。これらシートは成形体の仕上面
を形成すると共に、たとえば熱成形法により金型内で深
絞りすることもできる。柔軟な軟質仕上面を製造するた
めの代案方法、たとえば成形スキンを製造するためのP
VC粉末を用いる粉末−スラッシュ成形も同様に適する
と考えられる。同様に、たとえば繊維積層シートのよう
な他の種類の仕上面材料も使用することができる。複合
シート体のポリウレタンフォームは300g/L未満、
好ましくは20〜150g/L、特に好ましくは20〜
90g/Lの成形フォーム密度と、40%圧縮にて10
0 kPaより大、好ましくは40%圧縮にて200〜
900 kPaの破砕硬度と、さらに100×10-6/
K未満、好ましくは25×10-6/K未満の熱膨脹係数
とを特徴とする。低い熱膨脹係数は、イソシアネート反
応性化合物としてのポリエーテルポリオールを発泡剤と
しての水と共に使用してポリオール側を形成させると共
に10重量%より大、好ましくは25〜65重量%のポ
リマー成分を有するポリマージフェニルメタンジイソシ
アネートをイソシアネート側として使用することにより
可能となる。
をさらに説明し、ここで部数および%は全て重量によ
り、さらに温度は全て特記しない限り℃とする。以上の
説明で示した本発明は、その思想および範囲においてこ
れら実施例により決して限定されない。
mPasの粘度とを有する50重量%のポリマーMDI
を含有したポリマージフェニルメタンジイソシアネート
(MDI)、 A:28のOH価を有し、トリメチロールプロパンのプ
ロポキシル化に続くエトキシル化により調製された三官
能性ポリエーテル、 B:28のOH価を有し、トリメチロールプロパンのプ
ロポキシル化に続くエトキシル化により調製され、これ
に20重量%のスチレンアクリロニトリル含有量をグラ
フト化により加えた三官能性ポリエーテル、 C:28のOH価を有し、プロピレングリコールのプロ
ポキシル化に続くエトキシル化により調製された二官能
性ポリエーテル、 D:トリエタノールアミンのプロポキシル化により調製
され、500のOH価を有するもの、 E:ソルビトールのプロポキシル化により調製され、1
00のOH価を有するもの、 F:エチレンジアミンのプロポキシル化により調製さ
れ、630のOH価を有するもの、 G:アミノクロトン酸エステル、 H:プロピレングリコールのプロポキシル化生成物であ
って、180のOH価を有するもの、 K:N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、 M:シュークロースとプロピレングリコールと水との出
発混合物のプロポキシル化生成物であって、約5.3の
官能価と470のOH価とを有するもの、 N:トリメチロールプロパンのプロポキシル化生成物で
あって、380のOH価を有するもの、 P:ジエチレングリコールにおける酢酸カリウムの25
重量%溶液、 R:ジメチルアミノエトキシエタノール、 B4690:ゴールドシュミット社から市販入手しうる
安定剤。
リウレタン加工にて従来知られていた慣用のマニュアル
および機械的混合法を用いて処理した。反応性データお
よび自由上昇密度を、50mLビーカーで手動発泡によ
り製造したフォームにつき測定した。自由容積密度、上
昇時間および開始時間も、PURフォーム分野にて慣用
である手動混合フォーム試料につき測定した。熱膨脹係
数は機械発泡させた成形体(20×20×4cm)につ
きDIN 53752の方法により測定し、曇り値はD
IN 75201の方法により、また40%圧縮におけ
る破砕硬度はDIN 53577の方法により測定し
た。実験プラックを調製する工具を使用した。この工具
を40±3℃の温度まで加熱した。各試料を5分間の離
型時間で手混合により成形した。表1の処方物1は、計
器パネルを製造すべく従来技術にしたがって用いたポリ
ウレタン充填フォームを示す。充分な寸法安定性は、フ
ォームが付着する強化支持体によってのみ達成しうる。
本発明に使用するのに適する成形体は、所望の仕上面上
に発泡させることにより処方物2〜4から製造すること
ができる。低い熱膨脹係数は、寸法安定な各部品が自動
車における自立性部品として使用するため製造しうるこ
とを意味する。処方物2は自動車バンパーとしての用途
に適する複合体を製造するための好適な処方物であり、
さらに処方物3および4は計器パネルとして、およびド
ア領域におけるエネルギー吸収性保護部材としての用途
に適する複合体を製造するための好適な処方物である。
たが、この詳細は単に例示の目的に過ぎず、本発明の思
想および範囲を逸脱することなく多くの改変をなしうる
ことが当業者には了解されよう。
Claims (8)
- 【請求項1】 仕上層としての軟質仕上面を、ポリイソ
シアネートとイソシアネート反応性成分とからなり充分
反応してポリウレタンフォームを形成する反応混合物で
裏発泡させることによる複合体の製造方法において、軟
質仕上面が10mm未満の厚さを有すると共に、ポリウ
レタンフォームが300g/L未満の密度を有すること
を特徴とする複合体の製造方法。 - 【請求項2】 軟質仕上面が2mm未満の厚さを有する
と共に、ポリウレタンフォームが20〜150g/Lの
密度を有し、さらにイソシアヌレート基をも有する請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ポリウレタンが20〜90g/Lの密度
を有する請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 ポリウレタンフォームが100×10-6
/K未満の熱膨脹係数を有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 ポリウレタンフォームが40%圧縮にて
100 kPaより大の破砕硬度を有する請求項1に記
載の方法。 - 【請求項6】 ポリウレタンフォームを、ジフェニルメ
タンジイソシアネート型のポリイソシアネートを含む反
応混合物から調製する請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 軟質仕上面をプラスチックシート、プラ
スチックシェル、繊維シート、皮革スキンおよび薄板金
よりなる群から選択する請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 請求項1に記載の方法により製造される
複合体。
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