JP2003327648A - ウレタン反応射出成形品 - Google Patents

ウレタン反応射出成形品

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JP2003327648A JP2002140588A JP2002140588A JP2003327648A JP 2003327648 A JP2003327648 A JP 2003327648A JP 2002140588 A JP2002140588 A JP 2002140588A JP 2002140588 A JP2002140588 A JP 2002140588A JP 2003327648 A JP2003327648 A JP 2003327648A
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Ryoji Tsutsui
良治 筒井
Hisashi Mizuno
恒 水野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反応射出成形時における流れ性が良好であると
ともに、成形品の表面硬度が高いという二律背反的要求
を満たしてウレタンRIM成形が可能なウレタン反応射
出成形品を提供することを目的とする。 【解決手段】ポリオール成分、イソシアネート成分およ
び触媒を必須成分とするポリウレタン材料を反応射出成
形させて製造するウレタンハンドル等のウレタン反応射
出成形品。ウレタン触媒が、アミン系触媒を主触媒と
し、ジアルキル錫ビスメルカプトカルボン酸エステル型
の有機錫系触媒(遅効性触媒)を副触媒とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウレタン反応射出
成形品(RIM成形品)に関する。特に、RIM(Reac
tion Injection Molding)成形に際して、ステアリング
ホイールの如く材料流れ性及び表面硬度(耐摩耗性の見
地から)が要求されるインテグラルスキンフォーム成形
品(以下「ISF成形品」という。)に好適な発明であ
る。
【0002】本発明を適用可能なISF成形品として
は、意匠性、ソフト感(手ざわり時の感触)とともに耐
摩耗性が要求される自動車用内装品、例えば、ウレタン
ハンドル、ホーンパッド、アームレスト、ヘッドレス
ト、インストルメントパネル等を挙げることができる。
【0003】以下の説明で、配合単位は、特に断らない
限り、質量単位である。
【0004】
【背景技術】ここでは、ISF成形品であるステアリン
グホイール(ウレタンハンドル)を例に採り説明するが
他のISF成形品、さらには、非発泡のウレタン反応射
出成形品にも、本発明は適用可能である。
【0005】通常、ウレタンハンドルは、下記の如くR
IM成形により製造していた(図1〜2参照:特開平4
−325533号)。
【0006】材料射出前において、第一液(ポリオール
成分に鎖延長剤、触媒、発泡剤等を配合したもの)、第
二液(イソシアネート成分)を、相互に非接触状態で、
第一液タンク1または第二液タンク3とミキシングヘッ
ド5との間で、高圧定量性ポンプ8、8を介して循環さ
せておく。そして、射出時には、弁体(図示せず)を操
作して、ミキシングヘッド5内の混合室で第一・第二液
を高圧衝突混合させた後、芯金13がセットされた金型
10のキャビティ10a内へ材料を射出注入する。
【0007】そして、ウレタンハンドルのキャビティは
断面径に対する周長が長いとともに上記の如く、芯金が
セットされる。このためRIM材料は、反応射出成形時
における流れ性が良好であることが要求される。さら
に、ハンドルには耐摩耗性、すなわち、硬度が高いこと
が要求される。
【0008】硬度を上げるためには、反応性を増大、す
なわち、触媒量を増大すればよいが、触媒量の増大は、
材料流動性(流れ性)を低下させる。
【0009】
【発明の開示】本発明は、この二律背反的な要求を満た
してウレタンRIM成形が可能なウレタン反応射出成形
品を提供することを目的とする。
【0010】本発明のISF成形品は、上記課題(目
的)を、下記構成により解決するものである。
【0011】ポリオール成分、イソシアネート成分およ
び触媒を必須成分とするウレタン材料を反応射出成形さ
せて形成されてなるウレタン反応射出成形品において、
前記触媒が、アミン系触媒を主触媒としジアルキル錫ビ
スメルカプトカルボン酸エステル型の有機錫系触媒を副
触媒とするものであることを特徴とする。
