JP2003522656A - 反応射出成形のための型および反応射出成形法 - Google Patents

反応射出成形のための型および反応射出成形法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポリウレタン材料と接触する表面が被覆された、金属を含むポリウレタンベース物品の製造に有用な型を含み、そのコーティングは、その中に分散されたフッ素化ポリオレフィンポリマーの不連続マトリックスを有するコバルトまたはニッケルの連続マトリックスである。他の態様において、本発明は、ポリウレタン材料からなる部品を射出成形する方法であり、ポリウレタンベース材料を上記のとおり型内に射出し、射出された材料を、固化された物品が形成される条件に曝し、そして型から形成された物品を離型することを含む方法である。他の態様において、本発明は、射出成形により製造されたポリウレタン材料を含む物品であり、内部離型剤約０．５重量％以下含み、また物品上にシール剤をコーティングすることを必要とせず、工業的コーティング方法によりコーティングできる物品である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本件出願は、射出成形によるポリウレタン製品の製造に使用する新規の型に関
する。また本出願は、射出成形による部品の製造の新規な方法に関し、さらにそ
の方法を用いて製造した新規な製品に関する。
【０００２】 ポリウレタン化学を使用して製造される最も多くの物品は、射出成形を使用し
て製造される。一般に、射出成形において、製造されて部品となる成分は、型内
に射出されて、射出材料が固形化する条件に供される。その後、その物品は、型
から離型される。ポリウレタンは、優れた接着性を有する。これは、型からのポ
リウレタン材料を離型するのに不利となる。型からの物品の離型性を改善するた
めに、型内に反応材料を射出する前に、外部離型剤を型に噴霧することが普通に
行われている。外部離型剤を使用することは、この方法に余分の工程を付加する
こととなり、また、どのような成形機の生産性をもかなり低下させることとなる
。別の方法として、内部離型剤、例えばステアリン酸亜鉛を物品を形成する材料
中に添加する。内部離型剤を使用すると、型に外部離型剤を噴霧する必要回数を
少なくできる。
【０００３】 工業的コーティング方法によりコーティングされる、乗用車に使用されるボデ
ィパネルのごとき部品について、内部離型剤は、その部品に対する工業的コーテ
ィングの適用阻害要因となる。内部離型剤が、この部品のコーティングを阻害し
ないようにするために、部品が型から離型され、冷却され、洗浄された後に、そ
の部品をシールする実務が受け入れられている。これらの部品または製品は、典
型的には、１部メラミンベースのポリウレタン材料でシールされる。シール剤を
使用すると非常に高価であり、部品コストの３０％にまでなる。
【０００４】 望まれるのは、製品に対する上記シール工程を削減し、この製品を従来の工業
的コーティング方法によりコーティングすることである。
【０００５】 必要とされるのは、部品が工業的コーティング工程に曝されるのシール剤処理
を必要としない、ポリウレタン材料の射出成形部品の製造に使用できる型である
。さらに必要とされるのは、ポリウレタンベースの出発材料を使用する、これら
の部品または製品の製造方法である。さらに必要とされるのは、工業的コーティ
ング工程で使用される前のシール剤処理を必要としない、ポリウレタン射出成形
部品である。
【０００６】 一態様において、本発明は、ポリウレタンベース物品の製造に有用な型を含み
、この型は、所定形状の物品を製造するために所定形状の金属を含み、その型は
、物品の製造原料のポリウレタン材料と接触する型表面にコーティングを有し、
そのコーティングは、コバルトまたはニッケルの連続マトリックス中にフッ素化
ポリオレフィンを分散させた、連続マトリックスである。
【０００７】 他の態様において、本発明は、ポリウレタン材料から部品を射出成形する方法
であって、この方法は、二パートポリウレタン組成物または熱可塑性ポリウレタ
ンプレポリマーを前記の型内に射出する工程、射出された材料を、固化物品が形
成される条件に曝す工程、および型から形成された物品を離型する工程を含む。
【０００８】 さらに他の態様において、本発明は、射出成形により製造されたポリウレタン
材料を含む物品であり、内部離型剤５重量％以下を含み、物品上にコーティング
されるシール剤を必要とせず、工業的コーティング方法によりコーティングでき
るものである。