【0012】上記の如くアミン系触媒を主触媒とし、副
触媒としてジアルキル錫ビスメルカプトカルボン酸エス
テル型のものを使用すると、後述の試験例で示す如く、
材料流動性を低下させずに成形品の表面硬度を増大させ
ることが可能となる。その理由は、上記ジアルキル錫ビ
スメルカプトカルボン酸エステル型の触媒は、ある種の
立体障害により、望ましい触媒特性、すなわち、触媒作
用が当初低く後から高くなる、いわゆる遅効性触媒特性
を示すものと推定される。
【0013】そして、上記有機錫系触媒におけるジアル
キルの炭素数3〜6とし、メルカプトカルボン酸の炭素
数1〜4とし、アルコキシ炭素数6〜10とすること
が、望ましい遅効性触媒特性を得やすい。
【0014】具体的な有機錫系触媒としては、 ジブチル錫ビス(メルカプトプロピオン酸2−エチルへ
キサンエステル)又は誘導体 ジブチル錫ビス(メルカプト酢酸2−エチルへキサンエ
ステル)又は誘導体 を挙げることができる。
【0015】そして、通常、アミン系触媒と有機錫系触
媒との質量比率が前者/後者=10/0.1〜10/1と
し、また、ウレタン材料における、ポリオール成分(鎖
延長剤を除く。)100部に対するアミン系触媒と有機
錫系触媒の合計配合量を1.5〜4.0部とする。
【0016】そして、ISF成形品とするときは、下記
構成とする。
【0017】ポリオール成分、イソシアネート成分、触
媒、及び、発泡剤を必須成分とするポリウレタンフォー
ム材料から反応射出成形されてなるインテグラルスキン
フォーム成形品において、触媒が、アミン系触媒を主触
媒としジアルキル錫ビスメルカプトカルボン酸エステル
型の有機錫系触媒を副触媒とし、さらに、発泡剤が水で
あることを特徴とする。
【0018】
【手段の詳細な説明】次に、上記手段の各構成について
詳細な説明をおこなう。
【0019】A.本発明のウレタンハンドルは、ポリオ
ール成分、イソシアネート成分及び触媒を必須とし適宜
発泡剤を含有するウレタンフォーム材料からRIM成形
されてなる。
【0020】(1) 上記、ポリオール成分としては、ウレ
タンハンドルの場合、通常、ポリエーテルポリオール
(硬度調製がしやすい。)を使用する。具体的には、下
記例示の二官能体、三官能体、必要により四官能体を適
宜組み合わせて使用する。
【0021】 二官能体:ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレングリコール、 ポリオキシエチレングリコール(PEG)、 ポリオキシプロピレングリコール(PPG)、 ポリオキシブチレングリコール、 三官能体:プロピレンオキサイド−トリメチロールプロパン共重合体、 プロピレンオキサイド−ヘキサントリオール共重合体、 プロピレンオキサイド−グリセリン共重合体、 エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−グリセリン共重 合体、 四官能体:エチレンジアミン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイ ド共重合体、 ここで、二官能体と多官能体との配合比率は、前者/後
者=75/25〜0/100とすることが望ましい。多
官能体の配合量が過多であると、成形に際して、材料流
動性が不安定となり、また、エア巻き込み現象が発生し
やすい。多官能体は、二官能体に比して反応性が高く、
反応速度が高くなり過ぎるためである。
【0022】さらに、ウレタンハンドルの場合、上記ポ
リオール成分は、下記要件を満たすポリエーテルポリオ
ールとし、さらには、下記鎖延長剤を添加することが望
ましい。鎖延長剤は、成形品の強度・反発弾性を増大さ
せる作用、及び、反応系での熱制御の作用を奏する。
【0023】ポリエーテルポリオール…水酸基価20〜
55、平均官能基数2〜3、PPG/PEG=70/3
0〜95/5、末端水酸基の一級化率50〜95%、 鎖延長剤…エチレングリコール(EG)、ジエチレング
リコール(DEG)、1,4−ブタンジオール等、 そして、上記ポリエーテルポリオール100部に対する
配合量は、例えば、EGの場合、2〜15部(望ましく
は3〜10部)、後二者の場合、3〜25部(望ましく
は5〜15部)とする。鎖延長剤が過剰であると、成形
品が硬くなり過ぎ、また、ウレタン材料の反応が促進さ
れ材料流動性が低下してIS層が不完全になりやすい。
【0024】(2)上記イソシアネート成分としては、慣
用のものを使用でき、例えば、下記のもの内から、成形
品に要求される物性に応じて、適宜種類及び量を選定す
る。意匠性が要求され、かつ、成形品に仕上げ塗装また
はインモールドコートをおこなわない場合は、非黄変タ
イプである脂肪族系イソシアネートを使用することが望
ましい。
【0025】芳香族系イソシアネート 4,4´−ジフエニルメタンジイソシアネート(以下
「MDI」と略す)、ポリメリックMDI(クルードM
DI)、液状MDI、トリレンジイソシアネート、及び
フエニレンジイソシアネート等、さらには取扱上及び物
性上の見地から、これらのを高分子化させたダイマー、
トリマー、プレポリマーなどを挙げることができる。
【0026】脂肪族系イソシアネート 本来の脂肪族イソシアネートの他に脂環式イソシアネー
トも含み、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMD
I)、キシレンジイソシアネート(XDI)、水添キシ
レンジイソシアネート(水添XDI)、4,4´−メチ
レンビスジシクロヘキシルジイソシアネート(H12M
DI)、メチルシクロヘキシルジイソシアネート(水添
TDI)、及びイソホロンジイソシアネート(IPD
I)等、さらには、取扱上の見地から、それらを高分子
化させたダイマー、トリマー、プレポリマーなど、いわ
ゆる非黄変性のものを挙げることができる。
【0027】(3) また、ウレタンハンドルの場合、上記
イソシアネート成分は、下記ブレン物をポリオール成分
に対してNCO/OH=0.95〜1.3 の範囲の混合比で使
用することが望ましい。
【0028】NCO%20〜35%、ピュアMDIプレ
ポリマー/ポリメリックMDI=25/75〜100/
0のブレンド物。
【0029】B.本発明は、上記構成において、ウレタ
ン材料におけるアミン系触媒を主触媒としジアルキル錫
ビスメルカプトカルボン酸エステル型の有機錫系触媒を
副触媒とする。
【0030】(1)上記の如くアミン系触媒を主触媒と
し、副触媒としてジアルキル錫ビスメルカプトカルボン
酸エステル型のものを使用すると、後述の試験例で示す
如く、材料流動性を低下させずに成形品硬度を増大させ
ることが可能となる。
【0031】上記アミン系触媒としては、汎用のものを
使用でき、例えば、トリエチレンジアミン(TED
A)、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジ
メチルエタノールアミン、ペンタメチルジプロピレント
リアミン等を挙げることができる。
【0032】これらのうちで、TEDAが汎用性があ
り、かつ、反応触媒能が高くて望ましい。
【0033】また、上記有機錫系触媒におけるジアルキ
ルの炭素数3〜6(望ましくは4〜5)であり、前記メ
ルカプトカルボン酸の炭素数1〜4(望ましくは1〜
2)であり、アルコキシ炭素数が炭素数6〜10(望ま
しくは7〜9)とする。それらの範囲がのぞましい遅効
触媒特性を示し易いためである。
【0034】上記要件を満たす具体的な有機錫系触媒と
しては、ジブチル錫ビス(メルカプトプロピオン酸2−
エチルへキサンエステル)(下記化学式参照)又は誘導
【0035】
【化1】
【0036】ジブチル錫ビス(メルカプト酢酸2−エチ
ルへキサンエステル)又は誘導体
【0037】
【化2】
【0038】を挙げることができる。ここで、誘導体と
しては、具体的にはオキサイド体を挙げることができ
る。
【0039】そして、通常、アミン系触媒と有機錫系触
媒との質量比率は前者/後者=10/0.05〜10/1
(望ましくは10/0.1〜10/0.5)とする。アミン系
触媒が過多であると、ウレタン材料の流動性が損なわれ
易く、逆に過少であると十分な表面硬度を確保しがたく
なる。
【0040】また、ウレタン材料におけるポリオール成
分100部に対するアミン系触媒と有機錫系触媒の合計
配合量は、1.5〜4.0部(望ましくは2.0〜3.
0部)とする。触媒の合計添加部数が過大であると、初
期材料流動性を確保しがたく、過少であると表面硬度を
確保しがたい。
【0041】すなわち、触媒量が過少では、ウレタン化
反応(重合反応)及び炭酸ガス発生反応(気泡化反応)
に対する触媒作用を奏しがたく、成形サイクルが長くな
り実際的でない。他方、触媒量が過多では、ウレタン化
反応が早くなり過ぎて、製品キャビティを材料が充満す
る前に材料流れが悪くなり、ショートショット(充填不
良)が発生し易くなり、ウレタンハンドル(ISF成形
品)の物性も不安定となる。
【0042】(2) 上記水の配合量は、ポリオール成分1
00部に対して0.05〜1.0部(望ましくは 0.