【０００９】 本発明の型および方法は、物品の外表面上にシール剤を必要とすることなく、
工業的方法によりコーティングできるポリウレタン物品の製造を可能する。さら
に、この型および方法は、外部離型剤を型に噴霧することを必要とすることなく
２００個を超える物品の製造を可能にする。さらに、コーティングされた型の使
用により、原材料の射出成形時間をより速くすることができ、コーティングされ
てない型において使用されるのに比べて少ない量の内部離型剤で材料を使用可能
とする。
【００１０】 本発明の型は、一般に射出成形に使用されるいかなる所望形状の金型をも含む
。この金属は、通常射出成形に使用されるいかなる金属、例えば、スチールまた
はアルミニウムであってもよい。この型は、成形される材料と接触する型の内部
表面上にコーティングを有する。そのコーティングは、ニッケルまたはコバルト
、好ましくはニッケルを含む金属の連続マトリックス中にフッ素化ポリオレフィ
ンポリマー、好ましくはポリテトラフルオロエチレンを分散させた連続マトリッ
クスを含む。存在する金属含量は、金属が連続マトリックスであるのに十分な量
である。存在するフッ素化ポリオレフィンの含量は、コーティングの濡れ性（we
tting）または潤滑性を改善するのに十分な量である。好ましくは、コーティン
グ中のフッ素化ポリオレフィンの含量は、コーティングの約１０重量％以上であ
り、より好ましくは、コーティングの約２０重量％以上、もっとも好ましくは、
コーティングの約２３重量％以上である。好ましくは、フッ素化ポリオレフィン
の量は、射出された材料に接触する内部表面上に、コーティングの約５０重量％
以下、より好ましくは、約３０重量％以下、もっとも好ましくは、約２５重量％
である。
【００１１】 コーティング中の金属含量は、約５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上
、もっとも好ましくは７５重量％以上である。好ましくは、コーティング中の金
属含量は、約７０重量％以下、より好ましくは８０重量％以下、および最も好ま
しくは、７７重量％以下である。
【００１２】 型上のコーティングは、好ましくは、０．０００６インチ（０．０１５２４ｍ
ｍ）以上、より好ましくは約０．００１５（０．０３８１ｍｍ）以上である。好
ましくは、コーティング厚さは、約０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）以下
、より好ましくは約０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）以下である。一般に
、型は電気的コーティング法によりコーティングされている。そのような方法は
、この技術分野でよく知られており、通常、金属とフッ素化ポリオレフィンを含
む浴中に型を配置すること、所望の厚さの金属およびフッ素化ポリオレフィンの
コーティングが型の内表面上に配置されるような条件下に部品または型に電流を
適用することを含む。
【００１３】 型の被覆に使用されるコーティング材は、市場で入手可能である。そのような
コーティング材の一つは、商標TRIBOCOATとして、オハイオ州ヤングスタウンのR
oehlen Industries NAから入手可能であり、また商標NiCoTeF Coatingsとして、
インディアナ州サウスベンドのNimet Industriesから入手可能である。他のコー
ティング材料は、Melco Engravingから入手可能のコーティング材料である。ア
ルミニウム型に対して、商標NiCoTeF Coatingsとして、インディアナ州サウスベ
ンドのNimet Industriesから入手可能のコーティングが利用可能である。他のコ
ーティング材料は、Hall Technologiesから入手可能である７５％ニッケル中の
２５％ポリテトラフルオロエチレンである。
【００１４】 本発明の物品は、一般に、原材料を型内に射出し、固体化物品が製造される条
件下にその原材料を曝すことにより製造される。この方法は、全ての部品を製造
する前に型を外部離型材でコーティングすることを必要としない。部品は、型表
面にポリウレタン部品が接着することなく型から容易に離型することができる。
ある実施形態において、熱可塑性ポリウレタンプレポリマーを融点以上に加熱し
て、型内に射出する。この材料は、熱可塑性ポリウレタンを固体化するためにそ
の融点以下に冷却する。これ以降、所定形状の固体化された部品は、型から離型
される。本方法において使用される熱可塑性ポリウレタンは、当業者に知られて
おり、米国特許第５，６２７，２５４号明細書に開示されている。