1〜0.5部)とする。水の配合量が 0.05部未満
では、炭酸ガスの発生量が過少で、コアフォームを形成
しがたい。また、1.0部を超えると、炭酸ガスの発生
量が過剰となり(特に初期の)、均一なIS層を得がた
く、かつ、炭酸ガスが一箇所にたまり、ふくれ等の表面
不良がIS層に発生し易くなる。
【0043】C.成形方法 本実施形態のウレタンハンドル(ISF成形品)は、上
記要件を満足するPURフォーム材料を使用して、反応
射出成形(RIM成形)により前述の如く製造する。
【0044】このときの成形条件は、通常、次の範囲と
する。
【0045】ウレタンフォーム材料温度(第一・第二
液):20〜60℃(望ましくは30〜40℃)、 射出圧力:100〜200kgf/cm2 ( 9.8〜19.6MP
a)、 金型温度:20〜80℃(望ましくは40〜60℃)、 射出量:100〜300g/s、 脱型時間:60〜180s、
【0046】
【試験例】以下、本発明の効果を確認するために、表1
に示す実施例および比較例の各ウレタン材料を用いて、
下記反応条件でウレタンハンドルをRIM成形した。
【0047】ウレタンフォーム材料温度(第一・第二
液):30〜40℃ 射出圧力:130〜160kgf/cm2 (12.7〜15.7MP
a)、 金型温度:50〜60℃、 射出量:160g/s、 脱型時間:90s、 そして、各実施例及び比較例について、下記各項目の試
験を行った。
【0048】(1)材料流動性(ベント穴からのウレタ
ン噴出量) RIM金型のゲートに対向するベント穴からのウレタン
材料噴出量(g)を計測した。
【0049】(2)表面硬度 離型直後のウレタンハンドルについてショアー押込硬度
計(A形)を使用して表面硬度測定をした。
【0050】(3)試験結果 試験結果を示す表1から下記のことが分かる。各実施例
は、各比較例に比してその材料流動性を大きく損なうこ
となく、離型時の表面硬度が高くなっていることが分か
る。
【0051】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のISF成形品の成形方法を説明するた
めの概略図である。
【図2】本発明のISF成形品の一例であるウレタンハ
ンドルを成形する際に使用する金型の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 第一液タンク、 3 第二液タンク、 5 ミキシングヘッド、 15 混合タンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA01 DG02 DG03 DG04 DG05 DG08 DG09 DG10 HA01 HA07 HC03 HC12 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 JA01 KA01 KB02 KB05 KC17 KD02 KD12 KD21 KE02 NA01 PA03 PA04 QC01 QC02 QD02 RA12

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオール成分、イソシアネート成分お
    よび触媒を必須成分とするウレタン材料を反応射出成形
    させて形成されてなるウレタン反応射出成形品におい
    て、 前記触媒が、アミン系触媒を主触媒としジアルキル錫ビ
    スメルカプトカルボン酸エステル型の有機錫系触媒を副
    触媒とするものであることを特徴とするウレタン反応射
    出成形品。
  2. 【請求項2】 前記有機錫系触媒におけるジアルキルの
    炭素数3〜6であり、メルカプトカルボン酸の炭素数1
    〜4であり、アルコキシ炭素数が炭素数6〜10である
    ことを特徴とする請求項1記載のウレタン反応射出成形
    品。
  3. 【請求項3】 前記有機錫系触媒が下記化合物の群から
    選択される1種又は2種以上からなることを特徴とする
    請求項2記載のウレタン反応射出成形品。 ジブチル錫ビス(メルカプトプロピオン酸2−エチルへ
    キサンエステル)又は誘導体 ジブチル錫ビス(メルカプト酢酸2−エチルへキサンエ
    ステル)又は誘導体
  4. 【請求項4】 前記アミン系触媒と有機錫系触媒との質
    量比率が前者/後者=10/0.05〜10/1であること
    を特徴とする請求項1、2又は3記載のウレタン反応射
    出成形品。
  5. 【請求項5】 前記ウレタン材料におけるポリオール成
    分(鎖延長剤を除く。)100質量部に対する、アミン
    系触媒と有機錫系触媒の合計配合量が1.5〜4.0質
    量部であることを特徴とする請求項4記載のウレタン反
    応射出成形品。
  6. 【請求項6】 ポリオール成分、イソシアネート成分、
    触媒、及び、発泡剤を必須成分とするポリウレタンフォ
    ーム材料から反応射出成形されてなるインテグラルスキ
    ンフォーム成形品において、 前記触媒が、アミン系触媒を主触媒としジアルキル錫ビ
    スメルカプトカルボン酸エステル型の有機錫系触媒を副
    触媒とし、さらに、発泡剤が水であることを特徴とする
    インテグラルスキンフォーム成形品。
  7. 【請求項7】 有機錫系触媒におけるジアルキルの炭素
    数3〜6であり、前記メルカプトカルボン酸の炭素数1
    〜4であり、アルコキシ炭素数が炭素数6〜10である
    ことを特徴とする請求項6記載のインテグラルスキンフ
    ォーム成形品。
  8. 【請求項8】 インテグラルスキンフォーム成形品がス
    テアリングホイールであることを特徴とする請求項6又
    は7記載のインテグラルスキンフォーム成形品。
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CN116178669A (zh) * 2023-03-08 2023-05-30 安徽开捷汽车部件有限公司 一种高韧性反应注射成型的材料及其应用

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CN116178669A (zh) * 2023-03-08 2023-05-30 安徽开捷汽车部件有限公司 一种高韧性反应注射成型的材料及其应用
CN116178669B (zh) * 2023-03-08 2024-05-14 安徽开捷汽车部件有限公司 一种高韧性反应注射成型的材料及其应用

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