【００１５】 他の方法において、部品は、反応射出成形により製造される。反応射出成形に
おいて、イソシアネート停止プレポリマーまたはイソシアネートは、型内に射出
されるイソシアネートと反応性のある基を有する材料と同時に型内に射出される
。反応射出成形の方法は、米国特許第４，２１８，５４３号明細書および米国特
許第５，１０６，８７４号明細書に記載され、その双方が参照により、本件明細
書に一体化される。さらにイソシアネートと、イソシアネートと反応性の化合物
との反応触媒は、型内に射出成形される材料中に含有させることができる。一般
に、反応射出成形されたポリウレタン部品を製造するのに有用なイソシアネート
は、よく知られており、米国特許第５，８５２，１３７号明細書第２欄第４０行
〜第３欄第４３行および米国特許第５，１０６，８７４号明細書第６欄第５２行
〜第７欄第８行に記載されており、本明細書に一体化される。一般に、ポリオー
ルまたは反応射出成形物品の製造に使用されることのできるイソシアネート反応
性材料、例えばポリオールは、当業者によく知られており、米国特許第５，８５
２，１３７号明細書第３欄第４６行〜第４欄第６４行に記載されている。イソシ
アネート停止プレポリマーとポリオールとを反応させるために有用な触媒は、当
業者によく知られており、米国特許第５，８５２，１３７号明細書第７欄第５６
行〜第８欄第２４行および米国特許第４，２１８，５４２号明細書第１０欄第２
６行〜第１１欄第３０行に記載されている。ここ記載されたスズ触媒は、本発明
の方法に使用するのに好ましい。
【００１６】 ＲＩＭ（反応射出成形）方法のための反応物は、当該技術で知られた鎖延長剤
も含むことができる。そのような鎖延長剤は、米国特許第５，１０６，８７４号
明細書第９欄第１３行〜第９欄第５０行に記載されている。
【００１７】 一般に、この型は、原材料の射出の前に予備加熱される。好ましくは、この型
は、６５℃〜８５°の温度に予備加熱される。原材料は、周囲温度２３℃〜７０
℃、好ましくは約６０℃までの温度のいずれの温度でも射出することができる。
【００１８】 一般に、この材料は、２０〜３０秒の型内滞留時間を有する。そのような材料
は、通常、ゴム弾性を有する。これらの物品は、容易に型から離型できる。
【００１９】 他の実施態様において、フォームポリウレタン物品を製造することができる。
このイソシアネートプレポリマーまたはポリイソシアネート、ポリウレタンまた
はイソシアネート部分と反応性のある材料、および触媒は、発泡剤と共に型内に
射出される。発泡剤が存在することにより、ポリウレタンのマトリックス中に気
泡を形成し、これによりフォームが形成される。この方法に有用な発泡剤は、当
業者によく知られており、米国特許第４，２１８，５４３号明細書第１１欄第３
０行〜第１１欄第５４行に記載されている。
【００２０】 さらに他の実施形態において、型内に射出される材料は、フォーム構造を改良
するために架橋剤を含むことができる。この技術分野で通常知られた架橋剤が、
本方法に使用できる。このような離型剤は、米国特許第５，１０６，８７４号明
細書第９欄第５１行〜第９欄第６６行に記載されている。本発明により製造され
た物品は、ポリウレタンエラストマーおよびフォームを含む。そのようなフォー
ムは、一般に、ある量の内部離型剤、例えばステアリン酸亜鉛を物品の０．５重
量％以下、より好ましくは物品の０．２重量％以下含む。ある実施形態では、本
発明の物品の製造開始前に外部離型剤を上記型に散布することが望まれる。本発
明のコーティングされた型を使用すると、型表面に外部離型剤を適用することに
より、２００個を超える物品の製造を可能にできる。
【００２１】 本発明の多くの物品は、コーティングを必要とする物品の製造に使用される。
一例において、本発明の物品は、乗用車またはトラックのボディパネルである。
そのようなボディパネルは、ベース塗料で下地処理され、下塗りされ、クリアー
塗料でコーティングされなければならない。このことは、様々なコーティングを
硬化するために物品をオーブンに通すことを必要とする。本発明の型は、さらに
物品にシール剤を適用することなく、本明細書に記載された方法によりコーティ
ングが可能な物品を製造することを可能とする。
【００２２】 さらに本発明の型の利点は、型の清掃回数が少なくてよく、それ故、型の生産
性が改善されることである。
【００２３】 下記の実施例は、本発明を説明するために準備されたものであり、本発明の特
許請求の範囲を限定することを意図するものではない。他に断りがない限り、全
ての部およびパーセンテージは、重量による。
【００２４】 実施例 プラック成形インサート（plaque mold insert）を研磨し、ニッケル（７５％
）およびポリウレタン（２５％）のコーティング組成物で処理した。このプラッ
ク成形インサートを反応射出成形機中に配置した。この型を洗浄し、Chemtrend
から入手可能のChemtrend RCTW 2006離型剤を散布し、チーズクロスで磨き、再
び離型剤を散布した。一連の試験においては、コーティングのないプラック成形
インサートが使用された。その他の一連の試験においては、前述とおりに被覆さ
れたプラック成形インサートを使用した。プラックは、The Dow Chemical Compa
nyから入手可能のSPECTRIMTM BP80二パートポリイソシアネートポリオール調合
物を使用して成形した。プラックが粘着し始める前に、コーティングされてない
型インサートを使用して９個のプラックを成形した。プラックが粘着し始める前
に、コーティングされたプラック成形インサートを使用して２０個のプラックを
成形した。
【００２５】 コーティングされたプラック成形インサートを、Cincinnati Milacron HT RRI
M成形機上に配備した。１０００個以上のプラックをその型を使用して成形した
。コーティングの目立った品質低下は観察されなかった。さらに、被覆された型
の表面から、ウレタン成型品を離型することはより容易である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年５月７日（２００２．５．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4F202 AA42L AG20 AJ02 AJ03 AJ07 AJ09 AJ11 CA13 CB01 CD22 4F206 AA42L AG20 AJ02 AJ03 AJ07 AJ09 AJ11 JA01 JA04 JF01 JQ81

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定形状の内包金属部品を含む射出成形ポリウレタン部品を
    製造し、所定形状の部品を製造するための型であって、その型の内表面がフッ素
    化ポリオレフィンの不連続マトリックスを分散させたニッケルまたはコバルトの
    連続マトリックスを含むコーティングにより被覆されている型。
  2. 【請求項２】 コーティング中のフッ素化ポリオレフィンが、コーティング
    の１０〜５０重量％の量で存在する、請求項１に記載の型。
  3. 【請求項３】 フッ素化ポリオレフィンが、コーティングの２０〜３０重量
    ％の量で存在する、請求項２に記載の型。
  4. 【請求項４】 型内表面上のコーティング厚さが、０．０００６インチ（０
    ．０１５２４ｍｍ）〜０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）である、請求項２
    に記載の型。
  5. 【請求項５】 型内表面上のコーティング厚さが、０．００１５インチ（０
    ．０３８１ｍｍ）〜０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）である、請求項４に
    記載の型。
  6. 【請求項６】 金属がニッケルである、請求項５に記載の型。
  7. 【請求項７】 フッ素化ポリオレフィンがポリテトラフルオロエチレンであ
    る、請求項６に記載の型。
  8. 【請求項８】 （ａ）熱可塑性ポリウレタン、（ｂ）（ｉ）ポリイソシアネ
    ートまたはイソシアネートプレポリマー、および(ii)イソシアネートと反応性の
    基を平均１より多く有する材料を請求項１〜７のいずれかに記載の型内に射出す
    る工程、（ｃ）その型内に射出された材料を、固体塊を製造する条件下に曝す工
    程、および（ｄ）形成された物品を型から離型する工程、を含むポリウレタン物
    品の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法により製造された所定形状のポリウレ
    タンを含む射出成形ポリウレタン部品であって、そのポリウレタン部品が内部型
    離型剤０．５重量％以下を含み、その部品は、コーティング工程に曝す前のシー
    ル剤による部品のコーティングを必要とせず、工業的コーティング方法によりコ
    ーティングできる、ポリウレタン部品。
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